O que é uma janela de lançamento?

Lançamento do Ônibus Espacial

De modo muito simplificado, uma janela de lançamento é um período de tempo calculado para que todas as variáveis envolvidas em uma missão sejam satisfeitas e isso envolve desde a dinâmica da mecânica orbital até os elementos de segurança, como disponibilidade de equipes de resgate, previsão do tempo e critérios de companhias de seguro.

As janelas de lançamento nunca são iguais e variam para cada missão espacial.

Janela de lançamento dos Ônibus Espaciais
Na época dos Ônibus Espaciais, que atracavam ou interceptavam um alvo no espaço, como por exemplo o Telescópio Espacial Hubble (HST) ou a Estação Espacial Internacional (ISS), as janelas de lançamento envolviam, do ponto de vista da mecânica orbital, a posição dos alvos em relação à plataforma de lançamento, de modo que após o disparo a interceptação fosse a mais exata possível, com o mínimo gasto de combustível para manobras extras não planejadas.

Para que esse simples critério fosse satisfeito, a previsão meteorológica era crucial já que uma tempestade em aproximação geralmente provocaria um "NO GO" que poderia atrasar o lançamento por horas ou dias, até que uma nova dinâmica de interceptação pudesse ser aproveitada. Dessa forma, os controladores tinham que calcular uma janela de lançamento dentro da qual a interceptação fosse possível sem muito gasto de combustível e não houvesse previsão de chuvas ou tempestades nas imediações da base de lançamento.

Uma vez que esse critério fosse satisfeito, seria preciso saber com antecedência se nas pistas de pouso da Espanha e Austrália o tempo também estaria bom para um pouso de emergência do Ônibus Espacial, antes que este entrasse em órbita. Se uma dessas pistas estivesse comprometida, a "janela de Lançamento" também estaria e deveria ser recalculada.

Além desses critérios mencionados, estava a segurança dos astronautas no caso de precisarem ejetar a cápsula de sobrevivência. Dependendo do ponto acima da superfície e altitude da ejeção, a cápsula poderia cair a milhares de quilômetro no Atlântico. Dessa forma, os navios de resgate teriam que se dirigir rapidamente ao local da queda, mudando as posições que teoricamente estariam ancorados em caso de sucesso no lançamento. Essa operação sempre era planejada com antecedência, mas se houvesse uma mudança na janela de lançamento as embarcações também precisaram ser reposicionadas. Isso leva tempo e a janela de lançamento novamente tinha que ser recalculada e uma nova data e hora tinha que ser marcada.

É impossível em um simples artigo e descrever as centenas de variáveis que envolvem um lançamento e o sucesso de uma missão. Custos proibitivos impostos pelas companhias de seguros também entram nessas contas, que negariam a possibilidade de lançar um foguete ao espaço caso os critérios de segurança não sejam satisfeitos.

Missão Artemis - Janelas de Lançamento
Quando a missão Artemis I estiver pronta para ser lançada, uma série de funcionários da NASA, da indústria e vários parceiros internacionais estarão prontos para apoiar a missão e cada um deles tem sua parcela de responsabilidade individual para o sucesso da missão.

Da mesma forma que no lançamento dos Ônibus Espaciais, diversos critérios técnicos norteiam o lançamento, principalmente o alinhamento entre a Terra e da Lua, que determinará o momento exato do disparo do foguete SLS e da cápsula Orion no topo.

Para determinar as possíveis datas de lançamento, os engenheiros identificam primeiramente as principais restrições necessárias para cumprir a missão e manter a espaçonave segura.

Os períodos de lançamento resultantes, ou "janelas", são os dias ou semanas em que a espaçonave e o foguete podem atingir os objetivos da missão. Esses períodos de lançamento são uma consequência direta da complexa mecânica orbital envolvida, que determinará uma trajetória extremamente precisa em direção à Lua, ao mesmo tempo em que a Terra está girando em seu eixo e a Lua está orbitando a Terra a cada mês dentro de um ciclo de 28 dias.

Essas duas variáveis - rotação da Terra e orbita da Lua - resultam em um padrão de aproximadamente duas semanas de oportunidades de lançamento, seguidas por outras duas semanas sem oportunidades.

Como consequência desse padrão, existem quatro parâmetros principais que determinam a disponibilidade de lançamento dentro desses períodos e que são exclusivas da missão Artemis I.

1 - O dia do lançamento deve levar em conta a posição da Lua em seu ciclo lunar para que o estágio superior do foguete SLS possa atingir com desempenho suficiente o ponto chamado "injeção translunar" e então interceptar com sucesso a "rampa" em direção à orbita retrógrada da Lua. Futuramente, o estágio superior do foguete SLS terá novas configurações de potência que permitirão oportunidades quase diárias de lançamento, dependendo da orbita desejada.

2 - Uma vez estabelecida uma janela de lançamento, a trajetória resultante para um determinado dia deve garantir que a cápsula Orion não fique eclipsada por mais de 90 minutos de cada vez, de modo que os painéis solares possam receber e converter a luz solar em eletricidade e a cápsula possa manter uma faixa de temperatura ideal.

Dessa forma, os planejadores da missão eliminam possíveis datas de lançamento que colocariam Orion sob períodos de eclipses prolongados durante o voo. Essa restrição requer conhecimento absoluto da posição da Terra, Lua e Sol ao longo da trajetória planejada da missão, bem antes que a missão ocorra, bem como uma compreensão exata do estado de carga da bateria da espaçonave Orion antes de entrar na área de sombra.

3 - A data de lançamento deve prever uma trajetória que permita à Orion a utilização da técnica de "saltar" durante a reentrada planejada no momento do retorno à Terra. Uma entrada de salto é uma manobra na qual a espaçonave mergulha na parte superior da atmosfera da Terra e usa essa espécie de colchão, juntamente com a elevação da cápsula, para simultaneamente desacelerar e pular de volta para fora da atmosfera.

Essa técnica permite que os engenheiros identifiquem a localização da Orion no local da queda e em futuras missões ajudará a diminuir as cargas de ruptura aerodinâmicas que os astronautas dentro da espaçonave experimentarão, o que permitirá manter as cargas estruturais da espaçonave dentro dos limites do projeto.

4 - Por último, a data de lançamento deve prever as condições de luz solar no momento da queda da cápsula Orion, com o objetivo de ajudar inicialmente o pessoal de resgate, além de proteger e recuperar a espaçonave no Oceano Pacífico.

Durante um lançamento, centenas de critérios precisam ser avaliados e até mesmo o "reset" obrigatório das baterias após longo período de espera pode impedir uma janela de lançamento praticamente perfeita.

Entretanto, considerando os critérios acima e dezenas de outros também, pode-se calcular algumas datas que satisfazem as variáveis mencionadas.

23 de agosto a 6 de setembro
12 oportunidades de lançamento
Não há disponibilidade de lançamento em 30 de agosto, 31 e setembro. 1

19 de setembro a 4 de outubro
14 oportunidades de lançamento
Sem disponibilidade de lançamento em setembro 29 e set. 30

17 de outubro a 31 de outubro
11 oportunidades de lançamento
Sem disponibilidade de lançamento em 24, 25, 26 e 28 de outubro

12 de novembro a 27 de novembro
12 oportunidades de lançamento
Sem disponibilidade de lançamento em 20, 21 e 26 de novembro

9 a 23 de dezembro
11 oportunidades de lançamento
Sem disponibilidade de lançamento em 10, 14, 18 e 23 de dezembro