VLS – VEÍCULO LANÇADOR DE SATÉLITES

O Veículo Lançador de Satélites ou o VLS é um projeto de veículo lançador orbital de pequeno porte desenvolvido pelo Brasil

História do VLS

O Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE) que faz parte do Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial (DCTA) desenvolveu, a partir de 1966 uma família de foguetes de sondagem da série Sonda.

O aperfeiçoamento crescente da tecnologia espacial permitiu o desenvolvimento do VLS, em que o primeiro estágio é constituído de quatro propulsores iguais, do tipo de S-43, que operam simultaneamente e é similar ao primeiro estágio do foguete Sonda IV, foguete pertencente à última série da família Sonda.

O propulsor do segundo estágio é idêntico ao do primeiro estágio, a menos da sua tubeira móvel. O propulsor do terceiro estágio é do tipo S-40, também equipado com tubeira móvel e é oriunda do primeiro estágio do foguete Sonda IV. O propulsor S-44 do quarto estágio foi construído com fibra de carbono, possui tubeira fixa e é o responsável pelo último incremento de velocidade e que injeta o satélite em órbita.

O veículo dispõe de baia de equipamentos para acomodar sistemas para o basculamento do veículo, controle e guiamento, rolamento do quarto estágio, equipamentos de bordo tais como transponder, telemetria, teledestruição, etc.

Com capacidade para colocar satélites de até 350 kg em órbitas baixas (de 250 a 1 000 km), o VLS-1 permitirá a consolidação de tecnologia indispensável à satelização de engenhos espaciais de significativa importância para o país.
O Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial (DCTA) e a Agência Espacial Brasileira (AEB) anunciaram, em audiência pública realizada no Senado Federal em 16 de fevereiro de 2016, o fim do Projeto Veículo Lançador de Satélite-1. Em seguida, em uma reunião ocorrida no dia 29 de fevereiro de 2016 no Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE), ficou implícito o fim do projeto VLS-1, sendo a prioridade deslocada para o VLM-1. Os componentes e subsistemas pertencentes ao VLS-1 poderiam ser utilizados no foguete de sondagem VS-43.

Características Gerais do VLS

É um veículo lançador de satélites que utiliza motores-foguetes carregados com propelente sólido do tipo composite (perclorato de amônio, alumínio em pó e polibutadieno) em todos os estágios, com capacidade para colocar satélites de até 350kg em órbitas baixas que variam de 250 a 1 000 km e com várias possibilidades de inclinações quando lançado do Centro de Lançamento de Alcântara (CLA).

O VLS-1 é composto de sete grandes subsistemas:
Primeiro estágio (quatro motores), segundo estágio, terceiro estágio, quarto estágio, coifa ejetável, redes elétricas e redes pirotécnicas.
As suas principais características são:

• Número de estágios: 4;
• Comprimento total: 19,7 m;
• Diâmetro dos propulsores: 1 m;
• Massa total: 50 T;
• Massa de propelente do 1º estágio: 28,6 T (4 propulsores S 43);
• Massa de propelente do 2º estágio: 7,2 T (1 propulsor S 43);
• Massa de propelente do 3º estágio: 4,4 T (1 propulsor S 40);
• Massa de propelente do 4º estágio 0,8 T (1 propulsor S 44);
• Carga útil (média): 200 kg;
• Órbita média: 750 km;
• Propelente Sólido Perclorato de Amônio, Polibutadieno e Alumínio pó.
• Os quatro motores do primeiro estágio têm cerca de nove metros de altura. No total, o VLS tem 19,4 m.

O primeiro estágio é composto por quatro propulsores S43, postos em funcionamento simultaneamente no início da decolagem. Durante a fase inicial de vôo, enquanto os quatro propulsores do primeiro estágio ainda estão conectados ao corpo central do veículo, o controle de atitude em três eixos é realizado por controle de vetor empuxo, por meio do sistema
de tubeira móvel desses propulsores. A fixação dos propulsores do primeiro
estágio ao corpo central (segundo estágio) é realizada através de quatro braços mecânicos, dois colocados na parte dianteira do propulsor e dois na parte traseira. Cada um dos braços de fixação dos propulsores é também um atuador pneumático que permite a separação dos dois estágios no momento apropriado. Alguns segundos após o fim da queima dos propulsores do primeiro estágio, cargas pirotécnicas são detonadas para efetuar o corte simultâneo de todos os braços de fixação, liberando a pressão interna existente nesses braços e imprimindo a velocidade para o alijamento dos propulsores vazios O segundo estágio utiliza também um propulsor S43, mas com uma diferença substancial de dimensões em sua tubeira, em virtude da operação deste estágio ocorrer em maior altitude.

O terceiro estágio é composto por três subsistemas principais: o
propulsor a propelente sólido S40, a baia de controle e a baia de equipamentos. A baia de controle, como sugere seu nome, aloja o sistema
de controle de rolamento, que é um sistema propulsivo baseado em dois pares de propulsores a propelente líquido do tipo “on-off”, utilizando
como propelentes o tetróxido de nitrogênio e a dimetil-hidrazina assimétrica. Esse sistema destina-se a fornecer o empuxo necessário para gerar os torques de controle que evitam o rolamento do veículo em torno do eixo longitudinal, durante as fases de vôo propulsado pelo segundo e terceiro estágios. A baia de equipamentos é o compartimento onde estão alojados os principais equipamentos elétricos para comando e controle dos eventos de vôo, entre eles a plataforma inercial, o computador de bordo, as unidades de comando de pirotécnicos, as baterias e o sistema de telemetria, entre
outros. Os equipamentos de controle permitem controlar o veículo ao longo de sua trajetória de referência durante os vôos do primeiro, segundo e terceiro estágios e permitem, ainda, a manobra de “basculamento” (inclinação) durante a fase balística entre o fim da queima do terceiro estágio
e a ignição do quarto. Além dos equipamentos da rede de controle, telemetria e seqüenciamento de eventos, a baia de equipamentos abriga dois
sistemas propulsivos: o sistema de “basculamento”, que utiliza gás frio (nitrogênio); e o sistema impulsor de rolamento (“Spin-up”), este composto por quatro micropropulsores a propelente sólido, montados na parte externa da baia de equipamentos, com a função de induzir rotação ao conjunto formado pelo quarto estágio e o satélite. Esta rotação é induzida antes da
ignição do quarto estágio e tem por objetivo garantir, por meio da estabilização giroscópica, a manutenção da orientação do veículo (“atitude”)
durante todo o vôo propulsado pelo quarto estágio. A precisão do posicionamento do satélite em órbita depende, em grande parte, da
manutenção da orientação, obtida na manobra de “basculamento”. O propulsor S40 possui também um sistema de tubeira móvel que permite o
controle de atitude em torno dos eixos de arfagem e guinada. O quarto estágio é composto pelo propulsor S44 e pelo cone de acoplamento do satélite. Grande parte dos equipamentos para as funções de localização e destruição está localizada no cone de acoplamento do satélite.
Outros equipamentos, como as antenas do respondedor do radar e o receptor do telecomando e telemetria, estão alojados nas
saias dianteiras e traseiras do propulsor S44.

A coifa principal tem como função dar forma aerodinâmica adequada ao veículo e proteger o satélite, desde a fase de preparação do lançamento até o final da travessia do veículo através da atmosfera mais densa. A separação da coifa ocorre no início do vôo do terceiro estágio, quando as condições de pressão dinâmica e aquecimento cinético sobre o satélite já são desprezíveis. A separação é iniciada por meio do acionamento de pirotécnicos que liberam a cinta ejetável na sua base, ao mesmo tempo em que é iniciada a liberação das travas mecânicas por meio de um atuador pirotécnico alimentado por um sistema gerador de gás.

Voos

V01

VLS-1 V01 foi o primeiro lançamento do foguete VLS-1 realizado no dia 2 de novembro de 1997 no Centro de Lançamento de Alcântara com o objetivo de colocar em órbita o satélite SCD-2A. O lançamento foi mal sucedido após o foguete ser remotamente destruído devido a ter se desviado de sua trajetória.
O foguete VLS-1 foi originalmente proposto em 1979 como parte da Missão Espacial Completa Brasileira e tendo o seu primeiro lançamento originalmente planejado para 1989, depois em 1994, 1995, e por fim em 1997 teve o seu primeiro protótipo pronto dentro da “Operação Brasil”, com o objetivo de colocar em órbita o satélite SCD-2A, desenvolvido pelo INPE, e o de testar o veículo em situação de voo. O primeiro protótipo do VLS era 80% composto de tecnologias nacionais.

O satélite seria colocado em uma órbita a 750 quilômetros de altitude. No dia 1 de julho os equipamentos foram enviados para a base de Alcântara e tanto o foguete e o satélite já estavam prontos em agosto de 1997. O lançamento teve o custo de R$ 16 milhões e visava mostrar a possíveis clientes a confiabilidade do foguete Brasileiro, que por US$ 6,5 milhões, saía mais barato que o foguete estadunidense Pegasus, por US$ 15 milhões.

A Aeronáutica Brasileira barrou a presença da Imprensa e autoridades civis no lançamento, alegando “questões de segurança e falta de infraestrutura” para o recebimento da imprensa e convidados na base. Com isso, o presidente Fernando Henrique Cardoso teve sua visita na base adiantada para o dia 21 de outubro. Inicialmente o lançamento ocorreria no começo de setembro; porém, atrasos no centro e o fato do foguete ter sido atingido por um raio adiaram os preparativos. A AEB procurou trabalhar com a Embratel e a Telebrás para transmitir o lançamento no país inteiro.

Luiz Gylvan Meira Filho, então presidente da Agência Espacial Brasileira, notou que o fato do foguete ter procurado corrigir sua trajetória foi um sucesso de engenharia. A investigação apontou que o mal funcionamento do “dispositivo mecânico de segurança”, que dificultou a transmissão da ordem pirotécnica, como responsável pelo acidente.

Um professor do Instituto Tecnológico de Aeronáutica, falando de forma anônima para a mídia, disse que o acidente poderia ter sido evitado se o conjunto de propulsores tivesse sido testado com o sistema completo e de forma integrada, mas os testes do CTA só abordaram de forma separada. O “teste integrado” com os quatro propulsores somente ocorreu com o lançamento, ao contrário do que o ITA havia orientado. Os militares foram alertados sobre o risco de acidente meses antes do lançamento. Não foram realizados todos os testes no mecanismo de segurança responsável pelo acidente devido a pressão para realizarem o lançamento no prazo esperado.

V02

VLS-1 V02 foi o segundo voo do VLS-1 realizado no dia 11 de dezembro de 1999 a partir do Centro de Lançamento de Alcântara, tendo como objetivo o de colocar o microssatélite SACI-2 em órbita da Terra. O foguete foi destruído remotamente 3 minutos após o lançamento.

A missão tinha como objetivo o de colocar o satélite SACI-2 em órbita a 750 quilômetros da Terra, após o SACI-1, lançado pela China, ter sido perdido devido a uma falha no transmissor, e o de continuar o processo de certificação do foguete VLS. Foi o segundo lançamento do VLS-1, com o primeiro tendo sido perdido logo após o lançamento. A campanha de lançamento foi chamada de “Operação Almenara” e aconteceu após as modificações necessitadas após o primeiro acidente terem sido realizadas. O custo total da operação foi de US$ 7,4 milhões e restrições orçamentárias evitaram um lançamento de teste antes do lançamento oficial.

Em março de 1999 as preparações no Centro de Lançamento de Alcântara já estavam em andamento. Em 18 de junho o Ministro da Defesa Élcio Álvares observou as atividades de montagem e integração do foguete no Instituto Tecnológico de Aeronáutica.

O lançamento estava planejado para 20 de novembro de 1999, mas testes do SACI-2 na câmara de termo-vácuo indicaram uma falha em um dos componentes eletrônicos. O foguete já estava pronto no mesmo mês. Posteriormente foi marcado para o dia 7 de dezembro, mas foi adiado devido a problemas com o foguete. No mesmo dia 7, as equipes do centro de lançamento encerraram a contagem regressiva simulada.

Cerca de 600 pessoas estiveram envolvidas com o lançamento e o espaço aéreo na região ficou interditado por aproximadamente três horas.

O foguete, com 43 toneladas de combustível sólido, foi lançado no dia 11 de dezembro de 1999, as 16:40 (UTC-2), após dez minutos de atraso, com os quatro propulsores externos tendo funcionado corretamente, assim como os demais sistemas. Porém, foi remotamente destruído após 3m30s de missão devido ao segundo estágio não ter sido acionado. Os destroços caíram dentro da área interditada.

O anuncio do fracasso só veio após 1h20m. De acordo com a versão oficial, o Brigadeiro Tiago Ribeiro, responsável pelo anuncio, teria passado mal devido a emoção após o acidente.

O anúncio do acidente veio da direção do INPE em São José dos Campos, cerca de uma hora antes de um anúncio oficial dos militares. A Força Aérea Brasileira contou com ajuda das comunidades de pescadores para localizarem os destroços. Entre meios militarem ocorreram boatos de que o VLS teria sido vítima de sabotagem.

A mídia nacional e internacional teve dificuldade na comunicação com seus jornais devido a Internet congestionada. O fracasso levou o INPE a cancelar o programa de microssatélites.

A investigação revelou que o acidente foi devido a penetração de uma chama no bloco do segundo estágio e o flap da proteção térmica flexível dianteira

V03 – Tragédia de Alcantara

O acidente de Alcântara, também conhecido como tragédia de Alcântara, foi um grande incêndio seguido de algumas explosões, que destruíram o foguete brasileiro VLS-1 V03 em sua plataforma de lançamento no Centro de Lançamento de Alcântara, matando 21 técnicos civis.

O objetivo da missão, nomeada Operação São Luís, era colocar o microssatélite meteorológico SATEC do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais e o nanosatélite UNOSAT da Universidade do Norte do Paraná em órbita circular equatorial a 750 km de altitude.

Além de ser o terceiro voo do VLS-1, a operação tinha como objetivos o lançamento dos satélites SATEC e UNOSAT; verificar a capacidade do CLA de realizar lançamentos do tipo e o uso do CLBI como estação de rastreio. O transporte de materiais para o V03 foi iniciado em 23 de agosto de 2002 e interrompido em 16 de abril de 2003. A operação foi reiniciada dia 1 de julho, uma vistoria realizada no dia seguinte não encontrou nenhum problema e os satélites foram transportados no dia 30. Após diversas operações na montagem, o acidente ocorreu no dia 22 de agosto de 2003.

O acidente ocorreu três dias antes da data prevista para o lançamento, às 13h 26min 06s (horário de Brasília) do dia 22 de agosto de 2003, entre os quadros 26 e 27 gravados pelo Circuito Fechado de TV da Torre Móvel de Integração. Uma ignição não planejada destruiu o veículo de lançamento enquanto estava na plataforma do CLA. 21 pessoas faleceram devido a ignição de um motor do primeiro estágio. Levou cerca de oito segundos até que a torre fosse envolvida pela fumasse e gases aquecidos até 3 000ºC. A torre móvel sustentou-se de pé por cinco minutos.

Sobreviventes relataram o barulho de pelo menos um propulsor funcionado e diversos estrondos.

Devido a escala do evento, os falecidos foram identificados através de uma lista de chamada e os restos mortais foram identificados e enviados para o IML no dia 23 de agosto de 2003. No mesmo dia, a base foi reaberta para a imprensa. Ao mesmo que tempo que ocorria o acidente o presidente da AEB Luiz Bevilacqua, dava uma entrevista coletiva sobre o acordo firmado entre o Brasil e a Ucrânia para uso da base de Alcântara, sendo informado do acidente por jornalistas, ironizou dizendo “Só se for um foguete de São João”. Foi identificado que o processo de ignição ocorreu antes da hora e com isso a torre de lançamento não foi retirada a tempo sendo está a principal causa do incêndio. Nenhuma das ações realizadas no dia representavam risco e o acidente atrasou consideravelmente o programa espacial brasileiro.

O Inquérito Policial Militar foi instaurado no dia 26 de agosto de 2003 e a Comissão Técnica de Investigação foi designada em 28 de agosto de 2003. A investigação teve participação da Rússia por pedido do ministério da Defesa, sendo respondido com o envio de seis técnicos da Agência Aeroespacial Russa. As famílias das vítimas chegaram a pedir por uma investigação independente, algo que o então presidente Lula não se pronunciou, mas que anunciou o envio de um projeto de lei para a indenização das famílias das vítimas. Uma Comissão Especial da Câmara dos Deputados visitou a base no dia 20 de outubro. A indenização foi aprovada pela Câmara no dia 28 de outubro de 2003. Apesar das evidências de espionagem francesa no Maranhão, não foram encontradas evidências de sabotagem.

A conclusão de tanto os investigadores brasileiros quanto russos foi de que a causa do acidente foi devido ao acionamento não planejado do propulsor “A”. Entre as possíveis causas da ignição, levantaram a possibilidade da eletricidade estática atmosférica, com os especialistas russos notando a inexistência de uma ponte entre o propelente e a carcaça do propulsor, mas foi considerado um evento de baixa probabilidade devido a não ocorrência de raios no dia. A hipótese da descarga eletrostática interna foi considerada superior, devido a falta de blindagem no cabeamento do sistema de ignição.

Outro erro fatal apontado pelas investigações é a quantidade excessiva de pessoas na Torre Móvel de Integração, causada pela pressa de se lançar o veículo. Ficou claro também o total abandono do projeto, a falta de orçamento por exemplo, obrigava o Centro de Lançamento de Alcântara a trazer um especialista de meteorologia do DCTA e do INPE para o local, uma vez que lá não possuía especialista fixo, o local também não possuía radar meteorológico, obrigando os operadores a colocar um soldado no telhado do centro de controle com um binóculo e um rádio para informar ao meteorologista a situação do clima.

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A torre de integração, que custou R$ 6,5 milhões em 1995, teve um custo de R$ 10 milhões para ser reparada. A torre de lançamento foi concluída e entregue em 2012, mas em 2013 a base ainda não havia terminado sua reconstrução. Uma maquete do VLS-1 foi testada na torre em 2012, mas em 2016 foi decidido encerrar o programa do VLS em favor do VLM. O VLS-1 V04 chegou a ter 70% de sua estrutura concluída, mas foi cancelado com o fim do programa.

O acidente vitimou 21 civis que estavam trabalhando no momento do incêndio.

• Amintas Rocha Brito, 47, engenheiro
• Antonio Sergio Cezarini, 47, engenheiro
• Carlos Alberto Pedrini, 45, engenheiro
• Cesar Augusto Costalonga Varejão, 49, engenheiro
• Daniel Faria Gonçalves, 20, mecânico
• Eliseu Reinaldo Vieira, 46, engenheiro
• Gil Cesar Baptista Marques, 44, cinegrafista
• Gines Ananias Garcia, 46, engenheiro
• Jonas Barbosa Filho, 37, técnico
• José Aparecido Pinheiro, 39, técnico
• José Eduardo de Almeida, 38, cinegrafista
• José Eduardo Pereira II, 43, técnico
• José Pedro Claro da Silva, 51, engenheiro
• Luis Primon de Araújo, 45, engenheiro
• Mario Cesar de Freitas Levy, 43, Engenheiro
• Massanobu Shimabukuro, 43, técnico
• Mauricio Biella Valle, 42, engenheiro
• Roberto Tadashi Seguchi, 46, engenheiro
• Rodolfo Donizetti de Oliveira, 35, técnico
• Sidney Aparecido de Moraes, 38, técnico
• Walter Pereira Junior, 45, técnico

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Projetos Futuros e Cancelados

Continuação do VLS

Depois dos acidentes, foi decidido testar o VLS em partes começando pelo VSISNAV XVT-1 que seria um veículo espacial lançado para qualificar o sistema de navegação e o sistema de separação do primeiro e segundo estágios do VLS – já que o terceiro e quarto serão inertes, ou seja, desativados, apenas para simular a massa e a aerodinâmica de um voo normal. Após o VSISNAV, seria lançado outro foguete de testes, o chamado XVT-02, que será um veículo completo com carga tecnológica, ou seja, neste lançamento algum objeto será colocado em órbita – algo que emita sinal, permitindo que os pesquisadores consigam identificar sua localização, um simulador de massa de uma carga útil real. Outro objetivo seria verificar a funcionalidade de uma nova rede elétrica, mais complexa que a do VSISNAV: este sistema será capaz de calcular sua localização e, a partir destes dados, corrigir sua trajetória de voo, o que se chama de malha fechada.

Após o XVT-02, o seria o lançamento do V-04, que colocará em órbita um satélite real, o então o satélite escolhido seria o SSR-1 (Satélite de Sensoriamento Remoto-1) depois renomeado para Amazonia-1, demonstrando a eficácia do sistema e a capacidade tecnológica brasileira em lançar, com conhecimentos próprios, satélites de pequeno porte – o V04 seria capaz de colocar em órbita um satélite de aproximadamente 200 kg em uma altitude de 700 km.

Em 2016 o programa VLS foi cancelado e substituído pelo VLM, e o Satélite Amazonia-1

VLM

O Veículo Lançador de Microssatélites (VLM) é um foguete lançador de satélites cujo projeto remonta ao final da década de 80, tendo sido concebido como uma versão simplificada do VLS, para transportar cargas com massa de até 200 kg composta por mini, micro, nano e picosatélites.

Mais recentemente, em 2010, começaram a surgir indicações de uma possível colaboração do IAE com o DLR no sentido de desenvolver um lançador otimizado para lançar as cargas do projeto Shefex III, primeiro em voos suborbitais, e depois em órbita. Isso acabou se concretizando com uma revisão no projeto original do VLM, passando a usar motores mais potentes nos primeiros estágios (motores esses que estão em desenvolvimento).

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