Cómo se muda una nave Soyuz de un puerto a otro de la estación espacial internacional

Como ya sabéis, en Eureka somos unos fanáticos de los vídeos de las Soyuz. Y si ese vídeo ha sido grabado en alta resolución por una cámara GoPro, pues mejor que mejor. Lo que vamos a ver hoy es el desacoplamiento de la nave Soyuz TMA-09M del módulo Rassviet y su posterior acoplamiento al puerto trasero del módulo Zvezdá de la estación espacial internacional (ISS). Atentos, porque el vídeo no tiene desperdicio:

El vídeo fue grabado el 1 de noviembre de 2013, pero ha sido publicado hace pocos días. En la nave viajaban Fiodor Yurchijin, Karen Nyberg y Luca Parmitano, y la cámara estaba situada en la única ventana del módulo orbital (BO) de la Soyuz. El ruido que se oye es debido principalmente a los ventiladores de la Soyuz. Y es que, por lo general, el espacio es un lugar muy ruidoso para los astronautas. El silencio, por contra, suele ser señal de problemas gordos. Estas maniobras de ‘mudanza’ de naves Soyuz en la ISS son relativamente frecuentes desde que se amplió la tripulación permanente a seis personas y, por lo tanto, es necesario mantener dos naves Soyuz acopladas en todo momento. El segmento ruso de la ISS cuenta actualmente con cuatro puertos de atraque (módulos Zvezdá, Poisk, Rassviet y Pirs) para el acoplamiento con las naves tripuladas Soyuz y las naves de carga Progress. Dependiendo del número y tipo de naves acopladas, el control de tierra (TsUP) puede preferir acoplar una nave en un determinado puerto en vez de otro.

En primer plano del vídeo se puede apreciar la sonda de contacto de la nave Soyuz y el cono de acoplamiento de los módulos rusos, una buena oportunidad para recordar cómo funciona este sistema. El sistema de acoplamiento entre la Soyuz y la ISS se denomina oficialmente Sistema de Acoplamiento y Transferencia Interna o SSVP (Система Стыковки Внутреннего Перехода, ССВП). Existen dos tipos de SSVP, el activo, utilizado por las Soyuz y Progress (antes también el ATV europeo) y que se denomina Aparato de Acoplamiento Activo, ASA (Активный Стыковочный Агрегат, АСА, a veces conocido por su acrónimo en inglés, PDA), y el sistema pasivo, llamado Aparato de Acoplamiento Pasivo, PSA (Пассивный Стыковочный Агрегат, ПСА) o PDA.

Fases en el acoplamiento de una nave Soyuz, Progress (o ATV) con la ISS (ESA).
Fases en el acoplamiento de una nave Soyuz, Progress (o ATV) con la ISS (ESA).
Partes del sistema de acoplamiento SSVP de una Soyuz.
Partes del sistema de acoplamiento SSVP de una Soyuz.
sas
Elementos del mecanismo pasivo.
Parte trasera del puerto de atraque del Zvezdá.
Parte trasera del puerto de atraque del Zvezdá.

El sistema activo, ASA, dispone de una sonda extensible denominada Mecanismo de Acoplamiento, SM (Стыковочный Механизм, СМ), localizado sobre la escotilla de la Soyuz. La cabeza de la sonda está equipada con cuatro pequeños pestillos que se ajustan al cono interno del PSA para garantizar el acoplamiento suave (‘Primer Enlace Mecánico’). Una vez efectuado este acoplamiento, se procede a plegar la sonda, uniendo la Soyuz con la estación en el proceso. El SM es desmontable para facilitar el paso de la tripulación de una nave a otra y está dotado de pernos explosivos que liberarían la sonda en caso de que ésta se atasque en el cono del PSA y no permita la separación de la Soyuz (en este caso sería necesaria una actividad extravehicular para permitir nuevos acoplamientos). Dos sensores DZG transmiten la señal de que se ha llevado a cabo el Primer Enlace Mecánico con éxito. Otro conjunto de sensores DK2 son los encargados de transmitir la señal de error en el acoplamiento si no se detecta el enlace (señal ‘fallo’, Promaj/Промах).

Sonda de acoplamiento de las naves Soyuz y Progress.
Sonda de acoplamiento de las naves Soyuz y Progress.
Detalle de la cabeza de la sonda SM (ESA).
Detalle de la cabeza de la sonda SM (ESA).

Los anillos de acoplamiento externos reciben el nombre de Mecanismo de Hermetización del Acoplamiento, MGS (Механизм Герметизации Стыка, МГС), en el caso de la Soyuz, y Mecanismo de Hermetización de la Cubierta, MGK (Механизм Герметизации Крышки, МГК), para los puertos de atraque de la estación, aunque en realidad son prácticamente idénticos. Una vez que los dos anillos de acoplamiento están en contacto, se produce el acoplamiento en firme (‘Segundo Enlace Mecánico’) mediante la actuación de ocho pares de ganchos en cada nave. Cada par se une a su pareja de la otra nave, asegurando el acoplamiento. Cuando la Soyuz está a 4 centímetros de la estación, cuatro sensores DKR transmiten la señal de contacto entre los muelles de ambos anillos estructurales. Otros cuatro sensores DZS se activan cuando la distancia es inferior a 3,5 mm y ordenan el cierre de los pestillos. La tripulación recibe la señal del cierre de pestillos (Сцепка). Por último, otros cuatro sensores DOG se activan cuando la separación es inferior a 1 mm y señalan el establecimiento de un enlace hermético. Cada pestillo incorpora un gancho fijo y otro móvil para asegurar el contacto. La tripulación puede controlar la extensión de los ganchos móviles para cerrar los pestillos y asegurar el acoplamiento de la nave, pero también se puede realizar la maniobra de forma totalmente automática. En caso de emergencia, la Soyuz puede romper el Segundo Enlace Mecánico mediante pernos explosivos situados bajo los ganchos activos de los pestillos del MGS. En este caso, la nave no podría volver a acoplarse a la estación.

Ganchos de acoplamiento para garantizar el Segundo Enlace Mecánico.
Ganchos de acoplamiento en los anillos exteriores de los vehículos para garantizar el Segundo Enlace Mecánico.
Otro detalle de los ganchos.
Otro detalle de los ganchos.

El anillo está dotado además de cuatro conectores eléctricos (que permiten que la Soyuz o Progress se alimente de la energía de la estación), dos hidráulicos (que permiten trasvase de combustible en el caso de la Progress y los ATV), dos conectores de alineamiento fino y dos muelles para asegurar una separación suave de los vehículos sin necesidad de usar los propulsores. Dos anillos de goma aseguran la estanqueidad de la unión.

El sistema SSVP tiene una masa de 200 kg y requiere una velocidad de aproximación del orden de 0,1-0,35 m/s para garantizar el acoplamiento suave. Permite errores en la alineación de ±7º en guiñada y cabeceo, y ±10º en el ángulo de giro. El mecanismo de retracción de la sonda ejerce una fuerza de 1500 kgf.

El sistema para garantizar la presurización del acoplamiento se llama Medios para el Control del Acoplamiento Hermético o SKGS (Средства Контроля Герметичности Стыка, СКГС) y es el encargado de comprobar la estanqueidad de la unión. Para ello se presuriza el espacio situado entre el SM y el cono pasivo (250 litros) y se monitoriza el cambio de presión. Después se hace lo mismo con el pequeño volumen (2,5 litros) situado entre los anillos estructurales de las escotillas del BO y la ISS. La presurización puede llevarse a cabo desde el BO de la Soyuz o desde la estación. Si no se observa ninguna fuga significativa, el acoplamiento se considera hermético y se pueden abrir las escotillas.

Sistema de presurización del cono de acoplamiento.
Sistema de presurización del cono de acoplamiento.

Los puertos de atraque de los módulos Pirs y Poisk emplean una variante del SSVP denominadaSSVP-M (ASA-G/ASP-G), dotado de un cono central similar al SSVP y un anillo de acoplamiento externo idéntico al sistema andrógino APAS.

Para terminar, aquí tenemos otro vídeo elaborado por la ESA sobre el acoplamiento de una Soyuz que ya hemos puesto por aquí un par de veces, pero siempre es bueno recordarlo:


15 Comentarios

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PoluxPolux

Dani, el video del desacoplamiento y acoplamiento posterior de la nave Soyuz ha sido… brutal!!.
Se me ocurren cientos de preguntas pero no las haré por no meter la pata, sólo dos (el desconocimiento):
– El impacto del acoplamiento me pareció algo brusco, ¿a cuántos centímetros por segundo va la Soyuz hacie el atraque?.
– Los astronautas, no lo sé, que hubiera dentro de la ISS, ¿notan el impacto?, ¿dejan de hacer sus respectivos trabajos cuando se producen estos acoplamientos?.
El video es de una calidad magnífica, espectacular el movimiento de la nave desde su desacoplamiento hasta que busca su nueva ubicación. Muchas gracias, Dani.

Daniel Marín

1- 0,1-0,35 m/s.
2- Sí, lo notan. Normalmente están al otro lado de la escotilla, así que por lo general, sí, están pendientes del acoplamiento.
Un saludo.

THX1138THX1138

Impresionante. Se puede ver como sobre-vuela Algeria y Túnez en dirección a Sicilia, mientras se ejecuta la maniobra de atraque…

AlfonAlfon

Cada vez que nos regalas uno de estos llueven babas… ^^
“Como ya sabéis, en Eureka somos unos fanáticos de los vídeos de las Soyuz”
Sobre todo si algún día se te escapase alguno de los “exclusivos” ; )

RaulRaul

Una pregunta… en el minuto 19 se puede observar que uno de los radiadores del lado derecho esta dañado. Si es asi. ¿Se sabe por que ha podido ocurrir, algun micrometeorito o basura espacial?

jpajpa

Alguno se ha fijado en el panel solar de la derecha, los que se ven desde atrás en color blanco (en la segunda mitad del vídeo). Habéis visto que hay un trozo que se mueve??!! como ondeando al viento… o_0

VipondiuVipondiu

Por curiosidad, ¿el sistema es reversible? ¿podrías volver a montar las escotillas al revés, dejando el macho en el puerto de atraque y la hembra en la Soyuz? (No es que vaya a servir para nada, pero parece por los diagramas que si que se podría)

Sergio Costas

Es algo en lo que me fijé mucho yo también: el anillo es perfectamente simétrico, y parece que, salvo por la parte cono-sonda, sería posible enganchar dos soyuz o dos bloques de estación espacial entre sí sin problemas. De todas formas, entiendo que, a mayores, hay sistemas eléctricos para el control de retracción de la sonda y demás que tendrías que duplicar, y para eso casi mejor le añades un sistema andrógino con pétalos y listo.

Daniel Marín

No, no es reversible, porque aunque los anillos de acoplamiento son simétricos, las escotillas no lo son. La escotilla pasiva lleva el cono integrado.

Carlos EspinozaCarlos Espinoza

“El sistema de acoplamiento entre la Soyuz y la ISS se denomina oficialmente Sistema de Acoplamiento y Transferencia o SSVP (Система Стыковки Внутреннего Перехода, ССВП)” Creo que una traducción más literal sería “Sistema de Acoplamiento de Transferencia(traspaso) Interna”. “Переход” es cualquier construcción para para pasar de un lado a otro, como un cruce peatonal.
Felicitaciones por el blog, es estupendo.

josejuanjosejuan

Fascinante.

¿Existe algún tipo de posicionamiento “local”?, no se, balizas que sirvan de sistema de referencia de la ISS, si no, ¿cómo se posicionan?, ¿siempre a mano? (no parece que sea así siempre), ¿estrellas? (parece impreciso), gps (parece que no, porque están mucho más abajo), … ¿?

Por otro lado, ¿existe algún sistema que controle en todo momento la posición y movimiento de todas las “piezas” o se hace a ojo? (ej. podría haber un sistema 3D que monitoriza todos los objetos y sirve como sistema de seguridad, no se, si cada “pieza” sabe su posición [orientación] y forma no “parece” difícil…).

¡Gracias!

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