Soyuz (en ruso: Союз , en IPA: [sɐˈjus] , lit. 'Unión') es una serie de naves espaciales que ha estado en servicio desde la década de 1960, habiendo realizado más de 140 vuelos. Fue diseñada para el programa espacial soviético por la Oficina de Diseño Korolev (ahora Energia ). La Soyuz sucedió a la nave espacial Voskhod y fue construida originalmente como parte de los programas lunares tripulados soviéticos . Se lanza a bordo del cohete Soyuz de nombre similar desde el cosmódromo de Baikonur en Kazajistán .
Tras la disolución de la Unión Soviética, Roscosmos , la agencia espacial rusa, siguió desarrollando y utilizando la Soyuz. Entre el retiro del transbordador espacial en 2011 y el debut de la Crew Dragon de SpaceX en 2020, la Soyuz fue el único medio de transporte tripulado hacia y desde la Estación Espacial Internacional, una función que sigue cumpliendo. El diseño de la Soyuz también ha influido en otras naves espaciales, incluidas la Shenzhou de China y el vehículo de carga Progress de Rusia .
La Soyuz es una nave espacial de un solo uso compuesta por tres secciones principales. El módulo de descenso es donde se sientan los cosmonautas para el lanzamiento y el reingreso. El módulo orbital proporciona espacio habitable adicional y almacenamiento durante la órbita, pero se desecha antes del reingreso. El módulo de servicio, responsable de la propulsión y la energía, también se descarta antes del reingreso. Para mayor seguridad y aerodinámica, la nave espacial está encerrada dentro de un carenado con un sistema de escape de lanzamiento durante el despegue.
La primera misión Soyuz, Kosmos 133 , se lanzó sin tripulación el 28 de noviembre de 1966. La primera misión Soyuz tripulada, Soyuz 1 , se lanzó el 23 de abril de 1967, pero terminó trágicamente el 23 de abril de 1967 cuando el paracaídas no se desplegó al reingresar, matando al cosmonauta Vladimir Komarov . El siguiente vuelo, Soyuz 2, no tenía tripulación. La Soyuz 3 se lanzó el 26 de octubre de 1968 y se convirtió en la primera misión tripulada exitosa del programa. El programa sufrió otro revés fatal durante la Soyuz 11 , donde la despresurización de la cabina durante el reingreso mató a toda la tripulación. Estos son los únicos humanos hasta la fecha que se sabe que han muerto por encima de la línea de Kármán , la definición convencional del borde del espacio. [1]
A pesar de estas tragedias tempranas, Soyuz se ha ganado la reputación de ser uno de los vehículos de vuelos espaciales tripulados más seguros y rentables, un legado construido sobre su incomparable historia operativa. [2] [3] [4] [5] La nave espacial ha servido como el principal modo de transporte para cosmonautas hacia y desde las estaciones espaciales Salyut , la estación espacial Mir y la Estación Espacial Internacional (ISS).
Las naves espaciales Soyuz se componen de tres secciones principales (de arriba a abajo, cuando están en la plataforma de lanzamiento):
Los módulos orbitales y de servicio se descartan y destruyen al reingresar a la Tierra . Esta opción de diseño, aunque aparentemente derrochadora, reduce el peso de la nave al minimizar la cantidad de protección térmica necesaria. Como resultado, la Soyuz ofrece más espacio interior habitable (7,5 metros cúbicos, 260 pies cúbicos) en comparación con su contraparte Apolo (6,3 m 3 , 220 pies cúbicos). Si bien el módulo de reingreso regresa a la Tierra, no es reutilizable; se debe construir una nueva nave espacial Soyuz para cada misión. [6]
La Soyuz puede transportar hasta tres miembros de tripulación y proporcionar soporte vital durante unos 30 días-persona .
Un carenado de carga útil protege a la Soyuz durante el lanzamiento y se desprende al principio del vuelo. Equipada con un sistema de acoplamiento automático, la nave espacial puede operar de forma autónoma o bajo control manual.
La nave espacial Vostok utilizaba un asiento eyectable para rescatar al cosmonauta en caso de un fallo en el lanzamiento a baja altitud, así como durante el reingreso; sin embargo, probablemente habría sido ineficaz en los primeros 20 segundos después del despegue, cuando la altitud sería demasiado baja para que se desplegara el paracaídas. Inspirados por el Mercury LES, [ cita requerida ] los diseñadores soviéticos comenzaron a trabajar en un sistema similar en 1962. Esto incluía el desarrollo de un sistema de detección complejo para monitorear varios parámetros del vehículo de lanzamiento y activar un aborto si ocurría un mal funcionamiento del propulsor. Basándose en los datos de los lanzamientos del R-7 a lo largo de los años, los ingenieros desarrollaron una lista de los modos de fallo más probables para el vehículo y pudieron reducir las condiciones de aborto a la separación prematura de un propulsor acoplado, bajo empuje del motor, pérdida de presión de la cámara de combustión o pérdida de la guía del propulsor. El sistema de aborto de la nave espacial (SAS; en ruso : Система Аварийного Спасения , romanizado : Sistema Avarijnogo Spaseniya ) también podía activarse manualmente desde la Tierra, pero a diferencia de las naves espaciales estadounidenses, no había forma de que los cosmonautas lo activaran ellos mismos.
Como era casi imposible separar limpiamente toda la cubierta de carga útil del módulo de servicio de la Soyuz, se tomó la decisión de dividir la cubierta entre el módulo de servicio y el módulo de descenso durante un aborto. Se añadieron cuatro estabilizadores plegables para mejorar la estabilidad aerodinámica durante el ascenso. Se llevaron a cabo dos pruebas del SAS en 1966-1967. [7]
El diseño básico del SAS se ha mantenido casi inalterado en 50 años de uso, y todos los lanzamientos Soyuz lo llevan. La única modificación fue en 1972, cuando se eliminó el carenado aerodinámico sobre las toberas del motor SAS por razones de ahorro de peso, ya que la nave espacial Soyuz 7K-T rediseñada llevaba equipo de soporte vital adicional. El transbordador de reabastecimiento no tripulado Progress tiene una torre de escape ficticia y retira las aletas estabilizadoras de la cubierta de carga útil. Ha habido tres lanzamientos fallidos de un vehículo Soyuz tripulado: Soyuz 18a en 1975, Soyuz T-10a en 1983 y Soyuz MS-10 en octubre de 2018. El fracaso de 1975 fue abortado después del descarte de la torre de escape. En 1983, el SAS de Soyuz T-10a rescató con éxito a los cosmonautas de un incendio y explosión en la plataforma del vehículo de lanzamiento. [8] Más recientemente, en 2018, el subsistema SAS en la cubierta de carga útil de Soyuz MS-10 rescató con éxito a los cosmonautas de una falla del cohete 2 minutos y 45 segundos después del despegue, después de que la torre de escape ya había sido desechada.
La parte delantera de la nave espacial es el módulo orbital (en ruso: бытовой отсек , romanizado: bytovoi otsek ), también conocido como sección habitable. Alberga todo el equipo que no será necesario para el reingreso, como experimentos, cámaras o carga. El módulo también contiene un baño, aviónica de atraque y equipo de comunicaciones. El volumen interno es de 6 m3 ( 210 pies cúbicos), el espacio habitable es de 5 m3 ( 180 pies cúbicos). En las versiones posteriores de Soyuz (desde Soyuz TM), se introdujo una pequeña ventana, que proporciona a la tripulación una vista hacia adelante.
Una escotilla entre el módulo y el módulo de descenso se puede cerrar para aislarlo y que actúe como esclusa de aire si es necesario, de modo que los miembros de la tripulación también puedan salir por su puerto lateral (cerca del módulo de descenso). En la plataforma de lanzamiento, la tripulación entra en la nave espacial a través de este puerto. Esta separación también permite que el módulo orbital se adapte a la misión con menos riesgo para el módulo de descenso, que es crítico para la vida. La convención de orientación en un entorno de micro-g difiere de la del módulo de descenso, ya que los miembros de la tripulación están de pie o sentados con la cabeza hacia el puerto de atraque. Además, el rescate de la tripulación mientras está en la plataforma de lanzamiento o con el sistema SAS es complicado debido al módulo orbital.
La separación del módulo orbital es fundamental para un aterrizaje seguro; sin la separación del módulo orbital, no es posible que la tripulación sobreviva al aterrizaje en el módulo de descenso. Esto se debe a que el módulo orbital interferiría con el despliegue adecuado de los paracaídas del módulo de descenso, y la masa adicional excede la capacidad del paracaídas principal y los motores de frenado para proporcionar una velocidad de aterrizaje suave segura. En vista de esto, el módulo orbital se separó antes del encendido del motor de retorno hasta finales de la década de 1980. Esto garantizó que el módulo de descenso y el módulo orbital se separarían antes de que el módulo de descenso se colocara en una trayectoria de reentrada. Sin embargo, después del aterrizaje problemático de la Soyuz TM-5 en septiembre de 1988, este procedimiento se modificó, y ahora el módulo orbital está separado después de la maniobra de regreso. Este cambio se realizó porque la tripulación de la TM-5 no podía desorbitar durante 24 horas después de deshacerse de su módulo orbital, que contenía sus instalaciones sanitarias y el collar de acoplamiento necesario para unirse a la Mir . Se considera que el riesgo de no poder separar el módulo orbital es efectivamente menor que el riesgo de necesitar las instalaciones que contiene, incluido el baño, después de una desorbitación fallida.
El módulo de descenso (en ruso: Спуска́емый Аппара́т , romanizado : spuskáyemy apparát ), también conocido como cápsula de reentrada, se utiliza para el lanzamiento y el viaje de regreso a la Tierra. La mitad del módulo de descenso está cubierta por una cubierta resistente al calor para protegerlo durante el reingreso ; esta mitad mira hacia adelante durante el reingreso. Es desacelerado inicialmente por la atmósfera, luego por un paracaídas de frenado, seguido por el paracaídas principal, que desacelera la nave para el aterrizaje. A un metro sobre el suelo, se encienden los motores de frenado de combustible sólido montados detrás del escudo térmico para proporcionar un aterrizaje suave. Uno de los requisitos de diseño para el módulo de descenso era que tuviera la mayor eficiencia volumétrica posible (volumen interno dividido por el área del casco). La mejor forma para esto es una esfera, como la que utilizó el módulo de descenso de la nave espacial pionera Vostok , pero esa forma no puede proporcionar sustentación, lo que resulta en una reentrada puramente balística . Las reentradas balísticas son duras para los ocupantes debido a la alta desaceleración y no se pueden dirigir más allá de su quema de desorbitación inicial. Por lo tanto, se decidió utilizar la forma de "faro" que utiliza la Soyuz: un área superior hemisférica unida por una sección cónica apenas en ángulo (siete grados) a un escudo térmico de sección esférica clásica. Esta forma permite que se genere una pequeña cantidad de sustentación debido a la distribución desigual del peso. El apodo se pensó en una época en la que casi todos los faros eran circulares. Las pequeñas dimensiones del módulo de descenso llevaron a que solo tuviera tripulaciones de dos hombres después de la muerte de la tripulación de la Soyuz 11. La posterior nave espacial Soyuz-T resolvió este problema. El volumen interno de la Soyuz SA es de 4 m 3 (140 pies cúbicos); 2,5 m3 ( 88 pies cúbicos) son utilizables para la tripulación (espacio habitable).
El sistema de protección térmica en las paredes laterales ligeramente cónicas está separado de la estructura para proporcionar también protección contra micrometeoroides en órbita. [9] El escudo térmico ligeramente curvado en la parte inferior consta de "un ablador de 21 mm a 28 mm de espesor (compuesto de vidrio y fenólico) que se sostiene mediante soportes aproximadamente a 15 mm del sustrato de aluminio AMg-6 de 3,5 mm de espesor. El aislamiento fibroso de sílice de baja densidad VIM (8 mm de espesor) está contenido en el espacio entre el ablador del escudo térmico y el sustrato de aluminio". [9]
En la parte trasera del vehículo se encuentra el módulo de servicio (en ruso: прибо́рно-агрега́тный отсе́к , romanizado : pribórno-agregátny otsék ). Tiene un contenedor presurizado con forma de lata abultada (compartimento de instrumentación, priborniy otsek ) que contiene sistemas de control de temperatura, suministro de energía eléctrica, comunicaciones por radio de largo alcance , radiotelemetría e instrumentos de orientación y control. Una parte no presurizada del módulo de servicio (compartimento de propulsión, agregatniy otsek ) contiene el motor principal y un sistema de propulsión de combustible líquido , que utiliza N 2 O 4 y UDMH , [10] para maniobrar en órbita e iniciar el descenso de regreso a la Tierra . La nave también tiene un sistema de motores de bajo empuje para la orientación, unido al compartimento intermedio ( perekhodnoi otsek ). Fuera del módulo de servicio se encuentran los sensores para el sistema de orientación y el panel solar, que se orienta hacia el Sol mediante la rotación de la nave. Una separación incompleta entre los módulos de servicio y de reentrada provocó situaciones de emergencia durante Soyuz 5 , Soyuz TMA-10 y Soyuz TMA-11 , lo que provocó una orientación de reentrada incorrecta (la escotilla de entrada de la tripulación primero). El fallo de varios pernos explosivos no cortó la conexión entre los módulos de servicio y de reentrada en los dos últimos vuelos.
La Soyuz utiliza un método similar al del módulo de mando y servicio del Apollo de los Estados Unidos de la década de 1970 para salir de órbita. La nave espacial gira el motor hacia adelante y se enciende el motor principal para salir de órbita en el lado lejano de la Tierra, antes de su lugar de aterrizaje planificado. Esto requiere la menor cantidad de combustible para el reingreso ; la nave espacial viaja en una órbita de transferencia Hohmann elíptica hasta el punto de interfaz de entrada, donde la resistencia atmosférica la frena lo suficiente como para caer fuera de órbita.
Las primeras naves espaciales Soyuz tendrían entonces los módulos de servicio y orbital desprendidos simultáneamente del módulo de descenso. Como están conectados por tubos y cables eléctricos al módulo de descenso, esto ayudaría en su separación y evitaría que el módulo de descenso altere su orientación. [ cita requerida ] Las naves espaciales Soyuz posteriores separaron el módulo orbital antes de encender el motor principal, lo que ahorró propulsor. Desde el problema del aterrizaje de la Soyuz TM-5 , el módulo orbital se separa una vez más solo después del encendido de reentrada, lo que llevó a (pero no causó) [ cita requerida ] situaciones de emergencia de Soyuz TMA-10 y TMA-11 . El módulo orbital no puede permanecer en órbita como una adición a una estación espacial, ya que la escotilla de la esclusa de aire entre los módulos orbital y de reentrada es parte del módulo de reentrada y, por lo tanto, el módulo orbital se despresuriza después de la separación.
El lanzamiento de la sonda de reentrada se realiza normalmente en el lado del "amanecer" de la Tierra, de modo que la nave espacial pueda ser vista por los helicópteros de recuperación mientras desciende en el crepúsculo vespertino, iluminada por el Sol cuando está por encima de la sombra de la Tierra. [ cita requerida ] La nave Soyuz está diseñada para descender a tierra, normalmente en algún lugar de los desiertos de Kazajstán en Asia Central. Esto contrasta con las primeras naves espaciales tripuladas de los Estados Unidos y la actual Crew Dragon de SpaceX, que amerizan en el océano.
La nave espacial Soyuz ha estado en constante evolución desde principios de los años 60. Por ello, existen varias versiones, propuestas y proyectos diferentes.
Sergei Korolev promovió inicialmente el concepto del complejo circunlunar Soyuz ABV ( 7K-9K-11K ) (también conocido como L1 ) en el que una nave Soyuz 7K de dos tripulantes se reuniría con otros componentes (9K y 11K) en la órbita de la Tierra para ensamblar un vehículo de excursión lunar, cuyos componentes serían entregados por el probado cohete R-7 .
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Las naves espaciales tripuladas Soyuz pueden clasificarse en generaciones de diseño. Las Soyuz 1 a Soyuz 11 (1967-1971) fueron vehículos de primera generación, que transportaban una tripulación de hasta tres personas sin trajes espaciales y se distinguían de las siguientes por sus paneles solares curvados y por el uso del sistema de navegación de acoplamiento automático Igla , que requería antenas de radar especiales. Esta primera generación comprendía la Soyuz 7K-OK original y la Soyuz 7K-OKS para acoplarse a la estación espacial Salyut 1. El sistema de acoplamiento de sonda y cesto permitió el traslado interno de cosmonautas desde la Soyuz a la estación.
La Soyuz 7K-L1 fue diseñada para lanzar una tripulación desde la Tierra para orbitar la Luna , y era la principal esperanza para un vuelo circunlunar soviético. Tuvo varios vuelos de prueba en el programa Zond de 1967 a 1970 ( Zond 4 a Zond 8 ), que produjeron múltiples fallas en los sistemas de reentrada de la 7K-L1. Las 7K-L1 restantes fueron desechadas. La Soyuz 7K-L3 fue diseñada y desarrollada en paralelo a la Soyuz 7K-L1, pero también fue desechada. La Soyuz 1 estuvo plagada de problemas técnicos, y el cosmonauta Vladimir Komarov murió cuando la nave espacial se estrelló durante su regreso a la Tierra. Esta fue la primera fatalidad en vuelo en la historia de los vuelos espaciales .
La siguiente versión tripulada de la Soyuz fue la Soyuz 7K-OKS . Fue diseñada para vuelos a la estación espacial y tenía un puerto de atraque que permitía el traslado interno entre naves espaciales. La Soyuz 7K-OKS tuvo dos vuelos tripulados, ambos en 1971. La Soyuz 11 , el segundo vuelo, se despresurizó al reingresar, matando a su tripulación de tres hombres.
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La segunda generación, llamada Soyuz Ferry o Soyuz 7K-T , comprendía las Soyuz 12 a la Soyuz 40 (1973-1981). No tenía paneles solares. Se colocaron dos antenas largas y delgadas en el lugar de los paneles solares. Se desarrolló a partir de los conceptos militares Soyuz estudiados en años anteriores y era capaz de transportar a 2 cosmonautas con trajes espaciales Sokol (después del accidente de la Soyuz 11 ). Se planearon varios modelos, pero ninguno llegó a volar en el espacio. Estas versiones se denominaron Soyuz P , Soyuz PPK , Soyuz R , Soyuz 7K-VI y Soyuz OIS (Orbital Research Station).
La versión Soyuz 7K-T/A9 se utilizó para los vuelos a la estación espacial militar Almaz .
La Soyuz 7K-TM fue la nave espacial utilizada en el Proyecto de Pruebas Apolo-Soyuz en 1975, en el que se produjo el primer y único acoplamiento de una nave espacial Soyuz con un módulo de mando y servicio Apolo . También voló en 1976 para la misión de ciencias de la Tierra, Soyuz 22. La Soyuz 7K-TM sirvió como puente tecnológico hacia la tercera generación.
La tercera generación de la nave espacial Soyuz-T (T: ruso : транспортный , romanizado : transportnyi , lit. 'transporte') (1976-1986) volvió a incorporar paneles solares, lo que permitió misiones más largas, un sistema de encuentro Igla revisado y un nuevo sistema de propulsores de traslación/actitud en el módulo de servicio. Podía llevar una tripulación de tres personas, que ahora vestían trajes espaciales.
Los transportes de tripulación Soyuz-TM (M: ruso : модифицированный , romanizado : modifitsirovannyi , lit. 'modificado') fueron naves espaciales Soyuz de cuarta generación, y se utilizaron entre 1986 y 2002 para vuelos de transbordo a la Mir y a la Estación Espacial Internacional (ISS).
Soyuz TMA (en ruso : антропометрический , romanizado : antropometricheskii , lit. ' antropométrico ') presenta varios cambios para adaptarse a los requisitos solicitados por la NASA para dar servicio a la Estación Espacial Internacional (ISS), incluida una mayor latitud en la altura y el peso de la tripulación y sistemas de paracaídas mejorados. También es el primer vehículo desechable que presenta una tecnología de control digital. Soyuz-TMA parece idéntica a una nave espacial Soyuz-TM en el exterior, pero las diferencias interiores le permiten acomodar ocupantes más altos con nuevos sofás ajustables para la tripulación.
La Soyuz TMA-M fue una versión mejorada de la Soyuz-TMA básica, que incluía una nueva computadora, pantallas digitales interiores, equipo de acoplamiento actualizado y una reducción de la masa total del vehículo de 70 kilogramos. La nueva versión debutó el 7 de octubre de 2010 con el lanzamiento de la Soyuz TMA-01M , que transportaba a la tripulación de la Expedición 25 a la ISS . [12]
La misión Soyuz TMA-08M estableció un nuevo récord para el acoplamiento tripulado más rápido a una estación espacial. La misión utilizó un nuevo método de acoplamiento de seis horas, más rápido que los lanzamientos anteriores de Soyuz, que, desde 1986, habían durado dos días. [13]
Soyuz MS es la última actualización prevista de la nave espacial Soyuz. Su vuelo inaugural tuvo lugar en julio de 2016 con la misión Soyuz MS-01 . [14] [15] [16]
Los cambios principales incluyen: [17] [18]
Las naves espaciales no tripuladas Progress derivan de Soyuz y se utilizan para dar servicio a estaciones espaciales.
Si bien no son derivados directos de Soyuz, la nave espacial china Shenzhou utiliza tecnología Soyuz TM vendida en 1984 [ cita requerida ] y el vehículo orbital indio sigue el mismo diseño general que el iniciado por Soyuz. [ cita requerida ]
Este artículo incorpora texto de esta fuente, que se encuentra en el dominio público .
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