Este artigo trata do veículo de lançamento estadunidense Vulcan Centaur, da ULA. Não confundir com o projeto russo Vulkan.
Vulcan Centaur é um veículo de lançamento pesado desenvolvido e operado pela United Launch Alliance, ULA. O foguete chega à órbita em dois estágios, o primeiro chamado Vulcan e o segundo, Centaur V. Criado para substituir o Atlas V e o Delta IV, atende sobretudo ao programa National Security Space Launch, NSSL, que dá suporte às agências de inteligência e ao Departamento de Defesa dos Estados Unidos. A ULA também espera oferecer preços que atraiam lançamentos comerciais.
A ULA começou a desenvolver o veículo em 2014. O projeto buscava competir com o Falcon 9, da SpaceX, e cumprir uma determinação do Congresso dos Estados Unidos para retirar de uso o motor russo RD-180, empregado no Atlas V. O primeiro lançamento estava previsto para 2019, mas foi adiado por dificuldades no desenvolvimento do novo motor BE-4 do primeiro estágio e do estágio Centaur.
O Vulcan Centaur fez seu primeiro lançamento em 8 de janeiro de 2024, levando o módulo lunar Peregrine da Peregrine Mission 1, parte do programa Commercial Lunar Payload Services da NASA. O segundo voo ocorreu em 4 de outubro de 2024 dentro do processo de certificação do NSSL pela Força Espacial dos Estados Unidos. O foguete chegou à órbita prevista, apesar da perda do bocal de um dos propulsores sólidos GEM-63XL, que deixou o empuxo menor e assimétrico. Depois de cinco meses de análise, a Força Espacial certificou o Vulcan para missões NSSL em março de 2025. Um segundo problema com um propulsor sólido ocorreu em fevereiro de 2026, e os lançamentos foram suspensos durante a investigação.
Descrição miniatura|Lançamento do segundo voo de certificação do foguete, em 2024. O Vulcan Centaur reutiliza tecnologias dos veículos Atlas V e Delta IV da ULA para aumentar o desempenho e reduzir os custos de produção. A ULA é uma empresa conjunta da Boeing e da Lockheed Martin. Sua fabricação depende bastante de fornecedores para os componentes centrais do foguete, ao contrário de concorrentes que integram a produção dentro da própria empresa, como SpaceX e Blue Origin.
O primeiro estágio tem origem no Common Booster Core do Delta IV.pp. 1-5 Ele é produzido na mesma fábrica de Decatur, no Alabama, com boa parte do mesmo maquinário, mas seu diâmetro é cerca de 0,3 m maior. A principal mudança é o uso de metano líquido, também chamado de gás natural liquefeito, para alimentar dois motores BE-4 desenvolvidos pela Blue Origin. O metano é mais denso e tem ponto de ebulição mais alto que o hidrogênio líquido usado no Delta IV, o que permite tanques menores e mais leves. Sua queima também produz menos resíduos que a do querosene empregado no Atlas V. A menor formação de hidrocarbonetos nos motores facilitaria o recondicionamento previsto no sistema de reutilização SMART.
O segundo estágio, o Centaur V, é uma versão atualizada do Centaur III usado no Atlas V, com desempenho maior. Ele usa hidrogênio líquido e dois motores RL10 da Aerojet Rocketdyne.
O foguete pode receber até seis propulsores sólidos GEM 63XL da Northrop Grumman para elevar sua capacidade de carga. Eles são uma versão alongada dos GEM 63 empregados no Atlas V.
Um Vulcan Centaur de núcleo único com seis propulsores sólidos tem capacidade próxima à do Delta IV Heavy, maior, mais caro e dotado de três núcleos. Essa configuração pode levar 27.200 kg à órbita terrestre baixa, acima do limite de 18.850 kg do Atlas V com um núcleo e cinco propulsores GEM, e perto dos 28.790 kg do Delta IV Heavy.
A Beyond Gravity fornece o adaptador entre estágios, a carenagem de carga e o encaixe que prende a carga e a carenagem ao segundo estágio até o comando de liberação. A empresa também fabrica um escudo térmico para proteger os equipamentos.
O projeto atende aos requisitos do NSSL e pode receber certificação para voo tripulado, o que permitiria transportar espaçonaves como a Boeing Starliner ou a Dream Chaser.
História
Antecedentes A ULA decidiu desenvolver o Vulcan Centaur em 2014 por duas razões. Seus clientes comerciais e civis migravam para o Falcon 9 reutilizável da SpaceX, mais barato, e a empresa dependia cada vez mais de contratos militares e de inteligência dos Estados Unidos. A anexação da Crimeia à Federação Russa em 2014 também aumentou o desconforto do Congresso com a dependência do Pentágono em relação ao Atlas V, movido pelo RD-180 fabricado na Rússia. Em 2016, o Congresso aprovou uma lei que proibia as Forças Armadas de contratar, depois de 2022, serviços de lançamento baseados no RD-180.
Em setembro de 2018, a ULA escolheu o BE-4 da Blue Origin, alimentado por oxigênio líquido, LOX, e metano líquido, CH4, para substituir o RD-180 em um novo primeiro estágio. O motor já estava em seu terceiro ano de desenvolvimento, e a ULA esperava que o novo estágio e o motor começassem a voar em 2019. O veículo usaria dois BE-4 com 2.447 kN de empuxo cada.
Um mês depois, a ULA reorganizou seus processos e sua força de trabalho para cortar despesas. A empresa planejava reunir elementos do Atlas V e do Delta IV no sucessor do Atlas V e reduzir pela metade o custo desse foguete.
Anúncio Em 2015, a ULA anunciou o foguete Vulcan e propôs substituir aos poucos seus veículos existentes. A implantação começaria com um novo primeiro estágio baseado no diâmetro da fuselagem e no processo de produção do Delta IV. O projeto previa dois BE-4 ou, como alternativa, o Aerojet Rocketdyne AR1. O segundo estágio seria o Centaur III usado no Atlas V. O Advanced Cryogenic Evolved Stage, ACES, entraria alguns anos depois do primeiro voo do Vulcan. A ULA apresentou ainda um conceito para reutilizar os motores, a estrutura de empuxo e os aviônicos do primeiro estágio. Esses componentes se separariam dos tanques de propelente como um único módulo depois do corte dos motores. O módulo reentraria na atmosfera protegido por um escudo térmico inflável.
Financiamento Nos primeiros anos, o conselho de administração da ULA aprovava a cada trimestre novas parcelas de financiamento para o desenvolvimento do Vulcan Centaur. Em outubro de 2018, o governo dos Estados Unidos havia comprometido cerca de US$ 1,2 bilhão com o projeto por meio de uma parceria público-privada. Havia previsão de mais recursos depois que a ULA fechasse um contrato do NSSL.
Até março de 2016, a Força Aérea dos Estados Unidos, USAF, havia destinado até US$ 202 milhões ao desenvolvimento. A ULA ainda não tinha calculado o custo total. Seu diretor executivo, Tory Bruno, disse que "novos foguetes normalmente custam US$ 2 bilhões, dos quais US$ 1 bilhão vai para o motor principal". Em março de 2018, Bruno afirmou que 75% do Vulcan Centaur havia sido financiado com recursos privados. Depois de uma solicitação de propostas e de uma avaliação técnica, a ULA recebeu US$ 967 milhões em outubro de 2018 para desenvolver um protótipo do sistema de lançamento Vulcan dentro do NSSL.
Desenvolvimento, produção e testes Em 10 de setembro de 2015, ULA e Blue Origin firmaram um acordo para ampliar a capacidade de fabricação do BE-4 na unidade de desenvolvimento de Kent, no estado de Washington. A ampliação deveria atender ao ritmo inicial de produção exigido pelo programa Vulcan. Em janeiro de 2016, a ULA projetava duas versões do primeiro estágio. A variante com BE-4 tinha 5,4 m de diâmetro para acomodar o metano, menos denso. No fim de 2017, o estágio superior mudou para o Centaur V, maior e mais pesado, e o veículo recebeu o nome Vulcan Centaur. A ULA escolheu o motor RL10 da Aerojet Rocketdyne para o estágio superior em maio de 2018. Em setembro, escolheu o BE-4 da Blue Origin para o primeiro estágio. O primeiro voo sofreu adiamentos por dificuldades com o desenvolvimento do BE-4 e do estágio Centaur. Em outubro de 2018, a USAF divulgou um acordo de serviço do NSSL com novos requisitos. O voo inaugural, antes adiado para 2020, passou para abril de 2021.
Em agosto de 2019, partes da plataforma móvel de lançamento do Vulcan foram transportadas para o Spaceflight Processing Operations Center, perto dos complexos SLC-40 e SLC-41, em Cabo Canaveral, na Flórida. A plataforma foi fabricada em oito seções, tem 55,8 m de altura e se desloca sobre truques ferroviários a 4,8 km/h. A ULA enviou o primeiro núcleo completo do Vulcan à Flórida em fevereiro de 2021, para testes de integração antes do voo inaugural. Os testes do propulsor usado para verificar instalações e procedimentos prosseguiram naquele ano.
Em agosto de 2019, a ULA anunciou que o Vulcan Centaur voaria no início de 2021 com o módulo lunar Peregrine, da Astrobotic Technology. Problemas técnicos com o BE-4 levaram o lançamento para 2022 em dezembro de 2020. Em junho de 2021, a Astrobotic informou que a Peregrine não ficaria pronta a tempo por causa da pandemia de COVID-19. A missão e o primeiro lançamento do Vulcan Centaur foram adiados, e novos atrasos da sonda levaram o voo para 2023. Um estágio Centaur V falhou durante uma sequência de testes em março de 2023. A ULA alterou sua estrutura e construiu outro Centaur para o voo inaugural do Vulcan Centaur. Em outubro de 2023, a empresa pretendia lançar o foguete até o fim do ano.
Voos de certificação miniatura|Lançamento do módulo lunar Peregrine no primeiro voo do Vulcan Centaur.
O Vulcan decolou pela primeira vez em 8 de janeiro de 2024. O voo usou a configuração VC2S, com dois propulsores sólidos e carenagem de comprimento padrão. Uma queima de injeção translunar por quatro minutos, seguida pela separação da carga, colocou a Peregrine em trajetória para a Lua. Uma hora e dezoito minutos depois do lançamento, o Centaur foi acionado pela terceira vez e entrou em órbita heliocêntrica. A manobra testou seu funcionamento em missões longas, como as necessárias para levar cargas à órbita geoestacionária.
Uma falha no sistema de propulsão da Peregrine pouco depois da separação impediu o pouso na Lua. A Astrobotic informou que o Vulcan Centaur funcionou sem problemas.
Em 14 de agosto de 2019, a ULA venceu uma concorrência comercial para o segundo voo de certificação, então chamado SNC Demo-1. A missão seria a primeira de sete viagens da Dream Chaser dentro do programa Commercial Resupply Services da NASA e usaria a configuração VC4, com quatro propulsores sólidos. O SNC Demo-1 estava previsto para abril de 2024 ou depois.
O segundo voo de certificação habilitaria o foguete para missões militares dos Estados Unidos. Em agosto de 2020, o Vulcan estava escalado para a fatia de 60% dos lançamentos do NSSL concedida à ULA entre 2022 e 2027, mas os adiamentos mudaram o cronograma. A missão secreta USSF-51, prevista para o fim de 2022, seria o primeiro lançamento de segurança nacional. Em maio de 2021, a espaçonave foi transferida para um Atlas V a fim de "reduzir o risco de cronograma ligado à validação única do projeto do Vulcan Centaur". O voo de protótipo da Kuiper Systems também passou para um Atlas V.
Depois do primeiro lançamento, os atrasos da Dream Chaser levaram a ULA a pensar em substituí-la por um simulador de massa, o que permitiria seguir com a certificação exigida pelo contrato da Força Aérea. A United Launch Alliance acumulava penalidades financeiras em maio de 2024 pelos atrasos nos contratos militares. Em 10 de maio, o secretário adjunto da Força Aérea, Frank Calvelli, escreveu aos executivos da Boeing e da Lockheed. "Estou cada vez mais preocupado com a capacidade da ULA de ampliar a fabricação de seu foguete Vulcan e aumentar o ritmo de lançamentos para atender às nossas necessidades", afirmou. "Há capacidade de satélite militar parada no solo por causa dos atrasos do Vulcan." Bruno anunciou em junho que o segundo voo levaria, em setembro, um simulador de massa com "experimentos e demonstrações" para desenvolver tecnologias destinadas ao Centaur.