Fuga de refrigerante en el espacio: ¿qué pasará con la Soyuz MS-22?

Por Daniel Marín, el 20 diciembre, 2022. Categoría(s): Astronáutica • ISS • Rusia • Soyuz ✎ 141

El pasado 15 de diciembre de 2022 alrededor de la 01:00 UTC, los cosmonautas Serguéi Prokopyev y Dmitri Petelin se preparaban para salir al exterior de la Estación Espacial Internacional (ISS) con el fin de llevar a cabo la actividad extravehicular VKD-56. La esclusa Poisk ya estaba casi despresurizada cuando el destino quiso que, justo cuando estaban listos para abrir la escotilla, comenzase de forma inesperada una fuga de líquido refrigerante en el módulo de propulsión (PAO) de la Soyuz MS-22 —bautizada Konstantín Tsiolkovsky—, precisamente la nave que había llevado al espacio a ambos cosmonautas el 21 de septiembre. Lógicamente, el paseo espacial fue cancelado y, tras unas horas, los dos cosmonautas regresaron al interior de la estación. En una escena que parecía sacada de la película Apolo 13, desde los controles de la ISS en Houston y Moscú observaron con preocupación como la fuga continuaba imparable y solo se detuvo cuando se hubo vertido al vacío todo el fluido.

El brazo ERA europeo cerca de la Soyuz MS-22 (NASA).

Pero, ¿qué es lo que se vertió al exterior? Los enormes contrastes de temperatura encontrados en el espacio, sumado al hecho de que el vacío es un aislante muy bueno, provocan que toda nave espacial requiera de un sistema de control de temperatura. En el caso de la Soyuz, este sistema se denomina SOTR (СОТР) por sus siglas en ruso, y regula la temperatura de la nave con el fin de mantenerla bajo unos parámetros determinados, no solo de cara a la supervivencia de la tripulación, sino también para que los sistemas electrónicos y los propulsores puedan funcionar adecuadamente. Para eliminar el exceso de calor el SOTR usa dos conjuntos de radiadores situados en el módulo de propulsión (PAO) de la Soyuz, fácilmente reconocibles por ser la única parte de la nave que no está cubierta por mantas térmicas (EVTI) oscuras, sino que tiene un color blanco radiante. Las naves espaciales emplean fluidos que tengan buenas propiedades de transferencia de calor y punto de fusión bajo para transferir el calor hasta los radiadores, pero el problema es que estos fluidos suelen ser tóxicos, por lo que en las naves tripuladas hay varios circuitos: el primario, conectado a los radiadores, y un secundario que lleva alguna sustancia menos tóxica.

Módulo de propulsión (PAO) de la Soyuz, indicando la posición de los radiadores (NASA/Roscosmos).
La parte blanca corresponde a los radiadores de la Soyuz (NASA).

Por ejemplo, en el caso de la ISS el refrigerante del circuito primario es amoniaco y el secundario, empleado en los módulos presurizados, es agua. La Soyuz tiene un sistema activo con tres circuitos: el primario externo, KNR (КНР), el interno KZhO (КЖО) y el usado cerca de la tripulación KOK/KVO (КОК/КВО). Estos circuitos están integrados en el sistema de control activo de la temperatura del SOTR y son pneumo-hidráulicos, por lo que incluyen una serie de bombas y válvulas (el SOTR también incluye un sistema activo por refrigeración mediante aire en las zonas presurizadas y uno pasivo con mantas térmicas EVTI). El KOK/KVO emplea agua y se utiliza en la cápsula (SA) y el módulo orbital (BO) de la Soyuz. El sistema KZhO, además de refrigerar la cápsula y el BO también se encarga de mantener la temperatura de los motores y lleva como fluido refrigerante Triol, una mezcla de agua y 30% de glicerina. Sin embargo, la fuga se produjo en el circuito externo, el KNR, encargado de regular directamente la temperatura del compartimento presurizado PO del PAO donde está el ordenador principal de la Soyuz. Desde los tiempos de la estación soviética Mir, el fluido refrigerante de los circuitos primarios era una sustancia denominada PMS-1,5r (ПМС-1,5р), que también está presente en los módulos del segmento ruso de la ISS, una mezcla de dos compuestos orgánicos con silicio. Sin embargo, desde hace años se usa indistintamente en las Soyuz y Progress otra sustancia denominada LZ-TK-2 (ЛЗ-ТК-2), una disolución que tiene como base el hidrocarburo 2,2,4-trimetilpentano (isooctano). De acuerdo con fuentes del foro Nóvosti Kosmonavtiki, no confirmadas, la Soyuz MS-22 lleva unos 34 kg de LZ-TK-2 en el PAO. O, mejor dicho, llevaba.

Sistema SOTR de la Soyuz dividido en los tres módulos: BO, SA y PAO (derecha). En azul oscuro el circuito KNR donde se produjo la fuga (RKK Energia/Roscosmos).
Los dos hidrocarburos que lleva la mezcla PMS-1,5r. Aunque esta sustancia se emplea en los módulos del segmento ruso de la ISS, aparentemente no es la presente en la Soyuz MS-22 (RKK Energia).
El isooctano es el componente principal del refrigerante LZ-TK-2 de la Soyuz MS-22 (Wikipedia).
La Soyuz MS-22 acoplada al módulo Rassvet de la ISS (NASA).

¿Y qué pasa ahora? Como hemos indicado, la fuga se produjo en el circuito primario, por lo que el interior de la zona presurizada de la Soyuz no se ha visto inundada por sustancia tóxica alguna. Los días siguientes a la fuga se estudió de cerca la zona de la fuga, usando para ello los brazos robots ERA y Canadarm 2 de la ISS (aunque Roscosmos no ha publicado ninguna de las imágenes obtenidas). El jefe de Roscosmos, Yuri Borísov, declaró el 19 de diciembre que el agujero tiene un diámetro de 0,8 milímetros —probablemente sea una confusión de unidades y sean 0,8 centímetros— y que no se aprecian otras zonas afectadas en la Soyuz. Suponiendo por tanto que la fuga esté limitada al circuito primario del SOTR, ¿cuál es el problema? Pues que sin este circuito la temperatura de la nave puede subir peligrosamente por encima de los límites tolerables para los sistemas y la tripulación (por ejemplo, el ordenador TsVM-101 de las Soyuz TMA-M no podía superar los 40 ºC). Puesto que la Soyuz MS-22 ya está acoplada a la ISS, solo necesita regresar a la Tierra con la tripulación, una maniobra que, suponiendo que no haya ningún problema, requiere unas tres horas de funcionamiento autónomo. ¿Puede aguantar la MS-22 el viaje de regreso sin que se disparen las temperaturas? Por ahora, no está claro. Borísov ha anunciado que el próximo 27 de diciembre Roscosmos tomará una decisión sobre el destino de la nave. Mientras, en el interior de la Soyuz ya se han alcanzado temperaturas de 40 ºC, pero el régimen térmico de la nave acoplada a la estación, con la mayoría de sistemas apagados, es muy diferente al de un vuelo en solitario. Por si acaso, se han probado algunos propulsores de maniobra del sistema DPO y han funcionado correctamente.

Situación de la Soyuz MS-22 en la ISS (NASA).
Desde esta perspectiva de la MS-22 se ve la zona del PAO donde tuvo lugar la fuga (Roscosmos).

Si en el peor de los casos, Roscosmos y la NASA —no olvidemos que en la MS-22 también viaja un astronauta estadounidense, Frank Rubio— deciden que la nave no es segura, habría que enviar la Soyuz MS-23 sin tripulación como vehículo de rescate. Borísov ha dejado claro que, en todo caso, la Soyuz MS-23 no despegará hasta el 19 de febrero, como muy pronto. Esto implica que durante dos meses tres miembros de la tripulación de la ISS no tendrán un vehículo de emergencia en el que regresar a la Tierra si algo ocurre con la estación, una situación relativamente grave (ya sería casualidad que justo ahora surgiese una emergencia de este tipo, algo que no ha ocurrido nunca, pero, ya sabes, Murphy acecha siempre). Y no, los tres cosmonautas de la MS-22 no pueden usar la Crew-5 de SpaceX porque no tienen ni las escafandras ni esta nave está equipada con asientos para ellos (la parte superior de los asientos Kazbek de la Soyuz se puede mover a otra Soyuz, pero no a una Dragon, y menos aún todo el asiento). Del mismo modo, enviar la Crew-6 como vehículo de rescate no serviría de nada, por ahora, porque tampoco puede despegar antes del 19 de febrero, así que no otorgaría ninguna ventaja en el calendario (ni que decir tiene, esta opción es políticamente inaceptable para Rusia ahora mismo). Y la Starliner no estará lista hasta abril.

Soyuz MS-22 llegando a la ISS (NASA).
La Soyuz MS-22 acoplándose a la ISS. Se ve la zona, abajo, donde se produjo la fuga (Roscosmos).

Hay que enfatizar que ni EE.UU. ni Rusia tienen una ‘nave de emergencia’ lista para despegar en cualquier momento (China sí tiene una Shenzhou preparada para ir a la Estación Espacial China, pero también es cierto que la CSS tiene menos sistemas redundantes que la ISS). También se ha generado algo de polémica un tanto extraña sobre si la Soyuz MS-23 no será capaz de acoplarse automáticamente sin tripulación, algo que no alcanzo a entender teniendo en cuenta que la Soyuz MS-14 se acopló con la ISS en agosto de 2019 sin nadie a bordo. Bien es cierto que las Soyuz no disponen de sistema de control remoto TORU como ‘plan B’ para los acoplamientos como sí tienen las Progress, pero en principio no hay nada que impida que la MS-23 se acople con la ISS sin nadie dentro. En cuanto a la causa del accidente, Roscosmos ha declarado que podría ser el impacto de un micrometeorito o de un pedazo de basura espacial. Podría, pero también podría ser otra cosa (Roscosmos tiene una tendencia a echarle la culpa a los fallos a la basura espacial). Todavía es pronto para sacar conclusiones. El 27 de diciembre sabremos qué les espera a los cosmonautas de la Soyuz MS-22.

Referencias:

  • https://www.roscosmos.ru/38641/
  • https://tass.ru/kosmos/16631829


141 Comentarios

  1. Un comentario quisquilloso, que justo los discutía con una amigo recientemente. Estrictamente se trataría de micrometeoroide, no de micrometeorito, verdad? Ya que un meteorito es un meteoroide que entra en la atmosfera y alcanza la superficie…

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    1. No creo. Isma algún comentario muy, muy puntualmente sí recuerdo que haya hecho, pero para agradecer a Daniel la participación en algún directo o cosas así, si mal no recuerdo.

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  3. o no lei bien, o no lo explicaro….

    en EL CASO, de que la soyuz no pueda ser operada para regresar a tierra (SUPONIENDO que la temperatura se eleva, y no deja operar los sistemas correctamente) (SUPONGO que los astronautas probaran todo esto estando unidos a la ISS, «por las dudas»)

    que sucedera con la soyuz? quedara «ahi»… unida permanentemente a la iss?

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    1. No lo creo en absoluto. Si la Soyuz se revela finalmente como inutilizable (para tripulación), creo que la lanzarán destructivamente contra la atmósfera… quizá aprovechando para llenarla de basura de la estación y así matar dos pájaros de un tiro.

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    2. Esa es otra cosa que habría que hacerse mirar, porque este cohete falla más que una escopeta de feria y además para tender más a fallar cuando lleva satélites de interés militar, mire usted que cosas

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  6. Shenzohu al rescate. Lanzada además por un Vega.
    Me preguntaba si por evitar el bochorno político de tal escenario se arriesgarían lo indecible con una Gaganyan india todavía en pruebas o incluso con un accidente mortal de muy pocos exitosos. Que año se lanza¿aunque sea la primera prueba? Añadan si cabe más suspense al hecho que probablemente sea una nave para 2

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    1. Buena curiosidad!
      Y buena vista Pelau por lo de que está a unos años luz, pero de Canarias, ji, ji…
      😉Se debe ver mejor desde Canarias, una hora antes que en la Península.
      «Es veu d’una hora abans»
      (en realidad la noche les aparece después. Pero no en el juego de palabras)

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      2. Pensé que era una broma, pero no entendía si era para eentretener con ciencia ficción, o llamar la atención por algún interés o motivo que no capté 🤔🤷‍♂️

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          1. A propósito de Rama y todo lo que habíamos charlado de naves centrífugas y demás.

            En la novela de Clarke, Rama tiene 50 x 10 km, con un espesor de pared de 1 km.

            Bajando un orden de magnitud (o sea, 1/10), ¿una nave tipo Rama de 5 km de longitud por 1 de diámetro, por ejemplo, excavada en un asteroide alargado, sería especialmente prohibitiva (ingenierilmente hablando)? ¿Se podría poner a rotar a una velocidad cómoda para una gravedad artificial de alrededor de 0.8-1g con las energías actualmente posibles con nuestra tecnología? ¿Requeriría un enorme esfuerzo de propulsión para, por ejemplo, convertirla en un Cycler Marte-Tierra, o sería asumible para nuestra tecnología actual (dinero a parte)?

            Creo que habíamos hablado (he perdido varios marcadores, entre ellos los de las calculadoras Spin que enlazaste, y solo encuentro basura) que a una nave de unos 200 metros de diámetro le bastaría con 2 o 3 revoluciones por minuto para alrededor de 1g. Si no recuerdo mal. Supongo que con 1 km de diámetro, sería necesaria una rotación bastante menor.

            ¿Cuántas personas crees que podrían viajar en ella de forma sostenible (quiero decir, sin llenar el interior de asientos, vamos, moviéndose libremente por su interior)?

          3. Sobre lo demás… bufff… no me atrevo a especular más de lo que ya lo hizo Gerard O’Neill… te paso con él, pues 😀

            En esta histórica entrevista…
            https://youtu.be/DM88sUBTTRM

            …en el instante 16:02 habla de unas 10 mil personas, refiriéndose a dos cilindros «model one» (5 mil personas en cada uno), que en el instante 6:12 los mesura como de unas 1000 yardas (914,4 metros) de largo por 200 (182,9 metros) de diámetro.

            Teniendo en cuenta que esos cilindros no son exactamente «naves» sino habitáculos orbitales, supongo que podemos escalar linealmente esas estimaciones de O’Neill sin errarle más que por un cero para arriba o para abajo 😉

            Asumiendo que las estimaciones de O’Neill son «buenas», claro está 🙂

          6. ¡Gracias por la calcu!

            No me refería a un Cilindro O’Neill, que debe ser construido de cero, sino a usar algo ya existente, como ahuecar un asteroide rocoso sólido, o centrifugar un asteroide «pila de escombros» como ésta propuesta:

            https://es.gizmodo.com/astrofisicos-proponen-convertir-asteroides-rocosos-en-e-1849902628

            Concretamente, tenía en mente el primer tipo por quedar cerrado por los extremos y porque según el sistema de vaciado del interior que se emplee, podría usarse la materia sobrante como propulsor para modificar la órbita. Me imagino fundir el interior con plasma o incluso algo parecido a un motor cohete, y que los gases provocados por la fusión del material vayan saliendo por un orificio en un extremo y actuando como impulsor (ida de la olla, ya… ¿o no tanto?).

            La pregunta venía a si TECNOLÓGICAMENTE (sin contar dinero, geopolítica y demás), tenemos artilugios y capacidad (contemos como posible con la StarShip, New Armstrong, CZ-9 y compañía) la capacidad de emprender algo así.

            Yo creo que sí, que tenemos la tecnología suficiente como para ahuecar un asteroide y modificar su órbita (ya aligerado de gran parte de su masa interior), aunque habría que ver el tiempo que tardaría. Repito: la TECNOLOGÍA suficiente, no las ganas, ni el dinero, ni la voluntad, ni la disposición, ni la colaboración internacional, ni nada. Digo exclusivamente TECNOLOGÍA.

          7. @Pelau
            @Erick
            ¡Gracias a uds. mas bien!, siempre leer aqui los articulos de Daniel y despues leer sus comentarios es como ver una buena pelicula/serie y al finalizarla escuchar sus opiniones, teorias e hipotesis, ¡siempre sale uno muy enriquecido al leerlos!.
            @Noel
            Ya que vamos de videos y Sci-fi, aqui la entrada de Daniel dedicada a Wanderers a poco de salir https://danielmarin.naukas.com/2014/11/30/wanderers-un-corto-sobre-la-exploracion-espacial/ en el minuto 2:05 puedes ver un concepto de asteroide «oneilizado». Saludos.

    2. Pelau, leyendo este comentario tuyo que se me había pasado leer, pues no sabía que la «discución» había llegado tan lejos, me siento como un hombre de las CAVERNAS…

      Eres muy grande Pelau, como me gustaría leerte más a menudo, y tener una lista de todas esta obras tuyas de manera ordenada…para disfrutar cada vez que pueda…

      Si ojalá tuvieras un blog, o participaras en Sonditas 😉

      Solo puede decir que INSPIRAS y mucho a los «pelaos» como yo, que nos demos cuenta, que no sabemos NA de NA…pero que bonito es aprender de gente como tú o Daniel…

      Un saludo humilde…

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      1. Ella dice que no sabe si está relacionada con Werner Heisenberg…

        ethz.ch/en/news-and-events/eth-news/news/2017/06/gravity-researcher-in-search-of-weightlessness.html

        «…The family tree does not provide a clear answer…»

        https://www.swissinfo.ch/ger/astronautin-eth-physik-_die-schwerkraftforscherin–die-von-der-schwerelosigkeit-traeumt/46374104

        «Obwohl sie sich fachlich der Gravitation widmet, und das auch in ihren Quantenimplikationen, ist Lavinia Heisenberg nicht sicher, ob sie mit Werner Heisenberg…»

        «Aunque técnicamente se dedica a la gravitación, incluso en sus implicaciones cuánticas, Lavinia Heisenberg no está segura de si es pariente de Werner Heisenberg…»

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  10. Pingback: La nave de rescate Soyuz MS-23 - Andromedaszn

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