Regreso de la Soyuz TMA-02M (Expedición 29)

Por Daniel Marín, el 21 noviembre, 2011. Categoría(s): ISS • NASA • Rusia • sondasesp ✎ 22

Hoy martes día 22 de noviembre a las 02:25 UTC ha aterrizado a en Kazajistán la cápsula de la Soyuz TMA-02M con (11F732A47 Nº 702, 27S según la NASA) con Serguéi Vólkov (Roscosmos), Satoshi Furukawa (JAXA) y Michael Fossum (NASA), miembros de la Expedición 29. Los tres cosmonautas han pasado 165 días a bordo de la ISS. Las coordenadas del lugar de aterrizaje eran 51º N, 67º 10′ E.

La Soyuz TMA-02M poco después de aterrizar (NASA).

Antes del regreso, el comandante de la ISS Mike Fossum traspasó el mando de la estación a Dan Burbank. En el momento de separarse la Soyuz dio comienzo la Expedición 30 de la ISS, formada por Burbank, Anton Shkaplerov y Anatoli Ivanishin. Los tres permanecerán solos en la estación hasta que se les una el 23 de diciembre la tripulación de la Soyuz TMA-03M, formada por Oleg Kononenko, André Kuipers y Don Pettit. Durante la Expedición 29 sólo se acopló una nave de carga, la Progress M-13M.

La tripulación de la Soyuz TMA-02M: Michael Fossum (NASA), Serguéi Völkov (Roscosmos) y Satoshi Furukawa (JAXA).

Emblema de la Soyuz TMA-02M (Roskosmos).

Vídeo timelapse filmado desde la ISS por las Expediciones 28 y 29:


Earth | Time Lapse View from Space, Fly Over | NASA, ISS from Michael König on Vimeo.

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) . El sistema BOA tiene un número limitado de filtros de hidróxido de litio para filtrar 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.

Filtros de hidróxido de lito del BOA (ESA).



Nave Soyuz (Roscosmos/William Neff).

El TsUP autoriza entonces a la tripulación el cierre de escotillas, bien en tiempo real o mediante una grabación. 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, el BOA del BO es desactivado.

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 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 estanquidad de la cápsula del SA y de los trajes Sokol, 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 la nave (situado en el BO). El sistema de navegación de la Soyuz se encuentra 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. 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 DPO-B1 durante 15-30 segundos, alcanzado unos 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. 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 al bajar la presión del BO en 150 mm de Hg. La tripulación activa el acelerómetro BILU y el ordenador de la cápsula (KS0-20M). No olvidemos que el ordenador principal de la Soyuz está situado en el PAO y se destruye en la atmósfera con éste.

En el caso de la Soyuz TMA-02M, se introdujo una verificación del sistema de control de actitud digital (RODK). Este sistema gestiona el funcionamiento de los impulsores DPO y no funcionó como se esperaba en la Soyuz TMA-01M, la primera misión de una Soyuz digital de la serie 700 (TMA-M).

El encendido de frenado de la Soyuz tiene lugar a 425,4 km de altura y a 7,341 km/s. Tiene una duración de 4 minutos y 16 segundos y el apagado se produce a una altura de 412,7 km. 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 es el KTDU-80 y tiene un empuje de 316 kgf. Este motor se puede encender un total de 40 veces. Su impulso específico es de 305 segundos y la Delta-V total de la nave es de 390 m/s. Gracias a motores eléctricos, se puede girar la tobera del motor ± 5º. 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 115,2 m/s, como ha sido este caso). 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 (actualmente la ISS se halla en una órbita ligeramente elevada). Diez segundos después de la finalización del encendido, el BO se despresuriza.

Orientación de la Soyuz antes de la separación de los módulos (NASA).


Separación de los módulos de la Soyuz (William Neff).


Ciclograma de la reentrada y descenso de la Soyuz TMA-02M (TsUP). 

La separación de los tres módulos de la nave tiene lugar a unos 140 km de altura. Los módulos se separan unos 22,5 minutos tras el encendido -un cuarto de órbita-, casi siempre a 140 km de altitud y 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 la 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 interior del SA de una Soyuz TM en detalle (NASA).

Reentrada (NASA).

El comienzo de la reentrada tiene lugar a 99 km de altura y 7,618 km/s. 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 32,8 km de altura se produce la máxima deceleración (4 g). 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 (KS0-20M) 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 (el KSO-20M, también denominado BTsVK) 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.

Reentrada de la Soyuz TMA-02M vista desde la ISS (NASA).

Varias cargas pirotécnicas liberan la cubierta del paracaídas y se produce la apertura del paracaídas piloto VP (Вытажной Парашют, ВП) a 10,8 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 8,5 km de altura. 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. 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 la reentrada. 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 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.

Antes del aterrizaje, los DMP frenan la velocidad de la nave hasta los 1,5-2 m/s. 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 seis. Los cuatro DMP que se encienden siempre tienen un empuje de 375 kgf. Los otros dos tienen dos modos de encendido: 85 kgf ó 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.

Detalle de los cohetes de combustible sólido DMP.
Los helicópteros Mil del equipo de rescate se disponen a recoger a la tripulación (NASA).
La cápsula TMA-02M después del aterrizaje (NASA).
El equipo de rescate rodea la cápsula (NASA).
La tripulación dentro de la Soyuz (NASA). 

Mike Fossum sale de la TMA-02M (NASA).



22 Comentarios

  1. En la fotografía titulada «Detalle de los cohetes de combustible sólido DMP» veo una triple CCC y puede que la siguiente sea P.

    ¿Es esto así? ¿siguen etiquetando piezas con CCCP de la URSS? ¿o es que son piezas antiguas? ¿o es que la fotografía es de la época?

    Me ha parecido curioso y simpático el tema.

  2. Estoy con Starfish Prime, la primera foto es estupenda. No sé si sincronizaron el flash o fué casualidad, pero el resultado es magnífico.
    Y, por cierto, también está muy bien la foto del heli a contraluz, y la del equipo de rescate en vista cenital tiene su aquél.

    De los rescates más fotogénicos que he visto.

    Y lo CCCP llama mucho la atención… no creo que haya sido una cápsula añeja, y que estuviese cubierto por el escudo de ablación. Eso lo han puesto adrede, son unos cachondos 🙂

  3. que bueno todos los datos que das sobre las operaciones de las Soyuz. muchos de esos detalles no los sabia. lo del programa 12 y otros datillos. ojala cuando comienze a aparecer la informacion del telescopio ruso la prensa se sume a la misma y la divulgue. tan «mal e ineficiente» no esta el programa espacial ruso. en una cadena de tv europea dijeron que ninguna mision a marte de la urss fue un exito!!!! me parece que de la Fobos 2 por citar un ej. tenemos muchos datos interesantes. no fue exito completo ni mucho menos pero hasta hoy se habla de ella.

  4. Me he quedado pillado con lo de CCCP. ¡Pensaba que les habia entrado morriña! Tambien me ha llamado la atención el simbolo de la copa ¿fragil?
    ¡Buen post! La foto de la NASA de la reentrada… ¡espectacular!

  5. Efectivamente es la primera vez que veo unas fotos. ademas de espectaculares por su contenido afemas de por su realizacion. Ojala sea un inicio de mejora en las comunicaciones de Roskosmos 😉
    Carlos Ruiz.

  6. Fantástica entrada, Daniel. Digna del #1.
    Con la correlación de sucesos hasta el aterrizaje me has hecho sentir como si estuviera dentro. Voy a enlazarte a mi post para complementar mi entrada.
    Y una pregunta. ¿Sabes de qué material estan hechas las cubiertas de las ventanillas del DM? Está claro que es un material transparente pues durante el despegue se puede ver entrar el sol cuando se desprende la cofia, pero asimismo resiste los calores de la reentrada.
    Saludos.

  7. En el logotipo de la misión, si el apellido del esdounidense está escrito con grafías latinas y el apellido del ruso está escrito con grafías cirílicas, ¿por qué el apellido del japonés no está escrito con grafías japonesas?

  8. Ahí le has dado anónimo 😀 ; yo creo que en las expediciones en las que ha ido un japonés siempre se ha escrito su nombre con letras latinas, supongo que no se han planteado hacerlo de otra forma, y como los japoneses son muy educados, pues no protestan.

    De todas formas, ¿con cual de los alfabetos japoneses lo deberían escribir?

    Respecto a la noticia sobre la F-G, aunque no suponga que se salve la misión, al menos podría ayudar a diagnosticar los fallos que se han cometido. Espero que Daniel nos informe.

  9. Tanto quejarnos de las relaciones públicas de Roskosmos y resulta que son unos cracks: van a eclipsar totalmente el lanzamiento del Curiosity.

    Na, como acaba de decir el comentarista anterior, que sirva por lo menos para aprender sobre lo que ha pasado.

  10. @Exteban: sí, la copa es por «frágil». No hay que olvidar que la cápsula es enviada de vuelta a Moscú para su inspección. 🙂

    @Carlos: en realidad, las ventanas tienen unas cubiertas transparentes que son eyectadas después de la reentrada para permitir la visibilidad. Las primeras Soyuz no tenían estas cubiertas (y parece que las Shenzhou tampoco) y la tripulación no veía nada desde dentro. Y ya sabes que en un par de ocasiones el aterrizaje fue más que complicado. 😉

    El material exacto lo desconozco, la verdad (tengo por hay documentos de RKK Energía, a ver si lo miro).

    @Anónimo, Miguel: supongo que está en cirílico porque el emblema es ruso, aunque se usa el alfabeto latino como deferencia al compañero americano y porque todos los rusos pueden leer este alfabeto. No ocurre lo mismo con el japonés 😉 En todo caso, los nombres japoneses siempre se escriben en Kanji. Los silabarios hiragana o katakana se pueden usar en algunas ocasiones para nombres, pero no es lo normal (y sí, el katakana también se usa a veces con nombres japoneses, no sólo con extranjeros).

    En cuanto a la Fobos-Grunt, la ventana de lanzamiento hacia Marte ya se cerró, pero veremos si por lo menos podemos determinar las causas del fallo. ¡Emoción hasta el último momento!

    Saludos.

  11. ¡Qué ganas tenemos! Y añadiría, ¡nos lo merecemos!

    @Carlos Lo acabo de leer en otro sitio (¡e igual es una burrada!): podría llegar a Marte pero no a Phobos. Daniel nos contará la prosaica realidad. (Aunque ya firmábamos todos que al menos se salvase la sonda china).

    En el mismo sitio proponen: mandarla a la Luna o al espacio exterior o mantenerla en órbita hasta 2013 (¡a Europa, que la manden a Europa -como apuntaría Daniel, al satélite de Júpiter, que al continente igual cae ella solita-!).

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Por Daniel Marín, publicado el 21 noviembre, 2011
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