Regreso de la Soyuz TMA-21 (Expedición 28)

Por Daniel Marín, el 16 septiembre, 2011. Categoría(s): ISS • Rusia • sondasesp • Soyuz ✎ 16

Hoy 16 de septiembre a las 04:00 UTC ha aterrizado a en Kazajistán la cápsula Soyuz TMA-21 Yuri Gagarin (11F732A17 nº 231, Soyuz 26S en la terminología de la NASA) con Aleksándr Samokutyayev (Roskosmos), Andréi Borisenko (Roskosmos) y Ron Garan (NASA). Los tres cosmonautas miembros de la Expedición 28 han pasado 165 días en el espacio.

Descenso de la Soyuz TMA-21 (NASA). 

La Soyuz TMA-21 fue lanzada el 4 de abril de 2011 y se acopló al módulo Poisk de la ISS dos días después. A partir de ese momento, Samokutyayev, Borisenko y Garan pasaron a formar parte de la Expedición 27. La Expedición 28 comenzó el 23 de mayo con el regreso a la Tierra de la Soyuz TMA-20 y se ampliaría a seis miembros con el acoplamiento de la Soyuz TMA-02M el 9 de junio con Serguéi Vólkov, Mike Fossum y Satoshi Furukawa.

Miembros de la Expedición 28: Furukawa, Fossum, Garan, Samokutyayev, Volkov y Borisenko (NASA).
Emblema de la Expedición 28 (NASA).

Se trata del primer regreso de una Soyuz después del accidente de la Progress M-12M. El próximo lanzamiento de una nave rusa hacia la ISS tendrá lugar el 30 de octubre, cuando despegará la Progress M-13M. Si este lanzamiento sale bien, el 14 de noviembre le tocará el turno a la Soyuz TMA-22, cuyo lanzamiento estaba originalmente previsto para el 22 de septiembre. El 22 de noviembre regresará la Soyuz TMA-02M y el 26 de diciembre debe despegar la Soyuz TMA-03M.

Regreso de la Soyuz TMA-21:

Etapas:

  • 15 de septiembre (20:00 UTC): La tripulación activa el sistema de soporte vital (del módulo orbital (BO) de la Soyuz, conocido como Bloque de Purificación de la Atmósfera o BOA (Блок Очистки Атмосферы, БОА) y empieza a filtrar el dióxido de carbono de la nave a través de los filtros de hidróxido de litio.

 
  Posición de los cosmonautas dentro de la nave durante la reentrada (Paco Arnau / ciudadfutura.net).

  • 15 de septiembre (21:30 UTC): se cierran las escotillas entre el módulo Poisk (MIM-2) y la Soyuz TMA-21.
  • Comprobación de la hermeticidad de los vehículos durante una hora.
  • La tripulación pasa al módulo de descenso (SA) y activa su soporte vital tras cerrar la escotilla entre el BO y el SA. Los filtros de hidróxido de litio del SA son ahora los encargados de retirar el dióxido de carbono de la atmósfera de la nave. Además del traje de presión Sokol KV-2, la tripulación lleva unos pantalones anti-g Kentavr -debajo del traje- para hacer más llevadera la reentrada. Con el fin de prepararse para el reencuentro con la gravedad terrestre, antes de la partida los cosmonautas toman pastillas de sal y bebidas con electrolitos. Se realizan pruebas de presurización de los trajes Sokol y se baja la presión del BO 150 mm de Hg para comprobar la estanqueidad de la escotilla entre el BO y el SA.

Tripulación de la Soyuz TMA-21 (Roskosmos).
  • 15 de septiembre (23:45 UTC): el control de actitud de la ISS pasa al segmento ruso.
  • 16 de septiembre (00:34 UTC): orden de separación. La ISS desactiva el control de actitud. De esta forma, los ordenadores de la estación no intentarán compensar los movimientos debidos a la separación de la Soyuz, lo que podría provocar la colisión de ambos vehículos.
  • 00:38 UTC: comienza la maniobra de separación de la Soyuz TMA-21 del módulo Poisk al hacerse el vacío entre las escotillas de la nave y la ISS. 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 nave se separa de la ISS a 0,12 m/s mediante la acción de unos muelles.    
  • 00:41 UTC: cuando la Soyuz se encuentra a 20 metros, se encienden los motores de maniobra DPO-B1 durante 15 segundos, alcanzado unos 0,543 m/s, para alejar la nave de la ISS y no dañar así los paneles solares u otras estructuras de la estación.
  • 01:30 UTC: el control de la ISS pasa al segmento norteamericano.

  • 03:05:27 UTC: encendido de frenado a 398,5 km de altura y a 7,366 km/s durante 262 segundos para efectuar la reentrada usando 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).
Orientación de la Soyuz antes de la separación de los módulos (NASA). 

  • 03:33:24 UTC: separación de los tres módulos de la nave a 140 km de altura. Los módulos se separan unos 22,5 minutos tras el encendido (casi 24 minutos para la TMA-21) -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. 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).

  • 03:36:43 UTC: comienzo de la reentrada 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 (KSO-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. 
  • 03:45:20 UTC: 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.
  • Apertura del paracaídas principal OSP (Основная Парашютная Система, ОСП) 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).
Trayectoria del descenso (NASA). 

  • 04:00 UTC: aterrizaje cerca de Dzhezkagan. 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.

Aterrizaje de la TMA-21. Se aprecia la acción de los cohetes de combustible sólido DMP (NASA).

 
Los cosmonautas dentro de la cápsula (Roskosmos).

El comandante Samokutyayev sale de la cápsula (Roskosmos).


La tripulación en casa (Roskosmos).

La TMA-21 en la estepa (Roskosmos).


16 Comentarios

  1. ¡¡¡Atención!!!
    La Soyuz TMA-21 no es el único artefacto que regresa a la Tierra. Un satélite de propósito científico llamado UARS
    efectuará su reentrada desctructiva dentro de poco tiempo. Con un poco de suerte podremos verlo desde España cuando este a punto de incendiarse en la atmósfera (tal vez el día 23 o 24 de septiembre).

    ¡¡Por si acaso no salgan de sus casas sin el casco!! 😉

    Daniel, ¿te animas a escribir una entrada sobre este tema?

    Un saludo.

    P.D. Permanezcan atentos a:
    http://www.nasa.gov/mission_pages/uars/index.html

  2. El observatorio UARS… juas juas, era yo un jovenzuelo que estaba a punto de entrar en la universidad allá cuando lo lanzaron (1991).

    Y vuelve a casa… aunque no por Navidad.

    Le haremos un hueco en el garaje.

    La que ya no volverá será mi Beagle-2, cachis.

    Que tiempos aquellos.

  3. Por suerte ha salido todo como tiene que ser. he leido que muchos criticos varias webs han hecho leña del arbol caido por el tema del corte de las comunicaciones cortadas. tengo una pregunta que tengo rondando hace bastante sobre el tema de los nuevos cohetes rusos. ¿el energia no puede ser remozado? no era mas barato que desarrollar de cero? el tema de los Zenith laterales desarrollados en Ucrania no puede ser tanto impedimento. ¿con el poder del Energia, una capsula y un block D acoplado envuelta en una cofia en el lugar del Buran no podria circunvalar la luna? Daniel, si puedes ayudame con estas dudillas. gracias!!!!

  4. @mathusalem: y lo que te queda…

    @Bonzo: el asunto del UARS me aburre un poco (es el enésimo satélite-del-día-del-juicio-final) pero te tomo la palabra y hablaré de él cuando reentre en la atmósfera y destruya alguna ciudad 🙂

    @cienciaficciónuruuaya: la línea de montaje del Energía está muerta y enterrada, desgraciadamente. Saldría más barato hacer un cohete parecido desde cero que volverlo a construir. Pero, en el caso hipotético de que tuviésemos un cohete así, por supuesto que podríamos hacer una misión estilo Apolo 8.

    Saludos.

  5. Daniel, podrías explicar por qué quedan así en sillas los tres astronautas? Realmente me dió impresión verlos de esa manera. Con el transbordador se los veía bajando como en su casa. Gracias. Gerardo

  6. Sondasespaciales.com volverá pronto, ha sido un pequeño problema con el hosting.

    Gerardo: simplemente, porque llevan seis meses en el espacio. La mayoría de tripulantes del shuttle sólo pasaban en órbita dos semanas como mucho.

    Saludos.

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Por Daniel Marín, publicado el 16 septiembre, 2011
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