Soyuz ( en ruso : Союз , que significa «unión», índice GRAU 11A511 ) es una familia de cohetes portadores rusos y soviéticos desechables desarrollados por OKB-1 y fabricados por Progress Rocket Space Center en Samara , Rusia. 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 lanzaderas para 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 RP-1 y propulsante de oxígeno líquido (LOX), con la excepción del Soyuz-U2 , que utilizó Syntin , una variante de RP-1, con LOX. La familia Soyuz es un subconjunto de la familia R-7 .
El lanzador Soyuz fue introducido en 1966, derivado del lanzador Vostok , que a su vez se basó en el misil balístico intercontinental 8K74 o R-7a . Inicialmente era un cohete de tres etapas con una etapa superior Bloque I. Los primeros cuatro lanzamientos de prueba fueron todos fracasos, pero finalmente funcionó. [1] Más tarde se produjo una variante Molniya agregando una cuarta etapa, lo que le permitió alcanzar la órbita altamente elíptica de Molniya . Una variante posterior fue la Soyuz-U . [2] Si bien las designaciones exactas del modelo y la variante se mantuvieron en secreto para Occidente, el lanzador Soyuz fue mencionado por la designación del Departamento de Defensa de los Estados Unidos de SL-4, o la designación Sheldon de A-2 (desarrollada por Charles S. Sheldon, un analista de la Biblioteca del Congreso ). Ambos sistemas para nombrar a los cohetes soviéticos dejaron de usarse a medida que se disponía de información más precisa. [3]
La producción de cohetes Soyuz alcanzó un pico de 60 al año a principios de los años 1980. Se ha convertido en el cohete espacial más utilizado del mundo, con más de 1.700 vuelos, mucho más que cualquier otro cohete. A pesar de su antigüedad y quizás gracias a su simplicidad, esta familia de cohetes se ha destacado por su bajo coste y su alta fiabilidad. [4]
A principios de los años 90 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 Fobos . Aunque Roscosmos y el Ministerio de Defensa ruso aprobaron el plan en 1993 y lo designaron "Rus" como rusificación y modernización de la Soyuz, y más tarde lo rebautizaron como Soyuz-2, la falta 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. Esta consistía en una Soyuz-U ligeramente modificada combinada con la etapa superior Fregat, con una capacidad de hasta 1350 kg para 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 Cluster II utilizando el 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 reiniciable Ikar , entre el 22 de septiembre de 1999 y el 22 de noviembre de 1999. Después de los exitosos vuelos de prueba del Soyuz-Fregat el 9 de febrero de 2000 y el 20 de marzo de 2000, los satélites Cluster II se lanzaron el 16 de julio de 2000 y el 9 de agosto de 2000. Otro Soyuz-Fregat lanzó la sonda Mars Express de la ESA desde Baikonur en junio de 2003. Ahora el lanzador Soyuz-Fregat es utilizado por Starsem para cargas útiles comerciales.
Entre el 1 de febrero de 2003 y el 26 de julio de 2005, con la puesta a tierra de la flota de transbordadores espaciales de los Estados Unidos , la Soyuz fue el único medio de transporte hacia y desde la Estación Espacial Internacional. Esto incluía la transferencia de suministros, a través de la nave espacial Progress, y los cambios de tripulación. Después del retiro de la flota de transbordadores espaciales en 2011, el programa espacial de los Estados Unidos se quedó sin ningún medio para llevar astronautas a órbita, y la NASA dependió de la Soyuz para enviar tripulación al espacio hasta 2020. [5] La NASA reanudó los vuelos tripulados desde los Estados Unidos en 2020 a través del programa de Desarrollo de Tripulación Comercial .
Una larga serie de lanzamientos exitosos de la Soyuz se vio interrumpida el 15 de octubre de 2002, cuando la Soyuz-U no tripulada del satélite Photon-M que partía de Plesetsk cayó hacia atrás cerca de la plataforma de lanzamiento y explotó 29 segundos después del despegue. Un miembro de la tripulación de tierra murió y ocho resultaron heridos.
Otro fallo se produjo el 21 de junio de 2005, durante el lanzamiento desde el polígono de lanzamiento de Plesetsk del satélite de comunicaciones militares Molniya , que utilizaba una versión de cuatro etapas del cohete, denominada Molniya-M . El vuelo terminó seis minutos después del lanzamiento debido a un fallo en el motor de la tercera etapa o a una orden no cumplida de separar la segunda y la tercera etapas. La segunda y la tercera etapas del cohete, idénticas a las del Soyuz, y su carga útil (un satélite Molniya-3K) se estrellaron en la región de Uvatsky de Tiumén ( Siberia ). [ cita requerida ]
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 del 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 debido a un problema con el cohete 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 manera segura a más de 400 km del cosmódromo de Baikonur .
El venerable lanzador Soyuz fue reemplazado gradualmente por una nueva versión, llamada Soyuz-2 o Soyuz/ST , que tiene un nuevo sistema de guía digital y una tercera etapa altamente modificada con un nuevo motor. La primera versión de desarrollo de 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 que el Soyuz entre 2,7 y 4,9 toneladas en 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 la 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 tuvo lugar 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 se retiró en 2017, [11] mientras que Soyuz-FG transportó 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 deriva de la familia Soyuz.
El cohete se ensambla horizontalmente en el edificio de ensamblaje y pruebas. El cohete ensamblado se transporta al lugar de lanzamiento en su estado horizontal y luego se eleva. Esto es diferente del ensamblaje vertical de, por ejemplo, el Saturno V , y es una de las características que hace que la Soyuz sea más barata de preparar para el lanzamiento. El ensamblaje de un cohete en posición horizontal es relativamente simple ya que todos los módulos son fácilmente accesibles. El ensamblaje del 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 economía en crisis de la Unión Soviética .
Todo el cohete está suspendido en el sistema de lanzamiento por los mecanismos de soporte de carga de los propulsores acoplados, que se unen al núcleo central. Este último se apoya en las secciones frontales de los propulsores acoplados. Este esquema se asemeja a las condiciones de vuelo cuando los propulsores acoplados empujan el núcleo central hacia adelante. El concepto de suspensión del cohete fue una de las novedades introducidas con el R-7/Soyuz.
Como se ha eliminado la plataforma de lanzamiento, la parte inferior del cohete se ha bajado. 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 sus tormentas de viento .
Los motores se encienden mediante bengalas pirotécnicas de encendido eléctrico, montadas en postes de abedul, que se encienden aproximadamente a los 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 los tirantes, los brazos de soporte y las cerchas se desconectan del fuselaje del cohete, girando sobre los ejes de soporte y liberando el camino para que el cohete despegue. Durante el lanzamiento, el cohete y la instalación de lanzamiento forman un solo sistema dinámico. [ aclaración necesaria ]
Cuando los motores de los propulsores se detienen, estos se desploman, lo que permite una separación sin impacto. Si el cielo está despejado, los observadores en tierra pueden ver una cruz de Korolev formada por los propulsores que caen.
El vehículo de lanzamiento Soyuz se utiliza en diversas misiones rusas sin tripulación y también lo comercializa Starsem para el lanzamiento de satélites comerciales. En la actualidad se utilizan los siguientes tipos de carenado:
Progress es la nave espacial de carga para misiones no tripuladas a la ISS y, anteriormente, a la Mir . La nave espacial utiliza una plataforma y un carenado especiales y puede lanzarse con Soyuz-U, Soyuz-FG o Soyuz-2.
El carenado tipo A se utiliza para lanzamientos comerciales.
El carenado tipo S se utiliza para lanzamientos comerciales de Starsem. El carenado tiene un diámetro externo de 3,7 m y 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 y Cluster . [15]
El carenado de tipo SL se utiliza para lanzamientos comerciales de Starsem. El carenado tiene un diámetro externo de 3,7 m y 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 de tipo SL junto con la etapa superior Fregat se utilizaron para lanzar las siguientes naves espaciales: CoRoT .
El carenado de tipo ST se utiliza para los lanzamientos comerciales de Starsem. Su diámetro externo es de 4,1 m y su longitud es de 11,4 m. Solo 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 está siendo fabricado por TsSKB-Progress de acuerdo con los requisitos de un cliente ( Starsem ). Este es el único tipo de carenado ofrecido por Starsem/Arianespace para 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 idénticos, cónicos y unidos al núcleo de la segunda etapa. Cada cohete 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 potenciadores)
La segunda etapa del cohete Soyuz es una etapa única, generalmente cilíndrica, con un motor en la base y se activa con la primera etapa. Al igual que cada uno de los cohetes de la primera etapa, también tiene cuatro cámaras de combustión y un conjunto de turbobombas, pero cuatro (en lugar de dos) cámaras de combustión Vernier . La segunda etapa se estrecha hacia la parte inferior para permitir que los cuatro cohetes de la primera etapa encajen más estrechamente entre sí.
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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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