Roscosmos lanzó el 18 de marzo de 2016 a las 21:26 UTC la nave tripulada Soyuz TMA-20M (11F732A47 Nº 720 o Soyuz 46S según la NASA) a bordo de un cohete Soyuz-FG desde la Rampa Número 5 (PU-5 o 17P32-5, Gagarinski Start o ‘Rampa de Gagarin’) del Área 1 del Cosmódromo de Baikonur. La tripulación estaba formada por Alekséi Ovchinin (Roscosmos), Oleg Skrípochka (Roscosmos) y Jeff Williams (NASA). Esta ha sido la última misión de una Soyuz de la serie TMA-M (11F732A47). A partir de ahora las próximas Soyuz en alcanzar el espacio serán de la familia Soyuz-MS con sistemas modernizados. La órbita inicial fue de 193 x 230 kilómetros y 51,6º de inclinación. La Soyuz TMA-20M se acopló seis horas después del lanzamiento —03:09 UTC del 19 de marzo— al módulo Poisk del segmento ruso de la ISS y los tres cosmonautas se integraron en la Expedición 47 de la ISS junto con Yuri Malénchenko (Roscosmos), Tim Kopra (NASA) y Tim Peake (ESA).

Es la primera misión espacial del comandante Alekséi Nikolaievich Ovchinin (1971), piloto militar de formación que entró a formar parte del cuerpo de cosmonautas en 2006. Para el ingeniero de vuelo Oleg Ivánovich Skrípochka (1069), antiguo ingeniero de RKK Energía que entró en el cuerpo de cosmonautas en 1997, este es su segundo vuelo espacial tras viajar a la órbita el 7 octubre de 2010 a bordo de la Soyuz TMA-01M y pasar 159 días en la ISS (el azar ha querido que Skrípochka forme parte de la primera y última tripulación de una Soyuz TMA-M). Por su parte, Jeffrey Williams (1958), piloto y astronauta de la NASA desde 1996, ya ha volado en tres misiones espaciales anteriores: STS-101 Atlantis (2000), Soyuz TMA-8 (2006), Soyuz TMA-16 (2009). Williams, que sirvió de reserva de Scott Kelly en la misión de larga duración de 340 días, superará tras esta misión el récord de permanencia en el espacio acumulado para un astronauta de la NASA. A su regreso, Williams habrá pasado un total de 540 días en órbita (14 días más que Kelly).

La Soyuz TMA-20M debe regresar el próximo 7 de septiembre tras haber pasado 172 días en el espacio. Durante este tiempo los tres cosmonautas supervisarán el acoplamiento de las naves de carga Cygnus OA-6 (26 de marzo), Progress MS-02 (2 de abril), Dragon SpX-8 (con el módulo inflable BEAM de Bigelow), Dragon SpX-9 (26 de junio), Cygnus OA-5 (27 de junio) y Dragon SpX-10 (3 de agosto). En junio Malénchenko, Kopra y Peake regresarán a la Tierra a bordo de la Soyuz TMA-19M y dará comienzo la Expedición 48 de la ISS, de la que Williams será comandante. Poco después se les sumarán los tripulantes de la Soyuz MS-01 con Anatoli Ivanishin (Roscosmos), Takuya Onishi (JAXA) y Kate Rubins (NASA).

La tripulación de reserva de la Soyuz TMA-20M estaba formada por Serguéi Ryzhikov (Roscosmos), Andréi Borísenko (Roscosmos) y Shane Kimbrough (NASA), quienes volarán en la Soyuz MS-02 el próximo septiembre.

Nave Soyuz

La Soyuz TMA es una nave de unos 7200 kg y una longitud de 7,48 metros, con un diámetro máximo de 2,72 metros y una envergadura con los paneles desplegados de 10,7 metros. Tiene capacidad para tres cosmonautas y posee un volumen habitable de nueve metros cúbicos.

La nave está dividida en tres módulos:

• Módulo orbital o de vivienda (BO, Бытовой Отсек): tiene una masa de 1300 kg y unas dimensiones de 2,98 x 2,26 metros, con un volumen habitable de 5 metros cúbicos. Tiene una única ventanilla frontal que antes se empleaba durante los acoplamientos. Dispone de dos escotillas, una lateral que se emplea en la rampa de lanzamiento para el acceso de la tripulación a la nave y otra frontal de 80 cm. Está conectado al SA mediante 12 pernos explosivos. Sobre esta escotilla frontal está instalado el sistema de acoplamiento desmontable. La escotilla está rodeada por un anillo de acoplamiento con conexiones eléctricas e hidráulicas con la ISS. En su interior se almacenan los víveres para los dos días de viaje hasta la ISS, además de contar con sistemas de soporte vital similares a los del SA. En el exterior del BO se localizan las antenas de radar del sistema de acoplamiento automático Kurs.

• Módulo de descenso (SA, Спускаемый Аппарат): tiene una masa de 2900 kg y unas dimensiones de 2,24 x 2,17 metros, con un volumen habitable de 3,5 metros cúbicos. En su interior pueden viajar hasta un máximo de tres cosmonautas durante el lanzamiento y la reentrada. Está dotado de un escudo térmico de ablación que se separa antes del aterrizaje y es la única parte de la nave que regresa a al Tierra. Se conecta con el BO mediante una escotilla de 80 centímetros de diámetro. Dispone de dos ventanillas y un periscopio para facilitar las maniobras de acoplamiento. Para poder maniobrar durante la reentrada y reducir la deceleración, dispone de ocho pequeños propulsores de 10 kgf de peróxido de hidrógeno. Tiene dos paracaídas, uno principal y otro de reserva, cada uno de ellos compuesto a su vez por cuatro cúpulas (dos paracaídas pilotos, uno de frenado y otro principal). En su base hay seis pequeños cohetes de combustible sólido (DMP) que frenan el descenso. Es capaz de amerizar en caso de emergencia.

• Módulo de servicio o de propulsión (PAO, Приборно-Агрегатный Отсек): tiene unas dimensiones de 2,26 x 2,15 metros y 2600 kg. A su vez está dividido en tres partes. Primero tenemos el módulo intermedio o PKhO (переходной отсек, ПхО), una sección no presurizada que une el PAO con el SA por 10 puntos (cinco con pernos explosivos) y donde se encuentran algunos motores de maniobra. Una sección de instrumentación presurizada, PO (приборный отсек, ПО) donde se encuentra la aviónica de la nave, incluyendo el ordenador central. Por último está la sección de propulsión (AO, агрегатный отсек) donde se encuentran los tanques de combustible hipergólico (900 kg de UDMH y tetróxido de nitrógeno), el motor principal, las baterías, los paneles solares (con un área de 10 m² y una envergadura de 10,6 m) y el radiador de 8 m². El motor principal es parte del sistema SKD, que a su vez pertenece al sistema KTDU (o KDU, Комбинированная Двигательная Установка, КДУ, «Instalación Propulsora Combinada»). El motor recibe la denominación de KTDU-80 y tiene un empuje de 316 kgf. Este motor se puede encender un total de 40 veces con una Delta-V total de 390 m/s. Además del KTDU, el PAO incluye 16 motores DPO-B de 13,3 kgf y 12 DPO-M de 2,7 kgf para control de actitud del vehículo.

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. Esta versión del mítico Semyorka fue introducido en 2001. 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.

Fases del lanzamiento:

• T-6 horas: se instalan las baterías del cohete.
• T-5:30 h: la comisión estatal autoriza el lanzamiento.
• T-5:15 h: la tripulación llega al edificio MIK-KA (Área 254).
• T-5 h: comienza la carga de queroseno en el Soyuz FG.
• T-4:20 h: la tripulación comienza a vestirse con las escafandras Sokol KV2.
• T-4 h: comienza la carga de oxígeno líquido en el cohete.
• T-3:10 h: la tripulación es autorizada al lanzamiento por la comisión estatal en una ceremonia fuera del MIK-KA. T-3:05 h: la tripulación se traslada a la rampa de lanzamiento.
• T-3 h: finalización de la carga de propergoles en el cohete.
• T-2:35 h: la tripulación llega a la rampa.
• T-2:30 h: la tripulación se introduce en la Soyuz a través del módulo orbital (BO).
• 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 a 170 km de altura y 21600 km/h.
• 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 la ciudad de Korolyov (afueras de Moscú).

Maniobras orbitales para llegar a la ISS según el TsUP:

Entrenamiento de las tripulaciones en la Ciudad de las Estrellas (TsPK):

La tripulación durante el entrenamiento en Moscú y partida a Baikonur:

Unión de la nave Soyuz con el segmento intermedio PkhO que conecta el vehículo con el lanzador en el edificio MIK-KA de Baikonur (Área 254):

Llegada a Baikonur de las tripulaciones desde el TsPK en dos aviones distintos:

Prueba de las escafandras Sokol-KV2 y primera visita a la Soyuz, con y sin escafandras:

Los cosmonautas dejan secar sus escafandras:

«Indicador de aceleración» de la Soyuz (un juguete de la hija del comandante):

Inserción en la cofia (GO):

Segunda visita de la tripulación a la nave:

Traslado de la Soyuz del Área 254 al edificio MIK-112 para integración con el lanzador Soyuz-FG:

Integración con la torre de escape (SAS) y la tercera etapa (Bloque I):

Integración con el resto del lanzador:

Preparativos para el vuelo en Baikonur:

 

Traslado del cohete Soyuz a la rampa:

El cohete Soyuz en vertical (la maniobra tuvo que ser aplazada por los fuertes vientos):

Conferencia de prensa de los cosmonautas en el Hotel de Cosmonautas:

Traslado de los cosmonautas del hotel al cosmódromo:

Presentación ante la Comisión Estatal y traslado a la rampa:

Lanzamiento:

Acoplamiento con la ISS: