Regreso de la Soyuz MS-05

El 14 de diciembre de 2017 a las 08:37 UTC la cápsula (SA, Spuskaemi Apparat) de la nave Soyuz MS-05 (11F732 Nº 736 o, para la NASA, 51S) aterrizó en Kazajistán, al sureste de la ciudad de Dzhezkazgan con tres miembros de la Expedición 53: Serguéi Ryazansky (comandante, Roscosmos), Randy Bresnik (NASA) y Paolo Nespoli (Italia/ESA). La Soyuz MS-05 se había separado previamente del módulo Rassvet del segmento ruso de la Estación Espacial Internacional (ISS), dando comienzo así la Expedición 54, que por el momento está formada por Alexánder Misurkin, Mark Vande Hei y Joseph Acaba. El próximo 17 de diciembre debe despegar la Soyuz MS-07 con Antón Shkaplerov (Roscosmos), Scott Tingle (NASA) y Norishige Kanai (JAXA), que se sumarán a la Expedición 54 dos días más tarde. A lo largo de su misión la Soyuz MS-05 ha completado un total de 2.224 órbitas y recorrido 94,7 millones de kilómetros.

La Soyuz MS-05 justo antes de que se enciendan los cohetes DMP de frenado (NASA/Roscosmos).
La Soyuz MS-05 justo antes de que se enciendan los cohetes DMP de frenado (NASA/Roscosmos).

Después de volar hasta la ciudad de Karaganda, Ryazansky se dirigió al TsPK de Moscú, mientras que Bresnik y Nespoli partieron hacia Houston. Ryazansky, Bresnik y Nespoli han pasado 138 días 16 horas y 55 minutos en el espacio desde que despegaron el pasado 28 de julio. Durante su estancia el número de astronautas del segmento estadounidense ha aumentado hasta cuatro miembros debido a la reducción de cosmonautas de Roscosmos por culpa de la crisis económica rusa, aunque en el futuro Rusia planea volver a tener tres cosmonautas en la estación de forma permanente. La tripulación de la Soyuz MS-05 ha supervisado además el acoplamiento de las naves de carga Dragon SpX-12, Progress MS-07 y Cygnus AO-8, además de la nave tripulada Soyuz MS-06. Bresnik participó también en tres paseos espaciales junto con Vande Hei y Acaba, mientras que Ryazansky realizó una actividad extravehicular acompañado de Fiodor Yurchijin.

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Paolo Nespoli (izquierda), Serguéi Ryazansky (centro) y Randy Bresnik en la Soyuz antes de salir de la estación (Roscosmos).

Con el aterrizaje de la Soyuz MS-05 se da por finalizada la misión Vita (Vitality, Innovation, Technology and Ability) de la ESA —sí, el acrónimo es muy creativo— a cargo de Paolo Nespoli. Tras este vuelo Ryazansky acumula 306 días en el espacio, mientras que Bresnik ya lleva 150 días. Nespoli les gana a ambos con 313 días en órbita, lo que lo convierte en el segundo astronauta de la ESA con más experiencia detrás de Thomas Reiter. El código de comunicaciones de la MS-05 (callsign) y, por lo tanto, el apodo de la tripulación era Boréi.

Emblema de la misión (Roscosmos).
Emblema de la misión (Roscosmos).
Paolo Nespoli a los mandos de su Tie Fighter (ESA).
Paolo Nespoli a los mandos de su Tie Fighter (ESA).

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.

Los tripulantes de la Soyuz MS-05 prueban sus escafandras IVA Sokol KV2 (NASA).
Los trajes Sokol KV2 (ESA).
Los tripulantes de la Soyuz MS-05 prueban sus escafandras IVA Sokol KV2 (ESA).
Los tripulantes de la Soyuz MS-05 prueban sus escafandras IVA Sokol KV2 (ESA).
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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.

La tripulación de la Soyuz MS-04 a punto de cerrar la escotilla del BO (NASA).
La tripulación de la Soyuz MS-04 a punto de cerrar la escotilla del BO (NASA).
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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.

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.

Trayectoria de reentrada.
Trayectoria de reentrada.

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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-05:

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Rescate de la tripulación:

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Ceremonia de bienvenida en la ciudad de Dzhezkagan:

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Llegada de Ryazansky a Moscú:

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27 comentarios

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Martínez el Facha Martínez el Facha

El control de calidad ya no es lo que era!

Descuidando detalles importantes como este se arriesgan a que fracase la misión.

Que espavilen los ingenieros de sombreros de Roscosmos.

*****

Daniel, nos vas a convertir en expertos en el funcionamiento de las Soyuz. Magníficos detalles y amena redacción de lo que podría ser un rollo técnico en otras manos.

Yoni Yoni

En los últimos años han sido vari@s l@s astronautas italian@s que han participado en misiones ESA a la ISS, mientras ni me acuerdo ya de cuando “subió” nuestro Pedro Duque (digo nuestro pues ambos dos hemos nacido en Hispania).
¿Motivo? Supongo que será cuestión del dinero aportado por cada país. Agradezco alguna luz sobre el criterio de selección que se sigue en la (s)elección de los representantes europeos.
Salud

Raúl Naranjo Raúl Naranjo

Pedro Duque se salió del cuerpo de astronautas y volvió en 2011, pero los astronautas antiguos y los del 2008 ya tenían y tienen sus plazas ocupadas.

anónimo anónimo

Además, el país de origen del astronauta tiene que pagar su parte del coste de la misión. Y no veo al actual gobierno con ganas de gastar dinero en este tipo de actividades.

Juancho Juancho

Duque lo ha explicado en varias conferencias.

No hay astronautas españoles porque el gobierno español no mueve un dedo para ello. Dentro de Europa, el quién sube es una moneda de cambio más con la que negociar entre países y España siempre regala esa moneda.

Es lo que hay.

JulioSpX JulioSpX

Off topic: el viernes 15 de Diciembre, SpaceX lanzó la carga CRS-13 hacia la estación espacial internacional. En esta ocasión como lo hizo con otra carga para la EEI, utilizo un falcón 9 reciclado. El punto de aterrizaje fue casi el mismo que el de despegue (a pocos metros)

Alb. Alb.

Una pregunta.
Los cosmonautas llevan trajes espaciales, que entre otras especificaciones estan diseñado para soportar los bruscos cambios de temperatura del espacio. Donde la temperatura puede variar de 120 grados bajo cero en la sombra a 120 grados sobre cero al sol.

¿Por que se tapan con una manta?

Sergio Costas Sergio Costas

En realidad, esos trajes que llevan no son “trajes espaciales”, sino “simples” trajes presurizados, para el supuesto de que se produzca una despresurización de la cápsula. Lo único que garantizan es que mantendrán la presión necesaria en su interior para permitir al astronauta respirar y demás, pero se supone que permanecen en todo momento dentro de la cápsula, donde no les da el sol directamente, por lo que ese no es un problema.

Sin embargo, por lo que leí en el libro “Soyuz, a universal spacecraft”, existe una cubierta que, añadida por fuera de un Sokol, permite usarlo para actividades extravehiculares en caso de emergencia, precisamente por añadirle aislamiento térmico :-O

Daniel Marín Daniel Marín

Realmente no es que exista una cubierta para los Sokol, sino que los Sokol son muy parecidos a la parte interior de un traje Orlán (o Berkut), así que sería sencillo crear un traje EVA dependiente (con conexiones) a partir de un Sokol.

Sergio Costas Sergio Costas

No me expliqué bien: lo que dice el libro es que esa “cubierta” existe realmente y la llevan en las misiones de la Soyuz para usar en caso de emergencia, para pasar un cosmonauta de una nave a otra mediante una EVA. Igual que el módulo orbital conserva los elementos para conectar trajes y para usarse como exclusa para EVAs, aún cuando actualmente no es necesario.

amago amago

No estarás confundiendo traje EVA con traje IVA? El de interior no admitirá ese rango de temperaturas. Además, el EVA para aguantar temperaturas extremas tiene que estar conectado a la unidad ¿EMU se llamaba? Con sistemas activos para control de la temperatura.

Ger Ger

Buenas, Daniel la hora de la separación del módulo no puede ser la misma que la del aterrizaje, primer párrafo (saludos y buenas noches)
Nota: Desde luego mejor equipo de revisores que el grupo no vas a tener (:D)

Jimmy Murdok Jimmy Murdok

Me has hecho reir con lo del Tie Fighter, el bueno de George o sus currelas la clavaron con el diseño! Algo si que hubo de Sci Fi en la opereta de fantasía espacial

Mortadelo y Filemón Mortadelo y Filemón

La cápsula es una campana de 2’20 de diámetro por 2’10 de altura. En el espacio interior de esa campana viajan 3 personas. No apto para claustrófobos.

U-95 U-95

Perdon que lo comente, pero si no lo digo reviento: Por fin he conseguido ver la ISS, aunque sea a simple vista -dudo mucho que a la velocidad a la que se mueve pudiera haberla enfocado con el telescopio con el aumento suficiente para poder verla como mas que una estrella-.

Hay que reconocer que brilla bastante, aunque lo vaya perdiendo al acercarse al horizonte.

Pacou Pacou

En una de las primeras fotos, la que los astronautas se prueban los sokol, me ha encantado descubrir que, justo encima de la cabeza de Ryazansky, se puede observar un pequeño recuerdo al berciano Fernando Caldeiro.

Por otra parte, subscribo al 100% el comentario de Martínez el Facha: “Daniel, nos vas a convertir en expertos en el funcionamiento de las Soyuz. Magníficos detalles y amena redacción de lo que podría ser un rollo técnico en otras manos.”

Pacou Pacou

…Ryazansky llega a Moscú muy sonriente, pero por el gesto de la tovarich que le coge del brazo, parece más bien que se lo lleven directamente a Siberrria…

korui korui

Guau, tremenda entrada y totalmente inesperada, anda que no tenía yo ganas de leer una descripción pormenorizada de los procedimientos “rutinarios” de la Soyuz, de todas las actividades que realizan antes de la reentrada.

Muchas gracias por la entrada Daniel.

Damián Damián

No me canso de leer todos estos detalles que tan magistralmente proporciona Daniel.
Estos aterrizajes de la Soyuz ya son rutinarios, pero es increible seguir el complejo (y por demas, siempre riesgoso) proceso de hacer llegar a la tripulación sana y salva a tierra.
gracias del tamaño del cosmos !

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