Soyuz ( ruso : Союз , que significa "unión", índice GRAU 11A511 ) es una familia de cohetes portadores rusos y soviéticos prescindibles desarrollados por OKB-1 y fabricados por el Centro Espacial Progress Rocket en Samara , Rusia. Con más de 1.900 vuelos desde su debut en 1966, el Soyuz es el cohete con más lanzamientos en la historia de los vuelos espaciales.
Durante casi una década, entre el vuelo final del programa del transbordador espacial en 2011 y la primera misión tripulada del cohete Falcon 9 de SpaceX en 2020 , los cohetes Soyuz fueron los únicos vehículos de lanzamiento capaces y aprobados para transportar astronautas a la Estación Espacial Internacional .
Los vehículos Soyuz se utilizan como lanzador de la nave espacial tripulada Soyuz como parte del programa Soyuz , así como para lanzar naves espaciales de suministro Progress no tripuladas a la Estación Espacial Internacional y para lanzamientos comerciales comercializados y operados por Starsem y Arianespace . Todos los cohetes Soyuz utilizan propulsor RP-1 y oxígeno líquido (LOX), a excepción del Soyuz-U2 , que utilizó Syntin , una variante del RP-1, con LOX. La familia Soyuz es un subconjunto de la familia R-7 .
El lanzador Soyuz fue introducido en 1966, derivando del lanzador Vostok , que a su vez estaba basado en el misil balístico intercontinental 8K74 o R-7a . Inicialmente era un cohete de tres etapas con una etapa superior del Bloque I. Los primeros cuatro lanzamientos de prueba fueron todos fracasos, pero finalmente funcionó. [1] Posteriormente se produjo una variante de Molniya añadiendo una cuarta etapa, lo que le permitió alcanzar la órbita altamente elíptica de Molniya . Una variante posterior fue la Soyuz-U . [2] Si bien el modelo exacto y las designaciones de las variantes se mantuvieron en secreto para Occidente, el lanzador Soyuz fue mencionado ya sea por la designación SL-4 del Departamento de Defensa de los Estados Unidos o por la designación Sheldon de A-2 (desarrollada por Charles S. (Sheldon, analista de la Biblioteca del Congreso ). Ambos sistemas para nombrar los cohetes soviéticos dejaron de utilizarse a medida que se dispuso de información más precisa. [3]
La producción de lanzadores Soyuz alcanzó un máximo de 60 por año a principios de los años 1980. Se ha convertido en el lanzador espacial más utilizado del mundo, volando más de 1.700 veces, mucho más que cualquier otro cohete. A pesar de su antigüedad y quizás gracias a su sencillez, esta familia de cohetes ha destacado por su bajo coste y su alta fiabilidad. [4]
A principios de la década de 1990 se hicieron planes para una Soyuz rediseñada con una etapa superior Fregat . El motor Fregat fue desarrollado por NPO Lavochkin a partir del módulo de propulsión de sus sondas interplanetarias Phobos . Aunque fue respaldado por Roscosmos y el Ministerio de Defensa ruso en 1993 y designado "Rus" como una rusificación y modernización de Soyuz, y luego rebautizado como Soyuz-2, la escasez de fondos impidió la implementación del plan. La creación de Starsem en julio de 1996 proporcionó nuevos fondos para la creación de una variante menos ambiciosa, la Soyuz-Fregat o Soyuz-U/Fregat. Este consistía en una Soyuz-U ligeramente modificada combinada con la etapa superior Fregat, con una capacidad de hasta 1350 kg a la órbita de transferencia geoestacionaria . En abril de 1997, Starsem obtuvo un contrato de la Agencia Espacial Europea (ESA) para lanzar dos pares de satélites científicos de plasma del Grupo II utilizando la Soyuz-Fregat. Antes de la introducción de este nuevo modelo, Starsem lanzó 24 satélites de la constelación Globalstar en 6 lanzamientos con una etapa superior Ikar reiniciable , entre el 22 de septiembre de 1999 y el 22 de noviembre de 1999. Después de los vuelos de prueba exitosos de Soyuz-Fregat el 9 de febrero de 2000 y el 20 de marzo En 2000, los satélites Cluster II se lanzaron el 16 de julio de 2000 y el 9 de agosto de 2000. Otra Soyuz-Fregat lanzó la sonda Mars Express de la ESA desde Baikonur en junio de 2003. Actualmente, Starsem utiliza el lanzador Soyuz-Fregat para cargas útiles comerciales.
Entre el 1 de febrero de 2003 y el 26 de julio de 2005, con la puesta en tierra de la flota de transbordadores espaciales de los Estados Unidos , Soyuz fue el único medio de transporte hacia y desde la Estación Espacial Internacional. Esto incluyó la transferencia de suministros a través de la nave espacial Progress y cambios de tripulación. Después del retiro de la flota de transbordadores espaciales en 2011, el programa espacial de los Estados Unidos se quedó sin medios para llevar a los astronautas a la órbita, y la NASA dependió de la Soyuz para enviar tripulaciones al espacio hasta 2020. [5] La NASA reanudó los vuelos tripulados desde el Estados Unidos en 2020 a través del programa Commercial Crew Development .
Una larga serie de lanzamientos exitosos de Soyuz se rompió el 15 de octubre de 2002 cuando el lanzamiento no tripulado Soyuz-U del satélite Photon-M desde Plesetsk cayó cerca de la plataforma de lanzamiento y explotó 29 segundos después del despegue. Una persona del equipo de tierra murió y ocho resultaron heridas.
Otro fallo se produjo el 21 de junio de 2005, durante el lanzamiento del satélite de comunicaciones militares Molniya desde el polígono de lanzamiento de Plesetsk, que utilizaba una versión de cuatro etapas del cohete llamado Molniya-M . El vuelo terminó seis minutos después del lanzamiento debido a un fallo del motor de la tercera etapa o a una orden no cumplida de separar la segunda y la tercera etapa. La segunda y tercera etapas del cohete, idénticas a las Soyuz, y su carga útil (un satélite Molniya-3K) se estrellaron en la región de Uvatsky de Tyumen ( Siberia ). [ cita necesaria ]
El 24 de agosto de 2011, una Soyuz-U no tripulada que transportaba carga a la Estación Espacial Internacional se estrelló y no logró alcanzar la órbita. El 23 de diciembre de 2011, una Soyuz-2.1b que lanzaba un satélite de comunicaciones militares Meridian 5 falló en el séptimo minuto de lanzamiento debido a una anomalía en la tercera etapa. [6]
El 11 de octubre de 2018, la misión Soyuz MS-10 a la Estación Espacial Internacional no logró alcanzar la órbita después de un problema con el propulsor principal. El sistema de escape de lanzamiento se utilizó para alejar la nave espacial Soyuz del cohete averiado. Los dos tripulantes, Aleksey Ovchinin y Nick Hague , siguieron una trayectoria balística y aterrizaron de forma segura a más de 400 kilómetros del cosmódromo de Baikonur .
El venerable lanzador Soyuz fue reemplazado gradualmente por una nueva versión, denominada Soyuz-2 o Soyuz/ST , que tiene un nuevo sistema de guía digital y una tercera etapa muy modificada con un nuevo motor. La primera versión de desarrollo de la Soyuz-2, llamada Soyuz-2-1a , que está equipada con el sistema de guía digital, pero todavía está propulsada por un viejo motor de tercera etapa, despegó el 4 de noviembre de 2004 desde Plesetsk en un vuelo de prueba suborbital, seguido por un vuelo orbital el 23 de octubre de 2006 desde Baikonur. El lanzador completamente modificado (versión Soyuz-2-1b ) voló por primera vez el 27 de diciembre de 2006 con el satélite CoRoT desde el cosmódromo de Baikonur .
El 19 de enero de 2005, la Agencia Espacial Europea (ESA) y Roscosmos acordaron lanzar cohetes Soyuz/ST desde el Centro Espacial de Guayana . [7] El sitio de lanzamiento ecuatorial permite a la Soyuz lanzar entre 2,7 y 4,9 toneladas en una órbita heliosincrónica , dependiendo del motor de tercera etapa utilizado. [8] La construcción de una nueva plataforma comenzó en 2005 y se completó en abril de 2011. La plataforma utilizó carga vertical común en la Guayana Francesa , a diferencia de la carga horizontal utilizada en el cosmódromo de Baikonur . [9] Se realizó un lanzamiento simulado a principios de mayo de 2011. [10] El primer lanzamiento operativo se produjo el 21 de octubre de 2011, con los dos primeros satélites del sistema de posicionamiento global Galileo .
Los cohetes Soyuz-U y Soyuz-FG fueron reemplazados gradualmente por Soyuz-2 desde 2014 hasta 2019. Soyuz-U fue retirado en 2017, [11] mientras que Soyuz-FG llevó tripulaciones de astronautas a la ISS hasta septiembre de 2019 (vuelo final, Soyuz MS-15 , el 25 de septiembre de 2019).
El Molniya-M (1964-2010) también descendió de la familia Soyuz.
El cohete se monta horizontalmente en el edificio de montaje y pruebas. El cohete ensamblado se transporta al lugar de lanzamiento en estado horizontal y luego se eleva. Esto es diferente del montaje vertical de, por ejemplo, el Saturn V , y es una de las características que hace que la preparación de Soyuz para el lanzamiento sea más barata. Montar un cohete colocado horizontalmente es relativamente sencillo ya que todos los módulos son fácilmente accesibles. Ensamblar el cohete en posición vertical requeriría un hangar de gran altura a prueba de viento, lo que no se consideró financieramente viable en el momento en que se diseñó el cohete, debido a la mala economía de la Unión Soviética .
Todo el cohete está suspendido en el sistema de lanzamiento mediante los mecanismos de carga de los propulsores con correas, donde están unidos al núcleo central. Este último se apoya en las secciones delanteras de los propulsores con correa. Este esquema se asemeja a las condiciones de vuelo cuando los propulsores con correas empujan el núcleo central hacia adelante. El concepto de suspender el cohete fue una de las novedades introducidas con el R-7/Soyuz.
Como se eliminó la plataforma de lanzamiento, se baja la parte inferior del cohete. Las vigas del sistema de lanzamiento soportan las cargas del viento. La resistencia a los fuertes vientos es una característica importante del sistema de lanzamiento, ya que las estepas de Kazajstán , donde se encuentra el sitio de lanzamiento de Baikonur, son conocidas por las tormentas de viento .
Los motores se encienden mediante bengalas pirotécnicas iniciadas eléctricamente, montadas en postes de abedul, que se encienden en aproximadamente T-20 segundos, unos segundos antes de que los componentes del combustible se introduzcan en la cámara de combustión. [12] Esta secuencia rara vez falla debido a su simplicidad. [13] Durante el lanzamiento, los brazos de soporte siguen el movimiento del cohete. Después de que las cabezas de los brazos de soporte emergen del hueco de soporte especial en las secciones de la nariz de las correas, los brazos y armaduras de soporte se desconectan de la estructura del cohete, girando sobre los ejes de soporte y liberando el camino para que el cohete despegue. Durante el lanzamiento, el cohete y el dispositivo de lanzamiento forman un único sistema dinámico.
Cuando los motores propulsores con correas se detienen, los propulsores se retiran, proporcionando una separación sin impacto. Si el cielo está despejado, los observadores terrestres pueden ver una cruz de Korolev formada por la caída de los propulsores.
El vehículo de lanzamiento Soyuz se utiliza para varias misiones rusas no tripuladas y Starsem también lo comercializa para lanzamientos de satélites comerciales. Actualmente se utilizan los siguientes tipos de carenado:
Progress es la nave espacial de carga para misiones no tripuladas a la ISS y anteriormente a Mir . La nave espacial utiliza una plataforma y un carenado dedicados y puede lanzarse con Soyuz-U, Soyuz-FG o Soyuz-2.
El carenado tipo A se utiliza para lanzamientos comerciales.
Starsem utiliza el carenado tipo S para lanzamientos comerciales. El carenado tiene un diámetro exterior de 3,7 my una longitud de 7,7 m. La etapa superior Fregat está encapsulada en el carenado con la carga útil y un adaptador/dispensador de carga útil. [14] El carenado tipo S junto con la etapa superior Fregat se utilizaron para lanzar las siguientes naves espaciales: Galaxy 14 , GIOVE A , Mars Express , AMOS-2 , Venus Express , Cluster . [15]
Starsem utiliza el carenado tipo SL para lanzamientos comerciales. El carenado tiene un diámetro exterior de 3,7 my una longitud de 8,45 m. La etapa superior Fregat está encapsulada en el carenado con la carga útil y un adaptador/dispensador de carga útil. [16] El carenado tipo SL junto con la etapa superior Fregat se utilizaron para lanzar la siguiente nave espacial: CoRoT .
Starsem utiliza el carenado tipo ST para lanzamientos comerciales. Su diámetro exterior es de 4,1 m y su longitud es de 11,4 m. Sólo se puede utilizar con la Soyuz-2, porque el sistema de control analógico más antiguo no puede hacer frente a la inestabilidad aerodinámica introducida por un carenado de este tamaño. Este carenado de carbono y plástico se basa en la configuración probada utilizada para los vehículos Ariane 4 de Arianespace , con su longitud aumentada en aproximadamente un metro adicional. [17] El carenado ha sido desarrollado y fabricado por TsSKB-Progress de acuerdo con los requisitos de un cliente ( Starsem ). Este es el único tipo de carenado que ofrece Starsem/Arianespace para los lanzamientos desde Kourou. [18] Progress M-UM es la única nave espacial Progress que se lanzó mientras estaba encerrada en un carenado ST.
La primera etapa de los cohetes Soyuz consta de cuatro cohetes propulsores líquidos cónicos idénticos, sujetos al núcleo de la segunda etapa. Cada propulsor tiene un único motor cohete con cuatro cámaras de combustión, dos cámaras de combustión vernier y un conjunto de turbobombas.
Estadísticas (cada uno de los 4 refuerzos)
La segunda etapa del propulsor Soyuz es una etapa única, generalmente cilíndrica, con un motor en la base y se activa con la primera etapa. Como cada uno de los cohetes de primera etapa, también tiene cuatro cámaras de combustión y un juego de turbobombas, pero cuatro (en lugar de dos) cámaras de combustión vernier . La segunda etapa se estrecha hacia abajo para permitir que los cuatro cohetes de la primera etapa encajen más juntos.
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Hay dos etapas superiores variantes en uso, el Bloque I y el Bloque I mejorado (utilizado en Soyuz-2-1b ).
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