O setor espacial chinês entra na era da recuperação de foguetes, especialistas analisam os destaques do primeiro voo do Longa Marcha 10B.

7 de julho, outro momento histórico da China espacial "desenrolou-se" no Mar do Sul da China. Às 12h15 dessa manhã, o foguetão Longa Marcha 10B (doravante designado LM-10B) foi lançado do Centro de Lançamento Espacial Comercial de Hainão, colocando com sucesso o satélite na órbita prevista, concluindo a sua missão inaugural com pleno êxito. Seis minutos após a separação do primeiro e segundo estágios, o primeiro estágio regressou verticalmente e foi recuperado com sucesso através de uma plataforma de recuperação marítima localizada a mais de 300 quilómetros do local de lançamento, utilizando um sistema de captura por rede, concluindo com êxito a missão de recuperação do primeiro estágio.

Segundo informações do repórter do Global Times, esta missão foi a primeira recuperação controlada bem-sucedida do primeiro estágio de um foguetão portador na China, e também a primeira recuperação por rede de um foguetão portador a nível mundial. O foguetão Longa Marcha 10B tornou-se o primeiro foguetão portador reutilizável da China a ser recuperado com sucesso, marcando um avanço histórico no domínio da tecnologia de foguetões reutilizáveis no país, lançando bases sólidas para acelerar a melhoria da capacidade de acesso ao espaço da China. A China espacial entra assim na era da recuperação de foguetões.

Processo de recuperação emocionante passo a passo

Antes da missão inaugural, o repórter do Global Times observou de perto o LM-10B na posição vertical, um corpo grosso e comprido com cerca de vinte andares de altura, com uma configuração de sete motores de grande impulso em paralelo, evidenciando a dificuldade da primeira recuperação bem-sucedida.

Segundo apurou, o LM-10B foi desenvolvido sob a responsabilidade do Instituto de Tecnologia de Veículos de Lançamento da China (doravante designado Instituto de Foguetões), pertencente à Corporação de Ciência e Tecnologia Aeroespacial da China. Este tipo de foguetão tem um diâmetro de 5 metros, adota uma configuração em série de dois estágios, o primeiro estágio utiliza o estado do primeiro subestágio do foguetão Longa Marcha 10A, com propelente de oxigénio líquido e querosene, o segundo estágio utiliza propelente de oxigénio líquido e metano. O impulso total de descolagem é de cerca de 890 toneladas, o peso de descolagem é de cerca de 760 toneladas, o comprimento total do foguetão de estreia é de cerca de 63 metros, e a capacidade de transporte para órbita terrestre baixa em estado reutilizável é de 16 toneladas.

"O diâmetro de 5 metros é o design principal atual para foguetões portadores de grande porte, podendo acomodar motores de maior impulso e mais propelente, suportando necessidades de grande capacidade de transporte", afirmou o especialista em foguetões do Instituto de Foguetões, Kan Lei, em entrevista ao repórter do Global Times. O LM-10B pode satisfazer as necessidades de várias missões, como a implantação de constelações de satélites de órbita baixa e o lançamento de satélites comerciais de grande porte, reduzindo significativamente os custos de lançamento em estado reutilizável, apresentando vantagens de grande capacidade de transporte e elevada relação custo-benefício.

Na missão inaugural, o LM-10B voou continuamente durante 3000 segundos após a ignição. Kan Lei explicou que, durante a fase de voo ascendente, os 7 motores de oxigénio líquido e querosene do primeiro estágio completaram a aceleração. Após a separação do primeiro e segundo estágios, o motor de oxigénio líquido e metano do segundo estágio continuou o trabalho, passando por fases de voo, deslizamento e ajuste de atitude, e segunda ignição, colocando com precisão o satélite na órbita prevista, ao mesmo tempo que concluiu a passivação do corpo do foguetão.

A fase de regresso e aterragem foi o conteúdo central de verificação desta missão de lançamento. Segundo informações do repórter do Global Times, após a separação do primeiro estágio do LM-10B do segundo estágio cerca de 150 segundos após o lançamento, este começa a descer a partir de uma altitude superior a 100 quilómetros, entrando na fase de voo de regresso a uma velocidade várias vezes superior à do som.

"O processo de regresso passa sequencialmente por quatro fases: deslizamento e ajuste de atitude, desaceleração motorizada, desaceleração aerodinâmica e aterragem", explicou Wang Cong, designer de foguetões do Instituto de Foguetões, ao repórter do Global Times. Na fase de deslizamento e ajuste de atitude, o sistema de lemes em grelha do primeiro estágio abre e completa o ajuste de atitude de reentrada. Além disso, o sistema de gestão de assentamento do propelente trabalha em simultâneo, concentrando e assentando o propelente no fundo do tanque, preparando-se adequadamente para a ignição subsequente do motor. Na fase de desaceleração motorizada, o motor do primeiro estágio volta a acender, fazendo com que o primeiro estágio "trave" antes de entrar na atmosfera densa, reduzindo a velocidade para evitar que fatores adversos como o fluxo de calor danifiquem o corpo do foguetão ao entrar na atmosfera. Em seguida, o primeiro estágio entra na fase de desaceleração aerodinâmica, que é um elo chave de verificação do design de proteção térmica. Nesta fase, o foguetão desacelera utilizando a resistência aerodinâmica gerada pelos lemes em grelha, e a parte inferior do corpo do primeiro estágio suporta severos testes de aquecimento aerodinâmico e cargas aerodinâmicas. Finalmente, o primeiro estágio entra na fase de aterragem, onde é adotada uma estratégia de controlo de "quase pairar", utilizando todos os meios de controlo disponíveis. Os lemes em grelha e o motor do foguetão cooperam no controlo, obtendo a sequência de controlo ideal através de planeamento de trajetória online, controlando a altitude e a velocidade do primeiro estágio para um estado relativamente zero, sendo finalmente recuperado com sucesso na plataforma de recuperação marítima através do sistema de captura por rede.

Na missão inaugural de 7 de julho, cerca de 8 minutos após o lançamento, o primeiro estágio do LM-10B foi capturado com precisão pela plataforma de recuperação marítima, num processo verdadeiramente emocionante. O repórter viu no local muitos participantes chineses do desenvolvimento do LM-10B com lágrimas nos olhos ao ver as imagens em tempo real da aterragem suave do primeiro estágio. A China espacial finalmente alcançou o momento histórico da recuperação bem-sucedida, tornando-se o segundo país do mundo a dominar a tecnologia de recuperação vertical de foguetões.

Inovação mundial: recuperação por rede

Atualmente, a maioria dos foguetões reutilizáveis do mundo adota o esquema de recuperação com pernas de aterragem. A equipa de desenvolvimento do LM-10B inovou, criando exclusivamente a tecnologia de recuperação por captura em rede em plataforma marítima, oferecendo uma solução chinesa para a recuperação de foguetões em larga escala a nível mundial, demonstrando a sabedoria oriental.

No dia 7 de julho, quando o primeiro estágio do LM-10B "desceu do céu", no Mar do Sul da China, a plataforma marítima de recuperação por rede de foguetões, denominada "Pioneer", já esperava há muito tempo. Este enorme navio, com 144 metros de comprimento, 50 metros de largura, calado de 5,5 metros e deslocamento total de 25.000 toneladas, possui capacidade de posicionamento dinâmico DP2, podendo usar os seus próprios propulsores para resistir a interferências ambientais como ondas, vento e correntes, mantendo a posição ou rumo predefinidos. Combinado com o dispositivo de recuperação por rede e outros produtos, torna-se um campo de aterragem móvel estável e preciso em alto mar.

"Quando o primeiro estágio do LM-10B chega sobre o dispositivo de rede da plataforma marítima e continua a desacelerar, o dispositivo de rede aciona cabos através de carros deslizantes para fazer a conexão com o primeiro estágio. O sistema de navegação e posicionamento a bordo do primeiro estágio obtém em tempo real a velocidade e a posição, transmitindo-as ao sistema de controlo, que ajusta atempadamente a atitude e a velocidade do corpo. Simultaneamente, o dispositivo de recuperação por rede da plataforma marítima monitoriza em tempo real o estado do corpo, controlando o movimento dos cabos através do sistema de controlo de solo", explicou Sun Zhenlian, especialista técnico do Instituto de Foguetões. Ela descreveu este processo como um "encontro bidirecional" preciso entre o foguetão e a plataforma de recuperação marítima, cooperando entre si para conseguir a entrada precisa do primeiro estágio na rede.

Após a entrada do corpo do primeiro estágio no dispositivo de rede, o mecanismo de engate no corpo abre-se antecipadamente, entrando em contacto com quatro cabos em forma de "#". Sun Zhenlian explicou ainda que o corpo desce lentamente e é capturado com precisão. Todo o processo é muito curto, exigindo uma estreita cooperação entre o corpo, os cabos e o mecanismo de engate. A carga instantânea coloca grandes desafios ao mecanismo de engate. Durante o contacto com a rede, deslizamento e tração, o mecanismo de engate tem de suportar cargas complexas. "O mecanismo de engate funciona como um par de mãos fortes, segurando firmemente o foguetão. Em seguida, sob a ação do dispositivo de rede da plataforma marítima, o foguetão consegue amortecimento e desaceleração."

Após a captura do corpo, o sistema de recuperação da plataforma marítima precisa de fixar ainda mais o corpo. "Sujeito a influências ambientais como ondas e vento marítimo, o corpo pode balançar dentro da plataforma de rede. O sistema de recuperação estabiliza o corpo em duas etapas: primeiro, cabos de estabilização auxiliares fixam preliminarmente o corpo à volta; depois, a plataforma de aperto automático move-se para debaixo do corpo, completando o aperto e suporte de fixação. É como colocar um cinto de segurança no foguetão, mantendo-o estável no mar. Assim, o foguetão fica completamente estabilizado", afirmou Sun Zhenlian.

A recuperação por rede tem as suas vantagens únicas. Chen Muye, especialista técnico do Instituto de Foguetões, explicou que, em comparação com os esquemas de recuperação atuais predominantes, a recuperação por rede é mais amigável para os indicadores de aterragem do foguetão. "A recuperação por rede ajuda a simplificar a estrutura do foguetão, eliminando a necessidade de pernas de aterragem complexas, reduzindo assim o peso do corpo, aumentando a capacidade de transporte e os benefícios. Além disso, este método de recuperação tem uma forte capacidade de adaptação a desvios do ponto de aterragem, podendo 'ampliar' a janela de captura através da coordenação da rede. O sistema de recuperação por rede também pode ser adaptado a diferentes escalas de foguetões através de design em série", afirmou Chen Muye.

Segundo informações, posteriormente, a equipa de desenvolvimento do foguetão Longa Marcha 10B continuará a otimizar o desempenho do foguetão, acelerando a iteração e atualização da tecnologia de foguetões reutilizáveis, prevendo-se que conclua um voo de reutilização do primeiro subestágio do foguetão antes do final deste ano.

Construir um novo sistema de transporte espacial na China

No contexto em que o espaço comercial, a Internet por satélite e a exploração do espaço profundo foram incluídos no esboço do "Décimo Quinto Plano Quinquenal", o grande avanço no domínio da tecnologia de reutilização do sistema de transporte espacial da China é naturalmente de grande importância.

"O nível de maturidade tecnológica e de industrialização dos foguetões reutilizáveis determina diretamente a capacidade técnica e o custo da China para aceder ao espaço", afirmou Kan Lei. Do ponto de vista da procura, atualmente, várias constelações de satélites Internet gigantescas na China já entraram na fase de lançamento substancial. "Este tipo de lançamento de constelações tem uma grande procura, apresentando um crescimento explosivo, e caracteriza-se por uma concentração elevada das janelas de lançamento e uma elevada frequência de lançamentos, o que torna as limitações de custo e capacidade de produção dos foguetões portadores tradicionais descartáveis cada vez mais evidentes, não conseguindo acompanhar as necessidades de lançamento de curto prazo e alta densidade para formação de constelações."

Ele acrescentou que o significado do voo inaugural bem-sucedido do LM-10B e da sua recuperação para o desenvolvimento do espaço comercial da China reside no facto de ter quebrado a tecnologia de foguetões reutiliz