Tal vez la parte más peligrosa y más aterradora del vuelo Soyuz llegue al final, con el ardiente reingreso a la atmósfera, seguido de un toque de aterrizaje que, según muchos miembros de la tripulación que lo han experimentado, nominalmente solo puede llamarse suave. La historia temprana de la nave espacial fue puntuada por dos accidentes fatales durante el aterrizaje de lasmisiones Soyuz-1 y Soyuz-11, que se cobraron la vida de cuatro cosmonautas. Sin embargo, después de 1971, la Soyuz ha traído a casa a todos sus pasajeros, a pesar de algunos incidentes estresantes.
Una imagen rara muestra el reingreso de la misión Soyuz TMA-13M desde el punto de vista de la tripulación en el interior. Un astronauta europeo Alexander Gerst está disfrutando de la vista.
Desacoplamiento de la estación
Para todas las misiones Soyuz a estaciones espaciales, el regreso a la Tierra comienza con el desacoplamiento. Antes de su salida de la avanzada en órbita terrestre, los miembros de la tripulación realizan pruebas del sistema de control de movimiento en la Soyuz. La tripulación luego aborda el vehículo y cierra las escotillas que conectan el vehículo de transporte y la estación, seguido de controles de fugas en el puerto de atraque. La escotilla entre el Módulo de descenso y el Módulo de habitación también está cerrada y todos los miembros de la tripulación, vestidos con trajes de lanzamiento y entrada de Sokol, toman asiento dentro del Módulo de descenso.
En la Estación Espacial Internacional , ISS, el desacoplamiento normalmente se lleva a cabo durante la órbita final (14 o 15) de un día en particular, aproximadamente 3.5 horas antes de un aterrizaje programado en la Tierra. Después de abrir los ganchos del mecanismo de acoplamiento , los empujadores de resorte en el puerto de acoplamiento dan a la nave espacial aproximadamente 0,12 metros por segundo en un movimiento relativo lejos de la estación. La tripulación supervisa la estación a través de una cámara externa en la Soyuz y se asegura de que el barco permanezca en vuelo estable mientras se aleja del puesto de avanzada.
Aproximadamente tres minutos después del desacoplamiento, con las dos naves espaciales a una distancia de 20 y 30 metros, la Soyuz generalmente realiza un disparo de ocho segundos de sus propulsores de control de actitud DPO-B que entregan entre 0,4 y 0,5 metros por segundo en el cambio de velocidad para alcanzar una distancia segura de la ISS. Una maniobra similar de 15 segundos se lleva a cabo alrededor de un minuto después para garantizar que la nave no se reencuentre con la estación nuevamente después de una órbita.
Maniobra de frenado
Después de dos horas y media de vuelo en solitario, cuando la Soyuz se encuentra a aproximadamente media órbita de su lugar de aterrizaje, la nave se orienta primero en preparación para una maniobra de frenado, normalmente realizada en el Pacífico sur y el Atlántico, cerca del extremo sur. de america del sur. A diferencia de una corrección de órbita habitual, el control de la misión envía un comando de radio de "descenso" a la nave espacial antes de la maniobra. Además, una batería de respaldo está enchufada en la batería amortiguadora principal, para darle a la embarcación el máximo de "jugo" durante el resto del vuelo.
Una vez que el barco vuela primero, la cubierta del motor se abre y el motor principal dispara en contra de la dirección del vuelo por menos de cinco minutos. La maniobra de frenado se puede realizar en un modo totalmente automático o puede ser iniciada manualmente por la tripulación, en caso de una emergencia. Si algo sale mal, por ejemplo, la nave espacial pierde su actitud correcta, la tripulación puede abortar la maniobra y repetirla durante una oportunidad de aterrizaje de respaldo, que siempre está disponible. Además, los propulsores de control de actitud, DPO-Bs, pueden finalizar el trabajo si el motor principal se detiene demasiado pronto. Si es necesario, la tripulación puede activar esos motores y mantenerlos encendidos durante el tiempo necesario basándose en cálculos en tiempo real a bordo.
Si la nave no puede alcanzar el lugar de aterrizaje planificado, la tripulación aún puede regresar a la Tierra con el uso del llamado Modo 14, que se actualiza constantemente cuando la nave está dentro del rango de estaciones terrestres .
Separación de módulos
Basándose en el comando de "descenso", el sistema de control de vuelo a bordo de la Soyuz activa la secuencia para la separación de los módulos de la nave espacial tan pronto como detecta que la maniobra de frenado se ha completado.
En preparación para la división de los módulos , se desprenden las líneas de cables externos que conectan las tres secciones principales de la nave y los seis pétalos de las capas de protección térmica en el Módulo de Descenso , SA. Elmódulo de habitación se despresuriza, mientras que los miembros de la tripulación en el módulo de descenso cierran las viseras en sus cascos.
Cuando la nave espacial se encuentra en la posición correcta, el Módulo de Alojamiento, BO y el Módulo de Instrumentos, PAO , se separan del Módulo de Descenso . Durante un aterrizaje nominal, la separación de tres módulos se realiza a una altitud de 140 kilómetros sobre la Península Arábiga. El módulo de descenso con la tripulación se dirige al aterrizaje, mientras que los otros dos compartimentos se queman en la atmósfera.
Para asegurarse de que los módulos se separen antes de ingresar a la atmósfera, hay un sistema de respaldo cuádruple.Durante un vuelo nominal, las computadoras a bordo del sistema de control de vuelo, SUDN, emiten el comando de separación automáticamente. Si esto no funciona, un temporizador de programación de copia de seguridad debe activar la llamada Secuencia nº 11 para activar la separación, también de forma automática.
Si estos dos sistemas automatizados no funcionan, el equipo puede iniciar el proceso desde su consola en la cápsula.
Como último recurso, las señales de los sensores térmicos en la cola del vehículo detectarán el aumento del calor proveniente de la fricción creciente de la atmósfera de la Tierra a medida que la nave espacial desciende y desencadenará la secuencia de separación, aunque tendrá lugar más tarde de lo habitual.
Justo después de la separación, se activa una radio PRD VHF dual a 121.5 megahercios a bordo del Módulo de Descenso.
Reingreso a la atmósfera.
En condiciones normales de vuelo, el Módulo de Descenso ingresa a la atmósfera de la Tierra bajo un ángulo de 1.35 grados hacia el horizonte local, a una altitud de alrededor de 100 kilómetros sobre la superficie de la Tierra. Al mantener su ángulo de inclinación correcto, la cápsula puede generar cierta elevación aerodinámica, lo que hace que la trayectoria de retorno sea menos pronunciada y someta a los miembros de la tripulación a menos g-cargas de las que experimentarían en un descenso balístico.
Aún así, todos los miembros de la tripulación de Soyuz deben estar preparados para el modo de retorno balístico (conocido como BS en ruso), en caso de emergencia, como una falla del control de vuelo o el sistema de control de actitud.
En cualquier caso, la cápsula se desacelera bruscamente cuando se encuentra con la densa atmósfera. Aproximadamente tres minutos después de la separación del Módulo de descenso, la fricción del aire hace que se quemen las capas ablativas de la cápsula, mientras se forma una burbuja de plasma alrededor de la nave espacial, lo que hace que las comunicaciones con las estaciones de control terrestre sean prácticamente imposibles durante unos cinco minutos y 40 segundos, lo que Es lo suficientemente largo como para que la cápsula descienda desde una altitud de 90 kilómetros a solo 35 kilómetros.
El sistema de control de vuelo proporciona el rollo de la cápsula para ajustar la trayectoria de aterrizaje. Los ángulos de giro particulares se calculan mediante el instrumento KSO20M o pueden ser inducidos por la tripulación basándose en las indicaciones de la consola de control manual, RUS. El proceso de control de balanceo concluye alrededor de un minuto antes de la activación del sistema de paracaídas.
En caso de que el control automático de la trayectoria de aterrizaje sea imposible, pero otros medios para maniobrar la cápsula siguen funcionando, la tripulación todavía puede probar el modo de descenso aerodinámico o cambiar a un modo balístico.
Operación del sistema de paracaídas.
Una trayectoria de descenso final típica para la nave espacial Soyuz en Kazajstán.
Aproximadamente tres minutos después de salir del plasma y alrededor de 15 minutos antes de aterrizar, la cápsula disminuye a una velocidad de 900 kilómetros por hora a una altitud de 13.5-12 kilómetros. En ese momento, la cubierta del contenedor de paracaídas se descarta y el sistema de paracaídas comienza a desplegarse a una altura de alrededor de 10,5 a 9,5 kilómetros.
Primero, se despliegan dos paracaídas piloto con áreas de 0,62 metros cuadrados y 4,5 metros cuadrados, sacando la tolva de drogue con un área de 24 metros cuadrados. El paracaídas drogue reduce la velocidad de la cápsula desde una velocidad de 230 metros por segundo a 80 metros por segundo (360 kilómetros por hora). En este punto, el paracaídas principal con un área de 1,000 metros cuadrados se abre y el paracaídas de frenado se lanza a una altura de 8 a 7.5 kilómetros.
Cuando el paracaídas principal está completamente desplegado, la cápsula de reentrada entra en un descenso estable con una velocidad de alrededor de seis o siete metros por segundo (25 kilómetros por hora). Por si acaso, un paracaídas de respaldo, la mitad del tamaño del principal, está disponible para ser desplegado desde un compartimiento separado según sea necesario.
Si todo sale según lo planeado, el sistema de control de vuelo inicia una serie de operaciones de pre-aterrizaje a una altitud de 5.8 a 5.6 kilómetros.
En primer lugar, el escudo térmico inferior de la cápsula se desecha, revelando seis motores de combustible sólido, una luz intermitente y el altímetro de rayos gamma Kaktus-2V ("cactus"). Los dos últimos dispositivos se activan de inmediato. En los lados de la cápsula, las cubiertas de las ventanas externas se caen.
La llamada Junta de Control Automático de Presión, BARD, se abre a una altitud de 5,5 kilómetros para comenzar a igualar la presión dentro del Módulo de Descenso con la presión atmosférica.
Además, las válvulas de los propulsores de control de aterrizaje SIOS se abren para dejar caer el gas de presurización y drenar el propelente de peróxido de hidrógeno restante, cuyos largos rastros de humo a veces son capturados por las cámaras de rastreo en el avión de búsqueda y rescate.
El transmisor Rassvet-M comienza a enviar señales a través de una antena en las líneas de paracaídas. Además, el sistema de absorción de impactos en las sillas cosmonauta está armado.
Finalmente, el recipiente de aire del paracaídas principal se presuriza y el aire se libera del sistema de presurización de paracaídas de respaldo, mientras que los tanques del sistema de rescate, KSS, (que bombean aire a los trajes de los cosmonautas) están despresurizados.
Inicialmente, la cápsula desciende con su eje principal bajo un ángulo de 30 grados desde el eje vertical para facilitar el enfriamiento de su superficie. A una altura de 5,2 kilómetros, y tres segundos después del drenaje del sistema SIOS, el arnés del paracaídas se desconecta de su acoplamiento al contenedor del paracaídas y, en cambio, extrae los cables de suspensión conectados a los lados de la cápsula. Este interruptor asegura la posición vertical de la nave espacial en el momento del aterrizaje.
Los motores de aterrizaje suave disparan al momento del aterrizaje.
A una altura de ocho metros, la señal de "Posadka" (aterrizaje) se ilumina en la consola de los cosmonautas ya una altitud de entre 1.1 y 0.8 metros de la Tierra, el altímetro Kaktus emite un comando para disparar los motores de frenos sólidos, DMP . El disparo espectacular tiene lugar alrededor de 0,7 metros sobre la superficie, reduciendo la velocidad de descenso de la cápsula a entre 0 y 3 metros por segundo. Una velocidad de 2 o 1,5 metros por segundo se considera promedio en el punto de toma de contacto. Las cargas estructurales en la cápsula en el momento de la cocción de DMP se cotizaron como 0.1 kilogramos. Se informó que estas cargas eran la razón principal para descartar la reutilización del Módulo de Descenso.
En caso de aterrizar bajo un paracaídas de repuesto, la velocidad de descenso podría alcanzar los 9,5 o incluso 10,5 metros por segundo, pero la tripulación todavía la puede sobrevivir.
Algunos asientos de la tripulación, que se conocen como Kazbek (Kazbek-UM en Soyuz TMA), están equipados con forros a medida para cada miembro de la tripulación. Como último recurso, la parte inferior de la cápsula también está diseñada para absorber el impacto de un impacto particularmente malo.
Operaciones post-aterrizaje
Después del aterrizaje, los cables que sostienen el paracaídas se cortan para evitar que la cápsula sea arrastrada por el viento, sin embargo, la embarcación todavía ocasionalmente termina de lado con sus pasajeros agotados colgando de sus cinturones de seguridad. Mientras tanto, las válvulas del sistema de respiración se abren en la nave espacial.
Unos ocho minutos después del encendido de los motores de aterrizaje suave, se emite un comando automático para desechar la tapa que cubre una de las tres carcasas de la antena ABM-279. Si la cápsula está de lado, también se despliega una de las tres antenas ubicadas en la posición más alta. Alternativamente, el mismo comando para desplegar antenas puede ser emitido por la tripulación antes. En caso de un aterrizaje acuático, la tripulación tiene cinco minutos para anular la liberación de las antenas en la parte inferior de la cápsula.
Ambos transmisores de VHF que operan a 121.5 megahertz y radios de onda corta, que trabajan a 8.364 y 18.060 megahertz, envían sus señales a través de la antena para ayudar a los servicios de rescate a ubicarse en la cápsula.
Si la tripulación sale de la cápsula antes de la llegada del personal de rescate, los cosmonautas pueden desplegar su propia antena de onda corta ABM-281, operando a 8.364 y 18.060 megahertz.
A partir de 2016, las señales del sistema de navegación autónomo, ASN, enviadas al control de la misión a través de dossatélites de retransmisión de datos de Luch , también podrían usarse para identificar el sitio de aterrizaje por parte del equipo de búsqueda y rescate.
Debido a que los dos de los seis motores de aterrizaje suave a bordo del Módulo de Descenso están formados por dos secciones y solo una de esas secciones se dispara durante el aterrizaje nominal, el personal de recuperación debe extraer las cargas vivas restantes de los motores. Luego, los especialistas queman el propelente sólido en la estepa, a una distancia segura de la cápsula y otros miembros del personal de búsqueda.
Planeando el aterrizaje
Un museo de copia del módulo de descenso después del aterrizaje.
Soyuz puede aterrizar con una precisión de solo 28 kilómetros (con una probabilidad de 0.9997), en el modo de descenso aerodinámico automatizado, AUS, relativo al centro del área de aterrizaje proyectada.
La razón principal de una precisión tan baja es la susceptibilidad del aterrizaje del paracaídas a los vientos. Además, en caso de un retorno balístico, la cápsula puede llegar hasta 600 kilómetros por debajo del sitio de aterrizaje principal para el modo aerodinámico.
Como resultado, todos los desembarques de Soyuz deben planificarse en áreas planas y abiertas sin estructuras, ríos o incluso árboles. Un total de 13 áreas actualmente cumplen con todos los requisitos para el aterrizaje de Soyuz.Irónicamente, todos estos sitios están en Kazajstán y ninguno de ellos está en Rusia.
Al planificar los aterrizajes de Soyuz, los ingenieros generalmente intentan colocar la nave espacial en el área más preferible durante la primera o segunda órbita del día, a medida que la nave espacial se desplaza en el arco ascendente de la órbita de sur a norte.
Si esto es imposible, bajan la lista de 13 sitios, de acuerdo con su orden de prioridad. Si nada funciona, los administradores de la misión pueden solicitar una corrección de la órbita o extender la misión para garantizar que la trayectoria de la órbita final pase por el lugar de aterrizaje deseado.
Un resumen de un aterrizaje típico de Soyuz:
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