Soyuz (ruso: Союз , IPA: [sɐˈjus] , iluminado. 'Union') es una serie de naves espaciales que han estado en servicio desde la década de 1960 y han realizado más de 140 vuelos. Fue diseñado 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 en un cohete Soyuz desde el cosmódromo de Baikonur en Kazajstán . Entre el retiro del transbordador espacial en 2011 y el vuelo de demostración de SpaceX Crew Dragon en 2020 , la Soyuz sirvió como el único medio para transportar a la tripulación hacia o desde la Estación Espacial Internacional , para la cual sigue siendo muy utilizada. Aunque China lanzó vuelos tripulados a Shenzhou durante este tiempo, ninguno de ellos atracó en la ISS.
El primer vuelo Soyuz fue sin tripulación y comenzó el 28 de noviembre de 1966. La primera misión Soyuz con tripulación, Soyuz 1 , se lanzó el 23 de abril de 1967 pero terminó con un accidente debido a una falla del paracaídas, matando al cosmonauta Vladimir Komarov . El siguiente vuelo no estaba tripulado. La Soyuz 3 , lanzada el 26 de octubre de 1968, se convirtió en la primera misión tripulada exitosa del programa. El único otro vuelo que sufrió un accidente fatal, Soyuz 11 , mató a sus tres tripulantes cuando la cabina se despresurizó justo antes de volver a entrar. Estos son los únicos humanos hasta la fecha que se sabe que murieron por encima de la línea de Kármán . [2] A pesar de estos primeros incidentes, Soyuz es ampliamente considerado el vehículo de vuelos espaciales tripulados más seguro y rentable del mundo, [3] establecido por su incomparable duración de historia operativa. [4] [5] Las naves espaciales Soyuz se utilizaron para transportar cosmonautas hacia y desde las estaciones espaciales soviéticas Salyut y más tarde Mir , y ahora se utilizan para el transporte hacia y desde la Estación Espacial Internacional (ISS). Al menos una nave espacial Soyuz está acoplada a la ISS en todo momento para ser utilizada como nave de escape en caso de una emergencia. La nave espacial está destinada a ser reemplazada por la nave espacial Orel de seis personas . [6]
Una nave espacial Soyuz consta de tres partes (de adelante hacia atrás):
Los módulos orbital y de servicio son de un solo uso. El módulo orbital se desprende y se destruye al reingresar a la atmósfera . Aunque esto pueda parecer un desperdicio, reduce la cantidad de protección térmica necesaria para el reingreso, ahorrando masa en comparación con diseños que contienen todo el espacio habitable y el soporte vital en una sola cápsula. Esto permite que cohetes más pequeños lancen la nave espacial o puede usarse para aumentar el espacio habitable disponible para la tripulación (6,2 m 3 (220 pies cúbicos) en Apollo CM frente a 7,5 m 3 (260 pies cúbicos) en Soyuz) en el presupuesto de masa. Las partes orbital y de reentrada son espacios habitables habitables, y el módulo de servicio contiene el combustible, los motores principales y la instrumentación. La Soyuz no es reutilizable; es prescindible. Para cada misión debe fabricarse una nueva nave espacial Soyuz. [7]
Soyuz puede transportar hasta tres miembros de la tripulación y proporcionar soporte vital durante unos 30 días-persona . El sistema de soporte vital proporciona una atmósfera de nitrógeno/oxígeno a presiones parciales al nivel del mar. La atmósfera se regenera mediante cilindros de superóxido de potasio (KO 2 ), que absorben la mayor parte del dióxido de carbono (CO 2 ) y agua producidos por la tripulación y regenera el oxígeno , y cilindros de hidróxido de litio (LiOH), que absorben el CO 2 sobrante .
El vehículo está protegido durante el lanzamiento por un carenado de carga útil , que se desecha junto con el SAS a las 2+1 ⁄ 2 minutos después del lanzamiento. Dispone de sistema de atraque automático. El barco puede ser operado automáticamente o por un piloto independientemente del control en tierra.
La nave espacial Vostok utilizó un asiento eyector 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 desplegar el paracaídas. Inspirándose en el Mercury LES, [ cita necesaria ] los diseñadores soviéticos comenzaron a trabajar en un sistema similar en 1962. Esto incluyó el desarrollo de un complejo sistema de detección para monitorear varios parámetros del vehículo de lanzamiento y provocar una interrupción si ocurría un mal funcionamiento del propulsor. Con base en datos de lanzamientos del R-7 a lo largo de los años, los ingenieros desarrollaron una lista de los modos de falla más probables para el vehículo y pudieron limitar las condiciones de aborto a la separación prematura de un propulsor con correa, bajo empuje del motor y pérdida de la cámara de combustión. presión o pérdida de guía del refuerzo. El sistema de aborto de la nave espacial (SAS; ruso : Система Аварийного Спасения , romanizado : Sistema Avarijnogo Spaseniya ) también podía activarse manualmente desde tierra, pero a diferencia de las naves espaciales estadounidenses, los cosmonautas no tenían forma de activarlo ellos mismos.
Dado que resultó casi imposible separar limpiamente toda la cubierta de carga útil del módulo de servicio Soyuz, se tomó la decisión de dividir la cubierta entre el módulo de servicio y el módulo de descenso durante un aborto. Se agregaron cuatro estabilizadores plegables para mejorar la estabilidad aerodinámica durante el ascenso. En 1966-1967 se llevaron a cabo dos pruebas del SAS. [8]
El diseño básico del SAS se ha mantenido casi sin cambios en 50 años de uso, y todos los lanzamientos de Soyuz lo llevan. La única modificación se produjo en 1972, cuando se eliminó el carenado aerodinámico sobre las boquillas 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 ferry de reabastecimiento Progress sin tripulación 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 abandono de la torre de escape. En 1983, el SAS de la Soyuz T-10a rescató con éxito a los cosmonautas de un incendio en la plataforma y una explosión del vehículo de lanzamiento. [9] Más recientemente, en 2018, el subsistema SAS en la cubierta de carga útil de la 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 ( ruso : бытовой отсек , romanizado : bytovoi otsek ), también conocido como sección habitacional. 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 m 3 (210 pies cúbicos), el espacio habitable es de 5 m 3 (180 pies cúbicos). En las últimas versiones de Soyuz (desde Soyuz TM), se introdujo una pequeña ventana que proporciona a la tripulación una vista hacia adelante.
Se puede cerrar una escotilla entre este y el módulo de descenso para aislarlo y actuar como esclusa de aire si es necesario, y los miembros de la tripulación salen por su puerto lateral (cerca del módulo de descenso). En la plataforma de lanzamiento, la tripulación ingresa a 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 vital. La convención de orientación en un entorno de micro-g difiere de la del módulo de descenso, ya que los miembros de la tripulación se paran o se sientan con la cabeza hacia el puerto de atraque. Además, el rescate de la tripulación mientras se encuentra 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 separación del módulo orbital, la tripulación no puede sobrevivir 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 de los motores de frenado para proporcionar una velocidad segura de aterrizaje suave. Por esta razón, el módulo orbital estuvo separado antes del encendido del motor de retorno hasta finales de los años 1980. Esto garantizó que el módulo de descenso y el módulo orbital se separarían antes de que el módulo de descenso fuera colocado en una trayectoria de reentrada. Sin embargo, tras el problemático aterrizaje de la Soyuz TM-5 en septiembre de 1988, este procedimiento se modificó y el módulo orbital ahora está separado tras la maniobra de retorno. Este cambio se realizó porque la tripulación del TM-5 no pudo salir de órbita durante 24 horas después de desechar su módulo orbital, que contenía sus instalaciones sanitarias y el collar de acoplamiento necesario para conectarse a la Mir . Se considera efectivamente que el riesgo de no poder separar el módulo orbital es 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 , tr. 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. Inicialmente es frenado por la atmósfera, luego por un paracaídas de frenado, seguido por el paracaídas principal, que frena la nave para el aterrizaje. A un metro del suelo, se activan motores de frenado de combustible sólido montados detrás del escudo térmico para garantizar 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 dicha 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 pueden dirigirse más allá de su quema inicial de desorbitación. Por lo tanto, se decidió optar por la forma de "faro" que utiliza la Soyuz: una zona superior semiesférica unida por una sección cónica apenas angulada (siete grados) a un clásico escudo térmico de sección esférica. Esta forma permite generar una pequeña cantidad de sustentación debido a la distribución desigual del peso. El apodo se inventó en una época en la que casi todos los faros eran circulares. Las pequeñas dimensiones del módulo de descenso hicieron que sólo tuviera tripulaciones de dos hombres tras la muerte de la tripulación de la Soyuz 11 . La última nave espacial Soyuz-T resolvió este problema. El volumen interno de Soyuz SA es de 4 m 3 (140 pies cúbicos); Se pueden utilizar 2,5 m 3 (88 pies cúbicos) 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 micrometeoritos en órbita. [10] El escudo térmico ligeramente curvado en la parte inferior consta de un "ablador (compuesto de vidrio fenólico) de 21 mm a 28 mm de espesor que se sujeta mediante soportes a aproximadamente 15 mm del sustrato de aluminio AMg-6 de 3,5 mm de espesor. 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". [10]
En la parte trasera del vehículo se encuentra el módulo de servicio (ruso: прибо́рно-агрега́тный отсе́к , tr. pribórno-agregátny otsék ). Tiene un recipiente presurizado con forma de lata abultada (compartimento de instrumentos, priborniy otsek ) que contiene sistemas de control de temperatura, suministro de energía eléctrica, radiocomunicaciones 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 , [11] para maniobrar en órbita e iniciar el descenso de regreso a la Tierra. . El barco también cuenta con un sistema de motores de bajo empuje para orientación, acoplados 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 girando el barco. 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 tripulación entra primero en la escotilla). La falla 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 módulo de comando y servicio Apolo de los Estados Unidos de la década de 1970 para salir de órbita. La nave espacial gira con el motor hacia adelante y el motor principal se enciende para desorbitar en el otro lado de la Tierra antes de su lugar de aterrizaje planificado. Esto requiere la menor cantidad de propulsor para el reingreso ; la nave espacial viaja en una órbita de transferencia elíptica de Hohmann 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 orbitales separados simultáneamente del módulo de descenso. Como están conectados mediante tubos y cables eléctricos al módulo de descenso, esto ayudaría a su separación y evitaría que el módulo de descenso alterara su orientación. [ cita necesaria ] Más tarde, la nave espacial Soyuz separó 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 desprendió una vez más sólo después del disparo de reentrada, lo que provocó (pero no provocó) situaciones de emergencia de las Soyuz TMA-10 y TMA-11 . El módulo orbital no puede permanecer en órbita como complemento de una estación espacial, ya que la escotilla 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 disparo de reentrada se realiza normalmente en el lado del "amanecer" de la Tierra, de modo que los helicópteros de recuperación puedan ver la nave espacial mientras desciende en el crepúsculo vespertino, iluminada por el Sol cuando está por encima de la sombra de la Tierra. [ cita necesaria ] La nave Soyuz está diseñada para aterrizar en tierra, generalmente 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 SpaceX Crew Dragon, que aterriza en el océano.
La nave espacial Soyuz ha sido objeto de una evolución continua desde principios de los años 60. Existen, pues, 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 personas se reuniría con otros componentes (9K y 11K) en la órbita terrestre para montar una excursión lunar. vehículo, cuyos componentes serán entregados por el probado cohete R-7 .
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Las naves espaciales tripuladas Soyuz se pueden clasificar en generaciones de diseño. Las Soyuz 1 a Soyuz 11 (1967-1971) fueron vehículos de primera generación, transportaban una tripulación de hasta tres personas sin trajes espaciales y se distinguían de los que les seguían por sus paneles solares doblados y el uso del sistema de navegación de acoplamiento automático Igla , que requería un radar especial. antenas. Esta primera generación abarcó 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 drogue 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 a rodear 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 del 7K-L1. Los 7K-L1 restantes fueron desechados. 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 muerte en vuelo en la historia de los vuelos espaciales .
La siguiente versión tripulada de la Soyuz fue la Soyuz 7K-OKS . Fue diseñado para vuelos a estaciones espaciales 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 sus tres tripulantes.
La segunda generación, llamada Soyuz Ferry o Soyuz 7K-T , comprendió desde Soyuz 12 hasta Soyuz 40 (1973-1981). No tenía paneles solares. En lugar de los paneles solares se colocaron dos antenas largas y delgadas. Fue desarrollado 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 voló al 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 .
Soyuz 7K-TM fue la nave espacial utilizada en el Proyecto de prueba Apollo-Soyuz en 1975, en el que se produjo el primer y único acoplamiento de una nave espacial Soyuz con un módulo de comando y servicio Apollo . También voló en 1976 para la misión científica de la Tierra, Soyuz 22 . Soyuz 7K-TM sirvió de puente tecnológico hacia la tercera generación.
La nave espacial Soyuz-T de tercera generación (T: ruso : транспортный , romanizado : transportnyi , literalmente 'transporte') (1976-1986) volvió a presentar paneles solares, lo que permitió misiones más largas, un sistema de encuentro Igla revisado y un nuevo sistema de propulsor de traducción/actitud. en el módulo de Servicio. Podría transportar una tripulación de tres personas, que ahora llevan trajes espaciales.
Los transportes de tripulación Soyuz-TM (M: ruso : модифицированный , romanizado : modifitsirovannyi , literalmente 'modificado') fueron naves espaciales Soyuz de cuarta generación y se utilizaron de 1986 a 2002 para vuelos en ferry a Mir y la Estación Espacial Internacional (ISS).
Soyuz TMA (A: ruso : антропометрический , romanizado : antropometricheskii , literalmente ' antropometric ') 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 prescindible que cuenta con tecnología de control digital. Soyuz-TMA parece idéntica a una nave espacial Soyuz-TM en el exterior, pero las diferencias interiores le permiten acomodar a ocupantes más altos con nuevos sofás ajustables para la tripulación.
El Soyuz TMA-M fue una actualización del Soyuz-TMA básico, utilizando una nueva computadora, pantallas interiores digitales, equipo de acoplamiento actualizado y la masa total del vehículo se redujo en 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 de la ISS . [13]
La misión Soyuz TMA-08M estableció un nuevo récord de acoplamiento tripulado más rápido a una estación espacial. La misión utilizó un nuevo encuentro de seis horas, más rápido que los lanzamientos anteriores de Soyuz, que, desde 1986, habían durado dos días. [14]
Soyuz MS es la última actualización planificada de la nave espacial Soyuz. Su vuelo inaugural fue en julio de 2016 con la misión Soyuz MS-01 .
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Los cambios principales incluyen: [18] [19]
Las naves espaciales Progress sin tripulación 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 la tecnología Soyuz TM vendida en 1984 [ cita necesaria ] y el vehículo orbital indio sigue el mismo diseño general que el iniciado por Soyuz. [ cita necesaria ]
Este artículo incorpora texto de esta fuente, que se encuentra en el dominio público .
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El texto completo de Mir Hardware Heritage en Wikisource
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