A Índia começará a implantar sua segunda geração de satélites de navegação nativos na segunda-feira, com o lançamento de um foguete GSLV Mk.II levando o satélite NVS-01. A decolagem, do Centro Espacial Satish Dhawan, está programada para as 05:12 UTC (10:42 da manhã, horário local), 02:12 no horário de Brasília.
O sistema Navigation with Indian Constellation, ou NavIC, é uma rede regional de navegação por satélite desenvolvida pela Indian Space Research Organization (ISRO). Também conhecido como Indian Regional Navigation Satellite System (IRNSS), a primeira geração do sistema consiste em sete satélites em órbita geossíncrona – embora um total de nove espaçonaves tenham sido lançadas, incluindo substituições.
IRNSS-1A, o primeiro satélite da série, foi lançado em julho de 2013, com a constelação atingindo seu pleno complemento após o lançamento do IRNSS-1G em abril de 2016. Após três anos em órbita, os relógios atômicos a bordo do IRNSS-1A começaram a desenvolver falhas e o IRNSS-1H foi lançado como substituto em agosto de 2017. Ele não alcançou a órbita depois que a carenagem de carga útil de seu foguete transportador não se separou, então o IRNSS-1I foi implantado em abril de 2018, tornando-se o último de primeira geração Satélite IRNSS para lançamento.
Embora o IRNSS-1A seja o único satélite na constelação que a ISRO confirmou ter sofrido falhas de todos os seus relógios, a agência confirmou a falha de vários outros relógios em outros satélites da frota. O relatório anual da ISRO para 2020-21 observou que o satélite IRNSS-1G também havia sido movido para uma função secundária, mas não identificou o motivo disso. Espera-se que o NVS-01 ocupe o slot do IRNSS-1G na constelação.
A precisão do tempo fornecida pelos relógios atômicos é vital para a operação dos satélites de navegação, pois os sinais que eles transmitem contêm carimbos de data e hora. Os receptores usam esses carimbos de data/hora e o conhecimento de que os sinais de rádio se propagam na velocidade da luz para calcular a distância até os satélites e triangular sua posição com base nos sinais e nas posições relativas de vários satélites.
Começando com o NVS-01, os satélites de segunda geração voarão com relógios atômicos desenvolvidos pela Índia no lugar das unidades fabricadas pela empresa suíça SpectraTime, que voavam em espaçonaves anteriores.
Com uma massa de 2.232 quilos, o NVS-01 também é mais de 900 quilos mais pesado que os satélites de primeira geração e incorpora outras melhorias para expandir as capacidades da constelação NavIC. Isso inclui a transmissão de um novo sinal L1, além dos sinais de banda L5 e S transmitidos pelos satélites existentes, o que melhorará a interoperabilidade com outros sistemas de navegação por satélite, como a rede do Sistema de Posicionamento Global (GPS) dos EUA.
A nova espaçonave de segunda geração, incluindo o NVS-01, é baseada no barramento de satélite I-2K da ISRO, em vez da plataforma I-1K usada na espaçonave de primeira geração. Alimentados por um par de painéis solares gerando até 2,4 quilowatts, os satélites têm uma vida útil de pelo menos 12 anos.
O aumento da massa dos satélites de segunda geração os torna muito pesados para os foguetes Polar Satellite Launch Vehicle (PSLV) que foram usados para implantar a primeira geração. Em vez disso, eles serão levados a bordo do mais poderoso Veículo de Lançamento de Satélites Geossíncronos, ou GSLV, usando a versão Mk.II deste foguete.
O GSLV é um foguete de três estágios que voou pela primeira vez em abril de 2001, com seu primeiro e segundo estágios sendo derivados do PSLV. Quatro propulsores de combustível líquido são anexados ao primeiro estágio, no lugar dos propulsores sólidos usados no PSLV, e possui um terceiro estágio de propelente criogênico de alta energia. O GSLV Mk.I e o Mk.II diferiam no uso de um terceiro estágio com motor russo no agora aposentado Mk.I, enquanto o Mk.II introduziu um motor de fabricação indiana no estágio criogênico. O GSLV Mk.III maior tem um design separado e não relacionado.
O lançamento de segunda-feira será a primeira missão GSLV Mk.II desde agosto de 2021 e marca o retorno do foguete ao voo depois de não conseguir implantar o satélite EOS-03 em seu lançamento anterior. Durante esse lançamento, que encerrou uma série de seis lançamentos bem-sucedidos, a pressão no tanque de hidrogênio do terceiro estágio do foguete não aumentou conforme o esperado durante o vôo e, portanto, a turbobomba de reforço de combustível (FBTP) do estágio não foi capaz de fornecer propelente suficiente para o motor. Uma investigação determinou que uma válvula de ventilação e alívio havia vazado após danos em sua vedação macia, possivelmente devido ao estresse da operação, condições operacionais criogênicas ou contaminação.
Como resultado da falha, várias alterações foram feitas no terceiro estágio do GSLV para evitar a repetição. A válvula de ventilação e alívio foi reforçada, mas para garantir pressão suficiente nos tanques de propelente do terceiro estágio, um sistema de pressurização foi instalado em vez de depender do acúmulo natural de pressão à medida que o hidrogênio se expande. Equipamentos de monitoramento adicionais também foram instalados no palco.
Antes da falha de 2021, o GSLV parecia ter virado a esquina após uma vida útil inicialmente problemática. Dos primeiros sete lançamentos do tipo, apenas dois atingiram suas órbitas planejadas. Outra missão foi um fracasso parcial, alcançando uma órbita abaixo do planejado, mas uma da qual sua carga útil foi capaz de se recuperar. O voo inaugural também atingiu uma órbita abaixo do planejado, mas, nesse caso, o satélite não conseguiu retornar à sua órbita planejada – embora em parte devido a uma falha de projeto em seu próprio sistema de propulsão, bem como ao lançamento fora do nominal. Mais três lançamentos não conseguiram atingir a órbita.
Após um intervalo de três anos entre o sétimo e o oitavo lançamento do GSLV, o tipo voltou a voar em 2014 com seu primeiro lançamento bem-sucedido em quase uma década. Mais cinco sucessos se seguiram entre 2015 e 2018, antes do fracasso em 2021.
O lançamento do NVS-01 marca o décimo quinto voo do foguete GSLV (excluindo o GSLV Mk.III) e o nono uso do GSLV Mk.II com seu motor criogênico nativo. A missão é designada GSLV F12 e decolará da Segunda Plataforma de Lançamento (SLP) no Centro Espacial Satish Dhawan (SDSC).
O SDSC tem sido o local de todos os lançamentos orbitais da Índia até o momento. Atualmente, possui duas plataformas de lançamento ativas para foguetes de classe orbital: a Primeira Plataforma de Lançamento, que é usada principalmente para missões PSLV, e a Segunda Plataforma de Lançamento que suporta PSLV, GSLV Mk.II e GSLV Mk.III. Historicamente, os lançamentos do GSLV também ocorreram a partir da primeira plataforma de lançamento – no entanto, o mais recente deles foi em 2004, antes do SLP ficar online.
Os foguetes lançados do SLP são montados verticalmente longe da plataforma de lançamento, antes de rolarem para a posição no topo de uma plataforma de lançamento móvel. O GSLV F12 chegou à Segunda Plataforma de Lançamento em 24 de maio, cinco dias antes da decolagem planejada.
O lançamento de segunda-feira começará com a ignição dos quatro High Thrust Vikas Engines (HTVEs) que alimentam o quarteto de L40H strap-ons do foguete, na marca de segundo T-4.8 na contagem regressiva. Em T0, o motor de foguete sólido S139 central acenderá e o GSLV F12 decolará. A subida inicial estará sob a potência dos quatro motores HTVEs e do S139, com os motores a combustível líquido continuando a queimar após o S139 queimar cerca de 106 segundos após o início da missão.
Em 148,9 segundos de tempo decorrido da missão, os motores Vikas serão desligados. Seis décimos de segundo depois, o motor único do segundo estágio – também um HTVE – vai pegar fogo. A separação do estágio ocorrerá 1,6 segundos após a ignição do segundo estágio, com o interstage sendo alijado da base do segundo estágio cerca de 5,8 segundos depois.
Voado pela primeira vez no GSLV F08 em março de 2018, o High Thrust Vikas Engine é uma versão aprimorada do Vikas padrão usado em missões GSLV e PSLV anteriores. O próprio Vikas é um derivado licenciado do motor Viking francês usado anteriormente em foguetes Ariane e queima propulsor UH25 – uma mistura de dimetilhidrazina assimétrica e hidrato de hidrazina – oxidado por tetróxido de dinitrogênio.
O GSLV F12 está usando a nova carenagem de carga útil em forma de ogiva que foi introduzida na missão anterior, GSLV F10. Isso protege o satélite enquanto o foguete sobe pelas densas regiões inferiores da atmosfera da Terra, mas não é mais necessário quando atinge o espaço. Após três minutos e 57,4 segundos de voo, com o foguete voando a uma altitude de 114,76 quilômetros, a carenagem se separará e exporá o NVS-01 ao espaço pela primeira vez.
A queima do segundo estágio durará 141,8 segundos, desde a ignição até o desligamento. O segundo estágio se separará cerca de 3,4 segundos após o desligamento do motor. O terceiro estágio será acionado um segundo após a preparação para completar a missão de inserir o NVS-01 em órbita. O GSLV F12 apresenta atualizações para o terceiro estágio, incluindo um motor “V2”, ou versão 2, bem como o novo sistema de pressurização desenvolvido para evitar a repetição da falha do GSLV F10. Como estágio criogênico, queima hidrogênio líquido e oxigênio líquido.
Depois de disparar por 13 minutos e 29,5 segundos, o terceiro estágio será desligado, com a queima prevista para cinco segundos depois. Dez segundos depois disso, aos 18 minutos e 40 segundos de tempo decorrido da missão, o NVS-01 se separará. A órbita alvo para a separação das espaçonaves tem perigeu e apogeu – os pontos mais próximos e mais distantes da Terra – de 170 e 36.568 quilômetros, respectivamente, com inclinação de 19,36 graus em relação ao equador. O NVS-01 usará seu próprio sistema de propulsão para se elevar à sua órbita geossíncrona final.
Após o lançamento do GSLV Mk.II na segunda-feira, as próximas missões da Índia devem ser o lançamento do módulo lunar Chandrayaan-3 a bordo de um GSLV Mk.III em meados de julho e um lançamento do PSLV para implantar o satélite de astronomia solar Aditya-L1 Logo depois.
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