La nave espacial Soyuz (СОЮЗ que significa “Unión”). Es lanzada por el cohete Soyuz,
el vehículo más utilizado y más confiable de lanzamiento Ruso hasta la fecha.
El diseño del cohete Soyuz se basa en el cohete Vostok del programa espacial
que lleva el mismo nombre, que a su vez se basó en el 8K74 Semyorka, un de
misiles balísticos intercontinentales soviético. La Nave Soyuz tiene despegues
desde el cosmódromo de Baikonur, en Kazajstán y la Guayana Francesa.
Cohete
Soyuz
Combustible LOx/RP-1
El oxígeno líquido (también denominado LOx,
LOX o Lox en la industria aeroespacial, submarina y del gas) es la forma
líquida del oxígeno. Tiene un color azul pálido y es fuertemente paramagnético.
La densidad del oxígeno líquido es de 1,141 g/cm³ (1141 kg/m³) y es criogénico
(punto de congelación: 50,9 K (-222,65 °C), punto de ebullición: 90,122 K
(-182,96 °C) a 101,325 kPa (760 mm Hg). En el comercio, el oxígeno líquido está
clasificado como un gas industrial y ha sido extensamente usado con propósitos
industriales y médicos. El oxígeno líquido se obtiene del oxígeno natural que
se encuentra en el aire mediante destilación fraccionada compuesta. El oxígeno
líquido tiene una relación de compresión de 843:9, y por esto actualmente se
usa en aviones comerciales y militares.
RP-1 (Petróleo Refinado 1) es un combustible
usado en los motores propulsores de los cohetes espaciales. RP-1 es un derivado
del petróleo y es semejante al queroseno. Generalmente es oxidado por oxígeno
líquido (LOX) con el cual arde a 3670 K (3396,85 ºC; 6146,33 ºF). Cohetes como
el Atlas, Delta II, Titan 1, Saturn IB y Saturn V usaron el RP-1 como
combustible en sus primeros lanzamientos.
Soyuz-FG
La lanzadera espacial Soyuz-FG es una versión mejorada de la lanzadera Soyuz-U de la
familia de lanzador R-7, diseñado y construido por TsSKB-Progress en Samara. Su
vuelo inaugural se realizó el 20 de mayo de 2001, llevando consigo un
Progress-M1 6 de carga a la ISS.
Desde el 30 de octubre de 2002 la Agencia
Espacial Federal Rusa solo lo usa para vuelos tripulados con naves Soyuz-TMA a
la ISS. Hasta abril de 2007 las Soyuz-FG han realizado 13 vuelos, llevando a la
ISS 3 Progress-M1 y 10 naves Soyuz-TMA. Todos los lanzamientos tuvieron éxito.
Otra versión de la Soyuz-FG es la
Soyuz-FG/Fregat con el Fregat como su tercera etapa, desarrollada y producida
por Lavochkin Association en Khimki. La compañía euro-rusa Starsem posee todos
los derechos para los lanzamientos de esta versión.
La Soyuz-FG se lanza desde el Cosmódromo de
Baikonur, complejo LC-1 para las Soyuz-FG y complejo LC-31 para las Soyuz-FG/Fregat.
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.
Secuencia
del lanzamiento de un cohete Soyuz-FG
El cohete Soyuz-FG (11A511U-FG) es un cohete
de tres etapas basado en el Soyuz-U y fabricado por TsSKB Progress en la ciudad
de Samara. Tiene unas dimensiones de 49,5 x 10,3 m, una masa al lanzamiento de
305 t y una capacidad en LEO (200 km) de 7,13 toneladas. Quema queroseno (RP-1)
y oxígeno líquido en todas sus etapas.
La primera etapa está formada por cuatro
bloques aceleradores (Bloques B, V, G y D) de 19,6 x 2,68 m y 43,4 toneladas al
lanzamiento que cuentan con motores de cuatro cámaras y dos vernier RD-107A
(14D22, derivados de los RD-107). Cada RD-107A tiene un empuje de 838,5-1021,3
kN y un impulso específico de 263,3-320,2 s. La primera etapa funciona durante 118
s.
La segunda etapa o etapa central (Bloque A),
de 27,1 x 2,95 m y 99,5 toneladas al lanzamiento, emplea un RD-108A (14D21,
derivado del RD-108) con cuatro vernier. Este motor tiene un empuje de
792,48-990,18 kN y un Isp de 257,7-320,6 s. Funciona durante 288 s. La primera
y la segunda etapa reciben la designación conjunta de 11S59.
La tercera etapa (Bloque I), de 6,7 x 2,66 m
y 25,3 t, usa un RD-0110, con un empuje de 297,93 kN y 326 s de Isp. Funciona
durante 250 s.
T-2 h: la tripulación está ya sentada en el
interior de la cápsula (SA). Se retira la tapa del filtro de hidróxido de litio
para eliminar el dióxido de carbono. Se cierran las escotillas del BO y el SA.
T-1:45: pruebas de los equipos del SA.
Comienza la ventilación de los trajes Sokol.
T-1:30 h: se comprueba la hermetización del
módulo orbital de la Soyuz.
T-1 h: se activan los giróscopos del cohete.
T-45 minutos: se retiran las dos estructuras
de servicio principales.
T-40 m: finalizan los chequeos de los
sistemas de la nave. Se comprueba la presurización de los trajes Sokol.
T-30 m: se arma la torre de escape.
T-25 m: las torres de servicio completamente
bajadas.
T-15 m: finaliza la comprobación de
presurización de los trajes.
T-10 m: los giróscopos están listos. La
tripulación activa los grabadores de vuelo.
T-7 m: finalización de las operaciones
anteriores al lanzamiento.
T-6:15 m: se da la orden de listos para el
lanzamiento y se activan los sistemas automáticos para el despegue.
T-6 m: todas las instalaciones están listas
para el lanzamiento.
T-5:30 m: separación de las conexiones
eléctricas e hidráulicas de la Soyuz (Сброс ШО объекта).
T-5 m: los sistemas del cohete y la nave
pasan a control interno. Se activan los controles del comandante y la
tripulación cierra los visores de los cascos. Se introduce la llave de
lanzamiento en el búnker: orden kliuch na start (Ключ на старт). Comienza la
secuencia automática de lanzamiento.
T-4:10 m: comienzo de la telemetría del
cohete. Orden Protyazhka 1 (Протяжка 1).
T-4 m: se purga con nitrógeno las cámaras de
combustión de la primera y segunda etapa del cohete (para evitar explosiones).
Orden Produvka (Продувка).
T-3:15 m: purga con nitrógeno de los motores
completada.
T-3:10 m: comienzo de la emisión de la
telemetría de la Soyuz. Orden Protyazhka 2 (Протяжка 2).
T-2:30 m: comienza la presurización con
nitrógeno de los tanques de combustible.
T-2:15 m: se cierran las válvulas de
seguridad de los tanques de propergoles. Se finaliza el llenado de oxígeno
líquido y nitrógeno. Orden Kliuch na drenazh (Ключ на дренаж).
T-1:25 m: los tanques se encuentran
presurizados. Orden Nadduv (Наддув).
T-1 m: el cohete pasa a alimentarse de sus
baterías y se separa la primera torre de umbilicales eléctricos e hidráulicos de la primera
etapa. Orden Zemlyá-bort (Земля-борт).
T-40 s: se separa la torre de los umbilicales
eléctricos de la tercera etapa.
T-20 s: se encienden todos los motores del
cohete. Orden Pusk (Пуск, "lanzamiento")
T-15 s: se separa la segunda torre de
umbilicales conectados a la primera etapa.
T-10 s: las turbobombas de los motores giran
a la máxima velocidad.
T-5 s: los motores de la primera etapa a
máxima potencia.
T-0 s: se retiran las cuatro torres
principales del "tulipán" que mantienen al cohete en su posición.
Orden Kontakt Podyoma (Контакт подъёма).
Despegue
T+20 s: comienza la maniobra de cabeceo del
cohete a 800 m de altura.
T+65 s: máxima presión dinámica (Q max), 11,1
km de altura y 455 m/s.
T+1:53,38 m: separación de la torre de
escape.
T+1:57,8 m: separación de los cuatro bloques
de la primera etapa ("cruz de Korolyov"). 41,5 km y 1560 m/s.
T+2:37,48 m: separación de la cofia.
T+4:47,30 m: separación de la segunda etapa.
T+4:57,05 m: separación de la sección trasera
de la tercera etapa.
T+8:44,96 m: apagado de la tercera etapa.
T+8:48,26 m: separación de la Soyuz.
Despliegue de las antenas y paneles solares. Traslado del control de la misión
al TsUP, en Korolyov (Moscú).
