Soyuz (nave espacial)
- Un módulo orbital esferoide, que proporciona alojamiento a la tripulación durante su misión;
- Un pequeño módulo de reentrada aerodinámico, que devuelve a la tripulación a la Tierra;
- Un módulo de servicio cilíndrico con paneles solares acoplados, que contiene los instrumentos y los motores.
- Sistema de control térmico – Sistema Obespecheniya Teplovogo Rezhima, SOTR
- Sistema de soporte vital – Kompleks Sistem Obespecheniya Zhiznedeyatelnosti, KSOZh
- Sistema de alimentación eléctrica – Sistema Elektropitaniya, SEP/li>
- Sistemas de comunicación y seguimiento – Sistema de comunicaciones por radio Rassvet (Dawn), sistema de medición a bordo (SBI), control de la nave espacial Kvant-V, sistema de televisión Klyost-M, seguimiento por radio en órbita (RKO)
- Sistema de control del complejo a bordo – Sistema Upravleniya Bortovym Kompleksom, SUBK
- Sistema de propulsión combinada – Kompleksnaya Dvigatelnaya Ustanovka, KDU
- Sistema de control de movimiento Chaika-3 (SUD)
- Dispositivos ópticos/visuales (OVP) – VSK-4 (Vizir Spetsialniy Kosmicheskiy-4), dispositivo de visión nocturna (VNUK-K, Visir Nochnogo Upravleniya po Kursu), luz de acoplamiento, mira del piloto (VP-1, Vizir Pilota-1), telémetro láser (LPR-1, Lazerniy Dalnomer-1)
- Sistema de encuentro de Kurs
- Sistema de acoplamiento – Sistema Stykovki i Vnutrennego Perekhoda, SSVP
- Modo de control del teleoperador – Teleoperatorniy Rezhim Upravleniya, TORU
- Sistema de actuadores de entrada – Sistema Ispolnitelnikh Organov Spuska, SIO-S
- Kit de ayuda al aterrizaje – Kompleks Sredstv Prizemleniya, KSP
- Kit de supervivencia portátil – Nosimiy Avariyniy Zapas, NAZ, que contiene una pistola de supervivencia TP-82 Cosmonauta o pistola Makarov
- Sistema de escape de lanzamiento Soyuz – Sistema Avariynogo Spaseniya, SAS
Los módulos orbital y de servicio son de un solo uso y se destruyen al reentrar en la atmósfera. Aunque esto pueda parecer un despilfarro, reduce la cantidad de blindaje térmico necesario para la reentrada, ahorrando masa en comparación con los diseños que contienen todo el espacio habitable y el soporte vital en una sola cápsula. Esto permite lanzar la nave con cohetes más pequeños o puede utilizarse para aumentar el espacio habitable disponible para la tripulación (6,2 m3 (220 pies cúbicos) en el Apollo CM frente a 7,5 m3 (260 pies cúbicos) en el Soyuz) en el presupuesto de masa. Las partes orbital y de reentrada son espacios habitables, y el módulo de servicio contiene el combustible, los motores principales y la instrumentación. La Soyuz no es reutilizable; es prescindible. Hay que fabricar una nueva nave espacial Soyuz para cada misión.
La Soyuz puede transportar hasta tres miembros de la tripulación y proporcionar soporte vital durante unos 30 días de persona. El sistema de soporte vital proporciona una atmósfera de nitrógeno/oxígeno a presiones parciales a nivel del mar. La atmósfera se regenera mediante cilindros de superóxido de potasio (KO2), que absorben la mayor parte del dióxido de carbono (CO2) y el agua producidos por la tripulación y regeneran el oxígeno, y cilindros de hidróxido de litio (LiOH) que absorben el CO2 sobrante.
El vehículo está protegido durante el lanzamiento por un carenado de carga útil, que se eyecta junto con el SAS a los 2 1⁄2 minutos del lanzamiento. Dispone de un sistema de acoplamiento automático. La nave puede ser operada automáticamente, o por un piloto independientemente del control en tierra.
Sistema de escape de lanzamientoEditar
La nave espacial Vostok utilizaba un asiento eyector para rescatar al cosmonauta en caso de un fallo de lanzamiento a baja altitud, así como durante la reentrada, sin embargo, probablemente habría sido ineficaz en los primeros 20 segundos después del despegue, cuando la altitud sería demasiado baja para que el paracaídas se desplegara. Inspirados por el Mercury LES, los diseñadores soviéticos comenzaron a trabajar en un sistema similar en 1962. Esto incluía el desarrollo de un complejo sistema de detección para monitorizar varios parámetros del vehículo de lanzamiento y desencadenar un aborto si se producía 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 del vehículo y pudieron reducir las condiciones de aborto a la separación prematura de un propulsor con correa, al bajo empuje del motor, a la pérdida de presión de la cámara de combustión o a la pérdida de la guía del propulsor. El Sistema de Aborto de la Nave Espacial (SAS; ruso: Система Аварийного Спасения, romanizado: Sistema Avarijnogo Spaseniya) también podía activarse manualmente desde el suelo, pero a diferencia de las naves estadounidenses, no había forma de que los cosmonautas lo activaran por sí mismos.
Como resultó casi imposible separar limpiamente toda la cubierta de la carga útil del módulo de servicio de la Soyuz, se decidió que la cubierta se dividiera 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. En 1966-1967 se realizaron dos pruebas del SAS.
El diseño básico del SAS ha permanecido casi inalterado en 50 años de uso y todos los lanzamientos Soyuz lo llevan. La única modificación se produjo en 1972, cuando se eliminó el carenado aerodinámico sobre las toberas del motor del 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 Progress sin tripulación tiene una torre de escape ficticia y elimina las aletas estabilizadoras de la cubierta de la carga útil. Ha habido tres lanzamientos fallidos de un vehículo Soyuz con tripulación, Soyuz 18a en 1975, Soyuz T-10a en 1983 y Soyuz MS-10 en octubre de 2018. El fracaso de 1975 fue abortado tras el lanzamiento de la torre de escape. En 1983, el SAS de Soyuz T-10a rescató con éxito a los cosmonautas de un incendio en la plataforma y de la explosión del vehículo de lanzamiento. Más recientemente, en 2018, el subsistema SAS de la cubierta de carga útil de la Soyuz MS-10 rescató con éxito a los cosmonautas de un fallo del cohete 2 minutos y 45 segundos después del despegue, cuando la torre de escape ya se había eyectado.
Módulo orbitalEditar
Una escotilla entre éste y el módulo de descenso puede cerrarse para aislarlo y actuar como esclusa en caso de necesidad, saliendo los tripulantes por su puerto lateral (cerca del módulo de descenso). En la plataforma de lanzamiento, la tripulación entra en la nave por este puerto. Esta separación también permite adaptar el módulo orbital a la misión con menos riesgo para el módulo de descenso, cuya vida es crítica. La convención de orientación en un entorno 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 acoplamiento. También 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 crítica 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 correcto despliegue de los paracaídas del módulo de descenso, y la masa extra excede la capacidad del paracaídas principal y de los motores de frenado para proporcionar una velocidad de aterrizaje suave y segura. En vista de ello, el módulo orbital se separó antes del encendido del motor de retorno hasta finales de la década de 1980. Esto garantizaba que el módulo de descenso y el módulo orbital se separaran antes de que el módulo de descenso se colocara 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 se separa ahora después de la maniobra de retorno. Este cambio se hizo porque la tripulación de la TM-5 no pudo salir de la órbita hasta 24 horas después de haber expulsado su módulo orbital, que contenía sus instalaciones sanitarias y el collar de acoplamiento necesario para acoplarse a la Mir. El riesgo de no poder separar el módulo orbital se considera efectivamente menor que el riesgo de necesitar las instalaciones que contiene, incluido el aseo, tras un desorbitaje fallido.
Módulo de descensoEditar
El módulo de descenso (ruso: Спуска́емый Аппара́т, tr. Spuskáyemy Apparát), también conocido como cápsula de reentrada, se utiliza para el lanzamiento y el viaje de vuelta a la Tierra. La mitad del módulo de descenso está cubierta por un revestimiento resistente al calor para protegerlo durante la reentrada; esta mitad está orientada hacia delante durante la reentrada. En un primer momento, 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, los motores de frenado de combustible sólido montados detrás del escudo térmico se disparan para proporcionar un aterrizaje suave. Uno de los requisitos de diseño del módulo de descenso era que tuviera la mayor eficiencia volumétrica posible (volumen interno dividido por el área del casco). La mejor forma para ello es una esfera -como el módulo de descenso de la pionera nave Vostok-, pero esa forma no puede proporcionar ninguna sustentación, lo que da lugar a una reentrada puramente balística. Los reingresos balísticos son duros para los ocupantes debido a la alta desaceleración y no pueden ser dirigidos más allá de su quemado inicial de órbita. Por eso se optó por la forma de «faro» que utiliza la Soyuz: una zona delantera semiesférica unida por una sección cónica apenas angulada (siete grados) a un escudo térmico de sección esférica clásica. Esta forma permite generar 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 hicieron que, tras la muerte de la tripulación de la Soyuz 11, sólo tuviera dos tripulantes. La posterior nave espacial Soyuz T solucionó este problema. El volumen interno de la Soyuz SA es de 4 m3 (140 pies cúbicos); 2,5 m3 (88 pies cúbicos) son utilizables para la tripulación (espacio vital).
Módulo de servicioEditar
En la parte trasera del vehículo se encuentra el módulo de servicio (en ruso: прибо́рно-агрега́тный отсе́к, tr. pribórno-agregátny otsék). Tiene un contenedor presurizado con forma de lata abombada (compartimento de instrumentación, priborniy otsek) que contiene sistemas de control de la 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 alimentado por líquido para maniobrar en órbita e iniciar el descenso a la Tierra. La nave dispone también de un sistema de motores de bajo empuje para la orientación, adosado al compartimento intermedio (perekhodnoi otsek). En el exterior del módulo de servicio se encuentran los sensores del sistema de orientación y el conjunto solar, que se orienta hacia el Sol mediante la rotación de la nave. Una separación incompleta entre el módulo de servicio y el de reentrada provocó situaciones de emergencia durante la Soyuz 5, la Soyuz TMA-10 y la Soyuz TMA-11, lo que llevó a una orientación incorrecta de la reentrada (la escotilla de entrada de la tripulación primero). El fallo de varios pernos explosivos no cortó la conexión entre los módulos de servicio y reentrada en estos dos últimos vuelos.
Procedimiento de reentradaEditar
La Soyuz utiliza un método similar al del módulo de mando y servicio del Apolo de Estados Unidos para salir de órbita. La nave se gira con el motor hacia delante y se enciende el motor principal para desorbitarse en el lado más lejano de la Tierra antes de su lugar de aterrizaje previsto. Esto requiere el menor propulsor para la reentrada; la nave viaja en una órbita elíptica de transferencia de Hohmann hasta el punto de interfaz de entrada, donde el arrastre atmosférico la ralentiza lo suficiente como para caer fuera de la 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 a su separación y evitaría que el módulo de descenso alterara su orientación. Las naves espaciales Soyuz posteriores desprendieron el módulo orbital antes de encender el motor principal, lo que permitió ahorrar propelente. Desde el problema del aterrizaje de la Soyuz TM-5, el módulo orbital se vuelve a desprender sólo después del disparo de reentrada, lo que provocó (pero no causó) las 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 de la esclusa entre los módulos orbital y de reentrada forma parte del módulo de reentrada, por lo que el módulo orbital se despresuriza después de la separación.
El disparo de reentrada suele realizarse en el lado «del amanecer» de la Tierra, para que la nave 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. La nave Soyuz está diseñada para descender en tierra, normalmente en algún lugar de los desiertos de Kazajstán, en Asia Central. Esto contrasta con las primeras naves espaciales tripuladas de Estados Unidos, que amerizaban en el océano.
Sistemas de la nave espacialEditar
| Módulo orbital (A) 1 mecanismo de acoplamiento 4 Antena de radar de encuentro Kurs 3 Antena de transmisión de televisión 5 Cámara 6 Escotilla | Módulo de descenso (B) 7 Compartimento de paracaídas 8 Periscopio 9 Portilla 11 Escudo térmico | Módulo de servicio (C) 10, 18 motores de control de actitud 12 sensores terrestres 13 sensor solar 14 punto de fijación del panel solar 15 sensor térmico 16 antena Kurs 17 propulsión principal 19 antena de comunicaciones 20 depósitos de combustible 21 depósito de oxígeno |