Soyuz

Cohete Soyuz transportando a la nave Soyuz 19 en 1975.

La Soyuz 19 en órbita vista desde el Apolo ASTP.

La Soyuz TMA-6 aproximándose a la Estación Espacial Internacional en 2005.

Soyuz (ruso: Союз, literalmente: «Unión») es el nombre tanto de una nave espacial como del cohete portador que la coloca en órbita.

La nave espacial Soyuz es un modelo de nave espacial tripulable que forma parte del programa espacial Soyuz de la antigua Unión Soviética. La nave Soyuz puede llevar una tripulación de hasta tres miembros y es lanzada por el vehículo de lanzamiento Soyuz. Este vehículo de lanzamiento ha sido utilizado para enviar al espacio varias misiones externas al programa Soyuz, incluyendo misiones científicas de la Agencia Espacial Europea (ESA) como recientemente la sonda Mars Express.

El programa Soyuz fue creado por Serguéi Koroliov, el diseñador principal del programa espacial soviético durante la carrera espacial. En su primer vuelo tripulado, Soyuz 1 (abril de 1967), la nave se estrelló contra el suelo después de la reentrada, muriendo su único tripulante, Vladímir Komarov. Ha servido para transportar tripulaciones a las estaciones espaciales Salyut, Mir y la Estación Espacial Internacional. La Soyuz fue diseñada también para misiones tripuladas a la Luna en el marco de los programas Zond y N1/L3.

Desde 1980 se usa un modelo perfeccionado llamado Soyuz T y desde 1986 el modelo Soyuz TM, diseñado inicialmente durante la construcción y utilización de la estación espacial Mir. En 2002 fue introducida la variante Soyuz TMA, utilizada por Rusia para transportar astronautas hasta la ISS, sirviendo además como vehículo de emergencia para la estación. En 2010 fue introducida una nueva variante, la Soyuz TMA-M.

La Soyuz ha sido utilizada como base para el diseño de la familia de naves automáticas Progress. En la actualidad la construcción de la nave corre a cargo de la empresa Energía.

El Cohete Soyuz o R-7, es el más longevo, más adaptable y más exitoso de la historia de la astronáutica, prueba de esto es su índice de confiabilidad del 97,5% en más de 1.700 lanzamientos desde su creación. [1]

Los Rusos diseñaron el modelo más nuevo el Cohete Soyuz 2, el cual tuvo su primer lanzamiento el 8 de noviembre de 2004, y la puesta en orbita de un satélite el 27 de diciembre de 2006. Se trabaja en una versión llamada Soyuz ST que podrá ser lanzada desde el puerto espacial europeo de Kourou en la Guayana Francesa. [2]

Diseño

El diseño básico de la Soyuz ha permanecido inalterado desde los años 1960. El vehículo consiste en tres partes:

• Módulo Orbital (en ruso, Bytovoy Otsek, BO): tiene una forma casi esférica y se encuentra situado en la parte delantera del vehículo. Contiene la mayor parte del equipo necesario para la supervivencia de la tripulación hasta su regreso a la Tierra o acoplamiento a una estación espacial. En la mayor parte de las misiones iba equipado con un sistema de acoplamiento. El módulo orbital es abandonado en el espacio justo antes de la reentrada y se destruye en la atmósfera.

• Cápsula de la Tripulación (en ruso, Spuskaemiy Apparat, SA): es la única parte del vehículo que regresa a la Tierra, por lo que va equipada con un escudo térmico y dos paracaídas, uno primario y otro de emergencia. Tiene forma de campana y en su interior pueden ir hasta tres tripulantes equipados con trajes de presión Sokol (desde la misión Soyuz 11, en 1971). Durante el aterrizaje el escudo térmico se desprende para poder utilizar una serie de retrocohetes de combustible sólido situados en la base de la cápsula que frenan el impacto con el suelo.

• Módulo de Servicio (en ruso, Priborno-agregatniy Otsek, PAO): con forma cilíndrica, es la sección donde se encuentran los motores orbitales, los tanques de combustible (ácido nítrico e hidracina) y otros equipamientos. Tras frenar la nave para volver a la Tierra, se separa de la cápsula y es destruido en la atmósfera.

Características Técnicas (Soyuz TMA)

• Masa: 7200 kg
• Longitud: 6,98 m
• Diámetro: 2,2 - 2,72 m
• Envergadura (con paneles solares): 10,7 m
• Tripulación: 3 personas
• Capacidad de permanencia en el espacio: seis meses (acoplada a una estación espacial) o 14 días de vuelo autónomo

Historia

La nave Soyuz nació fruto de las investigaciones de la oficina de diseño liderada por Serguéi Koroliov, la OKB-1, a principios de los años 1960. En un principio el proyecto se llamaba Sever (norte). La Soyuz debía sustituir a la nave Vostok como nave principal del programa espacial soviético tripulado. Se diseñó para que fuese posible usarla en un gran número de misiones distintas, pues aún no se tenía claro la dirección que debía tomar el esfuerzo espacial soviético. Las principales versiones son:

• Soyuz 7K-OK: versión inicial para la órbita baja terrestre destinada a misiones autónomas. Contaba con paneles solares y un sistema de acoplamiento sin túnel de acceso, por lo que la transferencia de personal de una nave a otra debía hacerse mediante un paseo espacial. Todas las misiones Soyuz tripuladas desde 1967 (Soyuz 1) hasta 1970 (Soyuz 9) pertenecían a esta variante.

• Soyuz 7K-OKS: versión para acoplamientos con la estación espacial Salyut 1. Se añadió un sistema de acoplamiento especial dotado de un túnel de acceso al módulo orbital (similar en concepto al sistema de acoplamiento de la astronave Apollo). Tras la muerte de los tres tripulantes de la Soyuz 11 en 1971, debido a la despresurización de la cápsula durante la reentrada, se canceló esta variante.

• Soyuz 7K-T: versión introducida tras la tragedia de la Soyuz 11. Se introdujeron trajes de presión Sokol y en consecuencia se redujo el número de tripulantes a dos. Se eliminaron los paneles solares. Entre 1973 y 1981 se realizaron 31 misiones tripuladas, la mayoría a estaciones espaciales Salyut y Almaz.

• Soyuz T (7K-ST): versión modernizada de la Soyuz introducida en 1981. Se rediseñaron casi todos los componentes del vehículo, introduciendo nuevos trajes de presión más ligeros que permitieron volver a aumentar la capacidad de la nave a tres tripulantes. Se volvieron a introducir paneles solares. Con este modelo se realizaron 14 misiones tripuladas entre 1980 y 1986 a la Salyut 6, Salyut 7 y Mir

• Soyuz TM (7K-STM): versión mejorada de la Soyuz T. Incorporaba un nuevo sistema de acoplamiento automático denominado Kurs. Entre 1986 y 2002 realizó 33 misiones tripuladas a la Mir y la Estación Espacial Internacional.

• Soyuz TMA (7K-STMA): versión ligeramente modificada de la Soyuz TM con mejoras en los equipos digitales y en los asientos, rebajando las limitaciones debido a la altura de los pasajeros y ampliando por tanto el número de candidatos que pueden viajar en el vehículo. Se introdujo en 2002 para trasladar tripulaciones a la Estación Espacial Internacional y como vehículo de emergencia de la misma.

• Soyuz 7K-L1 (Zond): versión modificada de la nave Soyuz para llevar dos astronautas en vuelos alrededor de la Luna. Estas misiones se realizaron sin tripulación bajo el programa Zond, creado inicialmente por Vladímir Cheloméi. La L1 carecía de módulo orbital para reducir su masa y poder ser lanzada en una trayectoria de retorno libre alrededor de la Luna mediante un cohete Protón. Tras pisar la Luna los americanos en 1969 con el programa Apollo, el programa Zond fue cancelado en 1970, pese a haber realizado numerosas misiones no tripuladas, incluyendo cuatro vuelos alrededor de la Luna, que demostraron que era posible lanzar una nave Soyuz en una misión lunar.

• Soyuz LOK (Soyuz 7K-L3): versión para realizar misiones en órbita lunar dentro del programa N1/L3, equivalente al Apollo americano. La Soyuz LOK debía ser capaz de viajar a la Luna con el módulo lunar LK y dos astronautas. Tras insertarse en órbita lunar, uno de los tripulantes descendería a la superficie lunar en el LK, mientras otro se quedaba en órbita dentro de la Soyuz LOK. Incorporaba un módulo de servicio más grande y con más subsistemas, además de un módulo de maniobra adicional (DOK) acoplado al módulo orbital. En vez de paneles solares incorporaba células de combustible. El programa fue cancelado debido al cohete gigante N-1, que fracasó en sus cuatro lanzamientos entre 1969 y 1971. Tras el éxito de las misiones americanas Apollo, la URSS decidió negar la existencia del programa N1/L3.

• Soyuz 2.1B: Esta última versión, incorpora nuevas tecnologías como el nuevo motor de cuatro cámaras de combustión llamado RD-0124, dándole un impulso de más de 359 s contra los 326 segundos de su versión anterior. Siendo lanzado desde Baikonur puede insertar hasta 8.2 Toneladas de carga útil. Fue probado con éxito al lanzar un satélite europeo el COROT, el 27 de diciembre de 2006.

Variantes

• Soyuz 11A511
• Soyuz-L 11A511L
• Soyuz-M 11A511M
• Soyuz-U 11A511U
• Soyuz-U2 11A511U2 or 11A511K
• Soyuz-FG 11A511U-FG
• Soyuz-2 14A14

El Molniya-M se deriva también de la familia Soyuz

Vuelos tripulados

Lanzamiento del Soyuz TMA-3 (NASA).

Vuelos no tripulados

Perfil de una misión

Ensamble del cohete Soyuz.

Todas las naves Soyuz han sido lanzadas desde el Cosmódromo de Baikonur, actualmente en Kazajistán. La nave es enviada desde Moscú, donde es fabricada por la empresa RKK Energía. Una vez en el cosmódromo se llenan los tanques de combustible principales con ácido nítrico e hidrazina.

Posteriormente la nave pasa al edificio de ensamblaje horizontal, donde se finaliza la construcción de la nave y se inserta dentro de la cofia del cohete, estructura que protege a la nave durante los primeros minutos tras el despegue. Posteriormente, la nave en el interior de la cofia es llevada por ferrocarril a otro edificio donde es acoplada al resto del cohete Soyuz y se instala la torre de escape. A continuación, el cohete es transportado en posición horizontal mediante ferrocarril hasta una de las dos rampas de lanzamiento disponibles, aunque para viajes tripulados la mayoría utiliza la misma rampa desde donde partió el histórico vuelo de la Vostok 1 con Yuri Gagarin.

La tripulación llega a la rampa de lanzamiento en autobús llevando los trajes de presión Sokol y asciende en ascensor hasta el nivel superior. Unas dos horas antes del despegue acceden al interior de la nave por una escotilla situada en la cofia del cohete, escotilla que coincide con otra situada en el módulo orbital. Una vez dentro de la Soyuz, se introducen en la cápsula atravesando otra escotilla situada entre ambos módulos. Primero entra el Ingeniero de Vuelo, que se sienta en el asiento izquierdo, luego el Cosmonauta Investigador (si lo hay), ubicado en el asiento central y, por último, el Comandante, que ocupa el asiento de la derecha.

Secuencia de lanzamiento

Despegue de la Soyuz TMA-9.

• 30 minutos antes del despegue, las estructuras de servicio alrededor del cohete son retiradas
• 20 segundos antes del despegue se ejecuta la orden de lanzamiento, poniendo en funcionamiento los motores de la primera etapa. Cuando el empuje de los motores iguala al peso del cohete, las estructuras que lo sujetan a la altura de la tercera etapa se retiran y el cohete abandona la rampa. Durante los primeros minutos la tripulación experimenta unos 3g de aceleración.
• 115 segundos tras el despegue, a una altura de 46 km, la torre de escape se separa. Poco después, a 49 km los cuatro cohetes auxiliares de la primera etapa se separan.
• 165 segundos después del lanzamiento, a unos 85 km, al haber superado las capas más densas de la atmósfera, la cofia protectora se desprende dejando la nave al descubierto.
• 288 segundos después del despegue la segunda etapa, el módulo central, se separa y se enciende la tercera etapa.
• Unos 520 segundos después del lanzamiento, la tercera etapa se apaga tras haber alcanzado la velocidad orbital de 8 km/s. A continuación, la nave Soyuz se separa y empieza su misión orbital, encendiendo los motores del módulo de servicio para ajustar y elevar su órbita.

Regreso a la Tierra

Tras llevar a cabo su misión, normalmente acoplándose a una estación espacial, la Soyuz regresa a Tierra tras frenar su velocidad con los motores principales. El regreso dura aproximadamente una media hora. Diez minutos después del encendido de frenado, la nave gira 90º y se separan el módulo orbital y el módulo de servicio, que se destruirán luego en la atmósfera. La cápsula se orienta luego con el escudo térmico en la dirección del movimiento. Gracias a la forma de campana y a su centro de gravedad desplazado, la cápsula puede generar un poco de sustentación, reduciendo la aceleración experimentada durante la reentrada a unos 3-4 g. En este caso, la posición de la cápsula se regula mediante pequeños cohetes de peróxido de hidrógeno. En caso de emergencia, la cápsula es capaz de reentrar de forma balística directamente, lo que implica una mayor aceleración para la tripulación. Entre los 80 y 40 km de altura se produce el mayor calentamiento del escudo térmico y debido al plasma que se forma alrededor de la cápsula se interrumpen momentáneamente las comunicaciones por radio.

A 10 km de altura se despliega un paracaídas de frenado que disminuye la velocidad de unos 250 m/s a 90 m/s, permitiendo el despliegue del paracaídas principal unos 20 segundos después. El paracaídas principal alcanza su máxima extensión a unos 5 km de altura y frena la cápsula hasta los 6 m/s. Entonces el escudo térmico se separa para dejar al descubierto unos retrocohetes de combustible sólido, que son activados a 1,5 metros de altura mediante un altímetro de rayos gamma, frenando el descenso hasta una velocidad final de 2-3 m/s.

Galería de imagenes

Véase también

• Soyuz (cohete)
• Kliper
• Perspektivnaya Pilotiruemaya Transportnaya Sistema
• Progress
• LOK
• Soyuz 7K-L1
• Vosjod
• Vostok

Enlaces externos

• Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Soyuz. Commons
• Astronautix.com: Buscar las referencias a los distintos tipos de naves Soyuz en la misma página
• Soyuz-2: Los Zemiorka del Siglo XXI
• Soyuz Actividad educativa: Naves Espaciales de la Tierra y la Luna.