Regreso de la Soyuz MS-03

El pasado 2 de junio de 2017 a las 14:10 UTC aterrizó la cápsula (SA, Spuskaemi Apparat) Soyuz MS-03 (Nº 733) con los cosmonautas Oleg Novitsky (Roscosmos) y Thomas Pesquet (ESA/Francia) a unos 140 kilómetros al este de Dzhezkazgan (Kazajistán). Los dos retornan a casa después de haber pasado 196 días en órbita. La Soyuz MS-03 despegó el pasado 17 de noviembre de 2016 con Novitsky, Pesquet y Peggy Whitson, pero esta última se ha quedado a bordo de la ISS para completar su misión extendida, de ahí que solo hayan regresado en la Soyuz dos personas. Es la primera vez desde marzo de 2010 que una Soyuz regresa únicamente con dos cosmonautas.

Regreso de la Soyuz MS-03 (TsPK).
Regreso de la Soyuz MS-03 (TsPK).

La Soyuz MS-03 se separó del módulo Rassviet del segmento ruso de la ISS a las 10:47 UTC del 2 de junio, dando por finalizada así la Expedición 51 de la ISS. La Expedición 52 está ahora formada por Fiodor Yurchijin (Roscosmos), Peggy Whitson (NASA) y Jack Fischer (NASA), que regresarán a bordo de la MS-04 el próximo septiembre. Roscosmos aprovechó que en la Soyuz viajaban solo Novitsky y Pesquet para traer carga extra en el tercer asiento que quedó libre. Durante su estancia en el espacio Thomas Pesquet llevó a cabo la misión Proxima de la ESA.

El 'tercer cosmonauta' que viajó en la Soyuz: carga adicional para el asiento libre (Roscosmos).
El ‘tercer cosmonauta’ que viajó en la Soyuz: carga adicional para el asiento libre (Roscosmos).
Los tripulantes en tierra (TsPK).
Los cosmonautas en tierra (TsPK).

La Soyuz MS-03 realizó el encendido de frenado del motor principal a las 13:17 UTC y, tras separarse los tres módulos de la nave, la cápsula reentró en la atmósfera poco después. Después del aterrizaje la tripulación fue transportada por helicóptero hasta Karaganda para asistir a la ceremonia de bienvenida organizada por el gobierno kazajo. Desde allí Pesquet voló en avión hasta Colonia (Alemania) y Novitsky hasta el Centro de Entrenamiento de Cosmonautas (TsPK), en Moscú. Tras esta misión Novitsky acumula 340 días en el espacio, mientras que esta ha sido la primera misión de Pesquet. Durante su estancia en la ISS Novitsky y Pesquet han supervisado el acoplamiento de cuatro naves de carga y Pesquet ha realizado además dos paseos espaciales con una duración total de 12 horas y 32 minutos. El próximo 28 de julio despegará la Soyuz MS-05 con Serguéi Ryazansky (Roscosmos), Randy Bresnik (NASA) y Paolo Nespoli (ESA).

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El emblema de la misión Proxima de Pesquet (ESA).
La Soyuz MS-03 acoplada a la ISS (ESA).
La Soyuz MS-03 acoplada a la ISS (ESA).
Fases del descenso de la MS-03 (TsUP).
Fases del descenso de la MS-03 (TsUP).

Regreso de una Soyuz de la órbita:

Antes de regresar el control de tierra de Moscú (TsUP) transmite a la tripulación de la Soyuz los datos del descenso para ser introducidos en el ordenador de la nave. Se envían los datos tanto para un descenso controlado (SUS), como para uno manual (RUS). Poco después los cosmonautas retiran las abrazaderas metálicas situadas en el túnel de conexión entre la Soyuz y la ISS. Estas abrazaderas dotan de rigidez estructural a la unión entre las naves. La tripulación comprueba entonces las comunicaciones de la Soyuz en banda S y activa el sistema de purificación del módulo orbital de la Soyuz (BO) para retirar el dióxido de carbono, denominado BOA (Блок Очистки Атмосферы, БОА, ‘bloque para purificación de la atmósfera’). El sistema BOA tiene un número limitado de filtros de hidróxido de litio para eliminar el dióxido de carbono, por eso sólo se activa cuando la nave está a punto de separarse. Existe otro BOA en la cápsula (SA) de la nave encargado de purificar la atmósfera durante la reentrada.

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Novitsky prepara los trajes Sokol KV2 para el regreso (ESA).
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Novitsky (izquierda) y Pesquet (derecha) prueban sus Sokol (ESA).

El TsUP autoriza entonces a la tripulación el cierre de escotillas, bien en tiempo real o mediante una grabación programada para una hora determinada. Dentro de la Soyuz, los tripulantes comprueban durante aproximadamente una hora que no existan fugas de presión en la escotilla y activan manualmente la válvula del oxígeno en la nave (EPK-RD). La Soyuz pasa a potencia interna al desconectarse de la alimentación de la ISS y la tripulación se introduce en el SA, donde activa el BOA de la cápsula. Antes de cerrar la escotilla entre los dos módulos de la Soyuz, se desactiva el BOA del BO al no ser necesario. Para facilitar la aclimatación a la gravedad terrestre los tres cosmonautas toman píldoras con electrolitos (o bebidas energéticas) antes de cerrar la escotilla entre el BO y la cápsula. Dentro del reducido espacio del SA los tripulantes se ponen los pantalones anti-g Kentavr para soportar la deceleración de la reentrada y el cinturón con sensores biomédicos (PKO). Por último, se enfundan sus escafandras Sokol KV2 —si no las llevaban ya— para protegerse de una posible despresurización.

La antena RAP-10 se configura para transmitir en VHF. Es entonces cuando se activa el transpondedor 38G6 para medir la trayectoria y se activa el programa APBU del ordenador para gestionar las comunicaciones del vehículo. Se seleccionan los propulsores de maniobra de pequeño impulso (DPO-M2) y se activan los dos paneles solares (SB 1 y 2) al mismo tiempo que se coloca en automático el sistema de control energético (SEP). Las estaciones terrestres rusas número 35 y 26 son normalmente las encargadas de recibir datos de telemetría y voz (VHF-2) de la Soyuz. Los cosmonautas realizan pruebas de estanqueidad de la cápsula del SA y de los trajes Sokol KV2, además de monitorizar en todo momento la presión dentro del SA y el BO. Una vez terminadas estas tareas, la tripulación pide permiso para separarse de la ISS y se enciende el foco frontal de iluminación de la nave (situado en el BO).

El sistema de navegación de la Soyuz se sitúa entonces en modo inercial. Aproximadamente una hora antes del desacoplamiento, el control de actitud de la ISS pasa al segmento ruso y cuatro minutos antes se desactiva dicho control. De esta forma, la estación no intentará corregir su actitud durante la maniobra de separación, lo que podría provocar la colisión entre las naves (los detalles precisos de esta separación dependen del puerto de atraque ocupado por la Soyuz). La maniobra de separación de la Soyuz comienza cuando los cosmonautas introducen el “Programa 12″ en el ordenador para retirar los ganchos de la nave que permiten un acoplamiento en firme. Se retiran los 8 grupos de ganchos activos de la estación en el anillo de la escotilla y después se retraen los ganchos de la Soyuz (sistema MGS) según la orden DO15. La separación inicial es muy lenta, de tan sólo 0,12 m/s, y se produce por la acción de unos muelles situados en el anillo de acoplamiento. Cuando la Soyuz se encuentra a 20 metros se encienden los motores de maniobra de gran impulso DPO-B1 durante 15-30 segundos, alcanzado una velocidad de 0,543-1 m/s para alejar la nave de la ISS y no dañar así los paneles solares u otras estructuras de la estación con los gases de escape de la Soyuz. Poco después, el control de la ISS vuelve al segmento estadounidense.

La tripulación comprueba la estanqueidad de la escotilla entre el BO y el SA bajando la presión del BO unos 150 mm de Hg. Esta escotilla es la única barrera que separará a la tripulación del vacío del espacio durante la reentrada. Luego la tripulación activa el acelerómetro BILU y el ordenador de la cápsula. No olvidemos que el ordenador principal de la Soyuz está situado en el PAO y se destruye en la atmósfera con éste.

La tripulación se preparara para el encendido de frenado. El motor encargado de esta tarea es el motor principal SKD del sistema KTDU (o KDU, Комбинированная Двигательная Установка, КДУ, ‘Instalación Propulsora Combinada’). En la Soyuz TMA el motor era el KTDU-80 y tiene un empuje de 316 kgf. Este motor se puede encender un total de 40 veces y su impulso específico es de 305 segundos, proporcionando una Delta-V total de 390 m/s. Gracias a unos motores eléctricos se puede girar la tobera del motor unos 5º alrededor del eje de simetría. El impulso de frenado depende de la órbita de la Soyuz: a mayor altura, mayor impulso. Por lo general, el valor de la Delta-V es de 89,6 m/s para órbitas de 200-300 km de altura o 102,4 m/s para 300-330 km (para alturas mayores la Delta-V debe ser de 115 m/s). Normalmente, la Soyuz se separa de la ISS 1,5 órbitas (unas dos horas) antes del encendido. La duración exacta del mismo depende de la masa de la nave y no suele exceder los 260 segundos en órbitas bajas. Diez segundos después de la finalización del encendido, el BO se despresuriza para evitar una separación explosiva de la cápsula.

La separación de los tres módulos de la nave tiene lugar a unos 140 km de altura y unos 22,5 minutos tras el encendido —un cuarto de órbita— gracias a doce pernos explosivos en el BO y cinco en el PAO (más cinco muelles en este último). La separación se produce con la nave en posición perpendicular a la dirección de avance, con el módulo orbital apuntando a la Tierra. De este modo las tres partes de la Soyuz siguen trayectorias de entrada distintas y se elimina cualquier posibilidad de que colisionen con el SA. Primero se separa el BO y dos segundos más tarde se rompe la unión de cables entre el SA y el PAO. Tres segundos después de separarse el BO le toca el turno al PAO. La velocidad de separación de los módulos respecto de la cápsula es de 0,58 m/s para el PAO y 0,82 m/s para el BO (el BO es más ligero que el PAO). Al no estar protegidos por un escudo térmico, el BO y el PAO se destruyen en la atmósfera a una altura de 70-75 km. Sus restos caen en un área de 1030 x 68 km a unos 800 km por detrás (según el sentido de la órbita) del lugar del aterrizaje del SA (400 km en el caso de una entrada balística). El tiempo transcurrido entre la separación de los módulos y el aterrizaje es de unos 20 minutos.

El comienzo oficial de la reentrada tiene lugar a 100 km de altura. La fase de entrada atmosférica propiamente dicha tiene lugar uno dos minutos después, entre los 80 km y los 10 km de altura, con una duración de 450-500 segundos, y finaliza cuando se abre el paracaídas principal, OSP (ОСП). La cápsula entra en la atmósfera con una inclinación inicial de unos 1,35º. A unos 35 km de altura se produce la máxima deceleración (4 g) si se trata de una reentrada normal. Gracias a la forma de la nave y a la posición de su centro de gravedad, ésta siempre se orientará con el escudo térmico por delante sin necesidad de ningún control activo. Durante una reentrada controlada o AUS, el ordenador de a bordo utiliza el sistema SIO-S (Sistema de Control a Reacción del Descenso), formado por 8 pequeños motores de peróxido de hidrógeno de 10 kgf cada uno, para mantener la cápsula en la trayectoria óptima de acuerdo con el plan de entrada preestablecido. Los micromotores se denominan URMD (Управляющие Реактивные Микродвигатели, УРМД) y generan empuje expulsando vapor de agua y oxígeno, que son los productos de la reacción del peróxido de hidrógeno con un agente catalizador.

Durante la reentrada, el ordenador se apoya además en los datos de los sensores de velocidad angular (BDUS), acelerómetros (BSA) y el giróscopo (SG). Los acelerómetros funcionan en seis ejes (BILU). Conjuntamente con el SIO-S, todos estos sistemas integran el Sistema de Control durante el Descenso (SUS). El sistema SIO-S sólo se activa tras la separación de los módulos de la Soyuz y comienza a controlar la actitud del vehículo a unos 80 km de altura.

Varias cargas pirotécnicas liberan la cubierta del paracaídas y se produce la apertura del paracaídas piloto VP (Вытажной Парашют, ВП) a 10 km de altura —formado en realidad por dos pequeños paracaídas que se despliegan uno tras otro (de 0,46 y 4,45 metros cuadrados, respectivamente)—, el cual arrastra a su vez al paracaídas de frenado TP (Тормозной Парашют, ТП) de 16 metros cuadrados. Éste reduce la velocidad de descenso de 230 m/s a 90 m/s. La apertura del paracaídas principal OSP (Основная Парашютная Система, ОСП) ocurre a unos 9 km de altura. Luego se desprende el paracaídas de frenado y se despliega el paracaídas principal, el cual permite que la cápsula adquiera una velocidad de descenso de 6-7 m/s. El paracaídas principal se despliega totalmente en varias fases para garantizar la estabilidad de la cápsula. Durante el descenso son normales las oscilaciones de este paracaídas que dan a la Soyuz el aspecto de una medusa moviéndose por el océano.

Durante esta fase las comunicaciones con la cápsula se realizan gracias a la antena ABM-264 que se halla integrada en las cuerdas del paracaídas. Durante el descenso el SA cuelga de forma asimétrica de los cables del paracaídas principal formando un ángulo de 30º, lo que ayuda a enfriar el vehículo. A 5,5 km de altura se disparan pequeñas cargas pirotécnicas que mueven el conjunto de cables de sujeción a través de guías en el fuselaje de la nave, permitiendo que la cápsula quede suspendida de forma simétrica. También se desprenden las cubiertas de las dos ventanas del SA, de forma que se pueda ver el exterior. Las primeras versiones de la Soyuz no tenían estas cubiertas y la tripulación apenas podía vislumbrar nada a través de las ventanas ennegrecidas por los restos del escudo de ablación.

Justo en este momento se arman los amortiguadores de los tres asientos Kazbek-UM de modo que los cosmonautas quedan en una posición más próxima —y claustrofóbica— al panel de instrumentos. A esta misma altura se desprende el escudo térmico de ablación, dejando expuestos seis pequeños cohetes de combustible sólido (DMP). También se abre una válvula (BARD) para permitir que entre aire del exterior y se igualen las presiones. Antes del aterrizaje, los DMP frenan la velocidad de la nave hasta los 5,4-7,2 km/h (de ahí que el aterrizaje de una Soyuz se compare con el choque a baja velocidad de un coche pequeño).

Estos cohetes se encienden a 0,8-1,5 m de altura y, dependiendo de la velocidad de la nave, se activarán solamente cuatro, lo normal, o, en caso de emergencia, seis (por ejemplo, si se usa el paracaídas de reserva, más pequeño). Los cuatro DMP que se encienden siempre tienen un empuje de 375 kgf. Los otros dos tienen dos modos de encendido: 85 kgf o 195 kgf. El encendido se produce gracias a un altímetro de rayos gamma (GLV, denominado Kaktus-2V) situado cerca de los retrocohetes. La nave transporta una pequeña cantidad de cesio como parte de este instrumento, por lo que siempre se comprueba que no haya ninguna fuga radiactiva tras un aterrizaje. La ignición de los DMP causa una gran polvareda alrededor de la cápsula que muchos observadores inexpertos confunden con un choque violento contra el suelo.

Las tripulaciones de rescate se aproximan a la cápsula con cuidado por la parte de la escotilla frontal. Durante los diez minutos posteriores al aterrizaje no se pueden acercar a menos de 50 metros de la nave para evitar que puedan ser golpeados por el despliegue de varias antenas de comunicaciones.

Descenso de la MS-03:

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La cápsula en tierra:

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Ceremonia de bienvenida:

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26 Comentarios

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EtxazpiEtxazpi

Esta vez casi se mojan.
Hay alguna manera de desviar la nave en el aterrizaje para evitar caer en algun lago, laguna o similares? O fué simple suerte que se quedaran en la orilla?

Pol ViaPol Via

Durante el descenso pueden “pilotar” la capsula Soyuz y conducirla hacia el lugar de aterrizaje pero no tienen una gran precisión.

Daniel Marín

Pueden ajustar la trayectoria de entrada usando la sustentación de la cápsula para aumentar la precisión en el aterrizaje, pero una vez que se abren los paracaídas no hay control alguno.

Otto FigueroaOtto Figueroa

Espérenme…voy despacio en la lectura de ésta entrada porque Daniel está explicando paso por paso el proceso de la re-entrada, y no recuerdo haber leído antes algo parecido.
Gracias por los detalles y los videos de la entrada, sensacional!

FalconFalcon

Igualito que lo que nos mostraron en la película Gravity
Sandra Bulloc hacia exactamente lo mismo.
Jo con Hollywood. Vaya manera de resumir

PacoPaco

Venimos de cosas como StarWars…

Bastante realista es Gravity respecto a lo habitual. Tampoco pidamos milagros, la gente quiere ver una película, no un documental.

Gustavo F. Paredes DelaloyeGustavo F. Paredes Delaloye

Si. Estos documentales están 11 puntos !!!

Gustavo

pepelepupepelepu

Que increíble todo el show que les hacen a los cosmonautas cuando regresan! debería ser a esa altura algo tan rutinario y lo hacen como si fuera algo mitico, arcano, ceremonioso… que se yo, veo a un sacerdote ortodoxo bendiciendo la soyuz y parece algo tan atrasado…

Gustavo F. Paredes DelaloyeGustavo F. Paredes Delaloye

Lo de la bendición del sacerdote (o como se llame en la Iglesia Ortodoxa Rusa) es una costumbre desde la era sovética. Algunos no lo creen, pero supe ver en otro blog (de un ruso de madre española) una foto en blanco y negro de aquella época con la ceremonia religiosa.
Tambien hay muchas cabalas (como les decimos en Argentina) tanto para el lanzamiento como para el regreso. Parecen ser gente muy supersticiosa !!.

Pero tambien se lo merecen los astronautas. No cualquiera viaja al espacio exterior !!.

Saludos.

Gustavo

AuligAulig

Excelente e instructivo artículo !

Oye, Daniel: ¿la válvula BARD tiene alguna implicación si caen en agua? La tendrían que cerrar, ¿no?

EtxazpiEtxazpi

Resulta curioso eso de usar agua oxigenada como combustible para los micromotores URMD para control del descenso.

nosoynosoy

Creo que pesque dos errores de tecleo
1- entre los 80 km y los 10 km de altura
2- el control de actitud de la ISS

Gustavo F. Paredes DelaloyeGustavo F. Paredes Delaloye

El control de “actitud” se refiere a eso mismo, la ACTITUD de la ISS. O sea, su comportamiento para mantenerse en órbita y con los paneles hacia el sol. Por eso se pasa al segmento ruso, para que “automáticamente” no haga ningún movimiento que afecte el descople y produzca un daño/desastre.

Saludos.

Gustavo

FoxbatFoxbat

Aún con los DMP se dan flor de porrazo. Como les deben quedar las espaldas a estos muchachos. En fin, una isla de dolor en un mar de satisfacción.

Gustavo F. Paredes DelaloyeGustavo F. Paredes Delaloye

¿ Que extraño FoxBat ?. Tu recomiendas los excelentes videos de la ESA y según el último, no es un “porrazo” importante. Ojo, sin animo de ofender lo digo. En mi opinion, y despues de lo peligroso de la reentrada y el lanzamiento, el sacudon del último segundo es un postrecito !!.

Saludos.

Gustavo

FoxbatFoxbat

Gustavo, en el último de los 3 videos que menciono más arriba el astronauta italiano Paolo Nespoli lo relata muy clarito en el minuto 18:20 cuando dice “The soft landing is not really soft” y lo compara con un choque frontal de un auto pequeño contra un camión, donde la Soyuz es el auto pequeño…. :-)

Gustavo F. Paredes DelaloyeGustavo F. Paredes Delaloye

Daniel. Tengo varias preguntas:
1- ¿ No enderezan la Soyuz ?. No recuerdo ver que los saquen así de costado.
2- “La antena RAP-10 se configura para transmitir en VHF”. ¿ Cuales son las frecuencias si se puede saber ?.
3- ¿ Se puede conocer el lugar exacto donde está la ISS cuando ocurre el desacople ?. Bueno. Me autorespondo que si. Solo hay que usar un programa de tracking y predecir donde estará la ISS a esa hora. Despues de todo, estan todos los horarios perfectamente calculados. Tal vez ocurrio sobre mi cabeza !!
4- “Las estaciones terrestres rusas número 35 y 26 son normalmente las encargadas de recibir datos de telemetría y voz (VHF-2) de la Soyuz”. Otra vez la pregunta uno. ¿ En que frecuencias de VHF y en que modo de transmisión ?.
5- “Sus restos caen en un área de 1030 x 68 km a unos 800 km por detrás (según el sentido de la órbita) del lugar del aterrizaje del SA (400 km en el caso de una entrada balística)”. ¿ No es una zona habitada este lugar donde caen los restos ?. ¿ O las estepas Kazajas son inmensas ?.
6-“Justo en este momento se arman los amortiguadores de los tres asientos Kazbek-UM de modo que los cosmonautas quedan en una posición más próxima —y claustrofóbica— al panel de instrumentos”. ¿ Los asientos vuelven a la posición normal luego de tocar tierra ?. Pregunto porque no ha de ser fácil salir con esa incomoda posición y con gravedad normal.
7- Durante mucho tiempo pensé (por la fotos que veía) que las rodillas de los cosmonautas estaban pegadas al tablero de la Soyuz, lo que me hacía pensar en una posición claustrofóbica. Pero en un post reciente sobre el último lanzamiento, pude observar desde otro ángulo y no es para nada incomodo (quiero creer). Hay espacio suficiente para estirar algo las piernas. Es casi como la comodidad de un auto mediano/grande. ¿ O me equivoco ?.

El post es genial !!!

Saludos.

Gustavo

Ramón LópezRamón López

Magnífico post, ¡que nivel de descripción y detalles!, sin duda, Eureka se ha ganado el título de “LA ENCICLOPEDIA DE LA ASTRONÁUTICA”, así en mayúsculas. Todavía estoy en estado de shock tras ver el sistema de enderezado de la cápsula en tierra que utilizan los Rusos, ¡alta tecnología! 😉

AgüimenseAgüimense

Estos reportajes de Daniel sobre la vueltas de las Soyuz son fantásticos, felicidades. Por cierto, en ésta zona del mundo, ¿No existen un tipo de gorras más normalitas, son todas asín?. Saludos.

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