Regreso de la Soyuz MS-04

Por Daniel Marín, el 3 septiembre, 2017. Categoría(s): Astronáutica • ISS • Rusia ✎ 27

Hoy día 3 de septiembre de 2017 a las 01:22 UTC ha aterrizado la cápsula (SA, Spuskaemi Apparat) de la Soyuz MS-04 (11F732 Nº 734) al sureste de Dzhezkazgan (Kazajistán) con Fiodor Yurchijin (Roscosmos), Jack Fisher (NASA) y Peggy Whitson (NASA), miembros de las Expediciones 50, 51 y 52 de la ISS. Yurchijin y Fisher despegaron a bordo de la Soyuz MS-04 el pasado 20 de abril, mientras que Whitson partió hacia la estación espacial el 17 de noviembre de 2016 en la Soyuz MS-03. Por este motivo Yurchijin y Fisher han pasado 136 días en el espacio, mientras que Whitson los supera con 288 días en órbita. La Soyuz MS-04 ha sido la 50ª nave Soyuz que ha viajado a la estación espacial internacional.

asas
Momento del aterrizaje de la Soyuz MS-04. Se aprecia la ignición de los cuatro cohetes de combustible sólido DMP (NASA).

Tras esta misión Peggy Whitson se convierte en la mujer que ha realizado la misión espacial más largo, superando así el reciente récord de hace unos meses logrado por la italiana Samantha Cristoforetti, quien pasó 199 días y 16 horas en el espacio. También es la mujer con más experiencia en paseos espaciales (EVAs) a sus espaldas, acumulando un total de 60 horas y 21 minutos de actividades extravehiculares. Además Whitson es el astronauta estadounidense que ha realizado un vuelo espacial más largo detrás de Scott Kelly, el cual permaneció 340 días en la estación espacial. La misión de Whitson ha sido la novena misión espacial más larga (el récord absoluto lo tiene Valeri Polyakov, con 438 días a bordo de la Mir). Después de tres misiones espaciales Whitson acumula ahora un total de 665 días y 22 horas de permanencia en el espacio, un récord para un astronauta de la NASA. Otros récords alcanzados por Whitson durante esta misión son el convertirse en la primera mujer que ocupa dos veces el puesto de comandante de la ISS y la mujer de más edad (57 años) que ha alcanzado el espacio.

as
Los tripulantes de la Soyuz MS-04 durante el regreso. ¡Yurchijin no tiene cuenta de Twitter!¡Horror! (NASA).

Por su parte, Yurchijin ya acumula 673 días en el espacio tras cinco misiones. Durante su estancia en la ISS los tres cosmonautas supervisaron el acoplamiento de dos naves de carga Dragon, una Cygnus y una Progress. Whitson y Fisher realizaron dos paseos espaciales y Yurchijin uno. La misión extendida de Whitson fue posible por la reciente decisión de Roscosmos de reducir la tripulación permanente del segmento ruso de tres a dos cosmonautas.

La escotilla del módulo orbital (BO) de la Soyuz se cerró a las 18:41 UTC del 2 de septiembre y dos minutos más tarde se hizo lo propio con la escotilla del módulo Pirs donde estaba acoplada la Soyuz. La separación de la Soyuz se produjo a las 21:58 UTC y los dos encendidos para alejarse de la estación fueron a las 22:01 y a las 22:02 UTC. Una vez separada la Soyuz MS-04 dio comienzo la Expedición 53 en la ISS, con Paolo Nespoli (ESA/Italia), Serguéi Ryazansky (Roscosmos) y Randy Bresnik (NASA), siendo este último el comandante de la estación. El 13 de septiembre partirá la Soyuz MS-06 con Alexander Misurkin (Roscosmos), Mark Vande Hei (NASA) y Joseph Acaba (NASA).

sas
Peggy Whitson en el módulo Cupola de la ISS (NASA).
asa
Estancia en el espacio acumulada de astronautas de la NASA. El cosmonauta con más experiencia acumulada en total en Guennadi Pádalka, con 879 días en órbita (NASA).

Después de aterrizar la cápsula en la estepa kazaja la tripulación fue trasladada mediante helicópteros Mil Mi-8 hasta el aeropuerto de la ciudad de Karaganda, donde se celebró la tradicional ceremonia de bienvenida del gobierno kazajo. Desde allí Yurchijin se dirigió en avión hasta la Ciudad de las Estrellas (TsPK) de Moscú, mientras que Whitson y Fisher volaron en el avión de la ESA hasta el Centro de Astronautas Europeos de Colonia (Alemania) en vez de dirigirse directamente hacia Houston como es habitual. Esta medida se tomó por culpa de los daños ocasionados por el huracán Harvey en Houston y las cercanías del Centro Espacial Johnson de la NASA.

asa
Emblema de la Soyuz MS-04 (Roscosmos).

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.

asa
Los tripulantes de la Soyuz MS-04 prueban sus escafandras IVA Sokol KV2 (NASA).
asa
La tripulación de la Soyuz MS-04 (NASA).
IM 2011-11-14 a las 00.56.37
Nave Soyuz (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 isotónicas) 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 y la presencia de humos en la cabina.

asa
La tripulación de la Soyuz MS-04 a punto de cerrar la escotilla (NASA).
IM 2012-05-15 a las 20.18.03
Traje Sokol-KV2 (RKK Energía).

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 y con luces LED en las nuevas Soyuz MS).

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: módulos Zvezdá, Pirs, Poisk y Rassvet. 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 0,12-0,15 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 una o dos veces 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.

sas
Separación de la Soyuz MS-04 de la ISS (Roscosmos).

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 y por eso es tan importante comprobar que funciona. Luego la tripulación activa el acelerómetro BILU y el ordenador de la cápsula, ya que el ordenador principal de la Soyuz está situado en el PAO y se destruye en la atmósfera junto con éste.

La tripulación se preparara entonces 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.

Módulos de la Soyuz (NASA).
Módulos de la Soyuz (NASA).

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.

sas
Módulo de descenso de la Soyuz (NASA).

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 Soyuz MS-04:

36819842202_0f3ef41bfa_k

The Soyuz MS-04 returns to earth. The Soyuz MS-04 returns to earth.

36819844392_d5b168ddce_k

Aterrizaje:

DIwxhiuWAAEaN-o Expedition 52 on ISS landing 36819846732_9d5f3d2d43_k

The Soyuz MS-04 returns to earth.

La tripulación sale de la cápsula:

36803224336_9b829d233e_k The Soyuz MS-04 returns to earth

36819849142_e861cc9e6b_k

Landing of the Soyuz capsule in Kazakhstan

The Soyuz MS-04 returns to earth The Soyuz MS-04 returns to earth



27 Comentarios

  1. El aterrizaje tuvo muy buena cobertura, tanta que los periodistas están propagando la noticia (equivocadamente como es fe de su profesión) que la capsula impacto fuertemente contra el suelo y por eso el «polvo levantado por el fuerte impacto».

    1. Eso es al menos un error leve, en otro casos suelen ser mayores al decir cosas sin sentido o inventando datos absurdos (recuerdo que en un noticiero hablaron del eclipse que solo pasaba cada un billón de años ).
      La verdad es que no conozco periodista que haga publicaciones serias o sin inflar la noticia científica x.
      Y ya concluyendo Daniel ha sido uno de mis divulgadores científicos favoritos, superando con creces todos los medios de comunicación informativos de mi país

    2. Hombre lo de que impactaron fuertemente contra el suelo, se lo paso, eso al fin y al cabo un poco subjetivo… el aterrizaje de una soyuz viene a ser como un accidente de tráfico, pero con muchas medidas de seguridad jejeje
      Ahora, lo de que el polvo se debe a los retrocohetes y no al impacto… yo que se, podían haber preguntado si era normal o algo… o leer sobre el tema, pero en fin.

    1. Los paneles solares, y en general cualquier estructura no presurizada que se use en el espacio, son bastante endebles. Para que te hagas una idea, los paneles desplegables de la ISS deben de andar en algún punto entre el papel de periódico y una bolsa de plástico, en cuanto a resistencia y rigidez, hablando mal y pronto. De hecho, hay una sección que lleva diez años amarrada con bridas (literalmente) porque se empezó a desgarrar durante la primera extensión.

      Los motores, por otra parte, expulsan gases muy calientes, a velocidades muy elevadas. Un Isp de 305s viene a ser una velocidad media del escape de 2992m/s (Isp x 9.81). Aunque la presión sea muy baja en cuanto el gas abandona la tobera, no deja de ser un «viento» considerable. Aparte de los posibles daños puramente mecánicos, añádele el ataque químico de los productos de la combustión, que en combustibles hipergólicos son sustancias bastante exóticas y/o tóxicas, que viene a decir que son todavía bastante reactivas.

      Así que ni quieres que el empuje de los motores te mande un panel solar a freír gárgaras, ni en general que el escape se quede depositado en las superficies exteriores, si puedes hacer algo para evitarlo.

  2. Daniel, en internet existe el rumor de que en la Soyut va (o iba) en un kit de supervivencia un arma, que eventualmente se usaría contra fauna salvaje (supongo que osos). Para mi es una leyenda siberiana. Me subí recientemente en una soyut real, al menos eso decía la publicidad, en la Cite del Espace ( Toulouse) y allí hay poco espacio para nada, además después de varios meses puede que acabases apuntando al compañero. Pero quizás en el pasado la cosa fue distinta. También se lee que llevaban vocka (a eso si le doy crédito). ¿Qué me dices?

      1. Las cosmonautas de la Soyut ¿ llevan una TB32? Me parece un riesgo añadido innecesario. Los cosmonautas al volver prácticamente no pueden moverse ¿no es mas seguro quedarse en la capsula hasta que te saquen que llevar sustancias explosivas? Me imagino que los que caigan en el mar tendrán que llevar un lanza arpones para los tiburones

  3. Me gustaría saber como es el Checklist de los elementos que llevan en las operaciones de recepción de astronautas..
    – Equipo de Filmación – Correcto!
    – Equipo médico – Correcto!
    – Equipo de extinción de incendios – Correcto!
    – 3 Butacas para entrevistas… – Ehh. si, correcto!

    ¿En serio hay un helicóptero que se encarga de llevar los sofás?

  4. En primer lugar muchas gracias, Daniel, por esta entrada y las que llevo leyendo desde hace unos meses. Con ellas he retomado las inquietudes de mi adolescencia.
    Los cosmonautas, tras el aterrizaje, están sentados porque supongo que no se sostendrían en pie. Qué tiempo transcurre hasta que se adaptan de nuevo a la gravedad terrestre?

  5. Excelente articulo, como de costumbre. Sólo una duda: ¿uno de los cambios en la Soyuz TMA-M no era un ordenador integrado que agrupaba las funciones de los dos ordenadores que llevaban hasta entonces las Soyuz? (el principal, en el módulo de servicio, y el de reentrada en el módulo de reentrada). ¿O era un cambio futuro?

    1. Esa mejora se ha retrasado para una fecha posterior. A partir de las Soyuz TMA-M se sustituyó el ordenador central analógico Argón-16 (Аргон-16) por uno nuevo digital denominado TsVM-101 (ЦВМ-101), situado en el PAO, pero en la cápsula sigue existiendo el ordenador KS0 20M para la reentrada y aterrizaje.

      1. Hola, Daniel.

        Estás seguro de que el Argon-16 es un computador analógico? No querrás decir «discreto»? (basado en componentes discretos en lugar de microprocesadores).

        Lo que he encontrado por ahí indica que se trata de un computador digital programable, con una longitud de palabra de 16 bits y representación numérica en coma flotante. Esos son atributos de un ordenador digital.

        Como detalle curioso: nunca, jamás, ha habido un fallo en vuelo en un Argon-16.

  6. Gracias Daniel por este genial post.

    ¿Podrías en el futuro hacer un posts que hable sobre los roles y/o funciones que les otorga cada «título» que tienen los astronautas en la IIS? Me refiero a coas como «commander», etc.

  7. Excelente entrada. Muy detallada.
    Mientras leía, he pensado que toda esta complejidad no debe haber cambiado mucho en estos años. Un logro muy notable las Soyuz.

  8. Lo que más me interesaria conocer es la densidad osea de la astronauta. Es por todo conocido que nuestras Madres despues de cierta edad comienzan con problemas de descalcificación y perdida de masa osea, aunque tengan un buen estado de salud general.
    ¿Cómo habrá afectado la baja gravedad a esta dama?.
    ¿Es un tema de investigación para está misión?.
    Gracias.
    PD: lleven a sus Mamás al Medico.

Deja un comentario