Lanzamiento de la Soyuz TMA-16M: viviendo casi un año en la ISS

marzo 29, 2015

Lanzamiento de la Soyuz TMA-16M: viviendo casi un año en la ISS

Por primera vez dos astronautas permanecerán en la estación espacial internacional (ISS) casi un año. El 27 de marzo de 2015 a las 19:43 UTC despegó la Soyuz TMA-16M (1F732A47 Nº 716) a bordo de un cohete Soyuz-FG 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 Guennadi Padalka (Roscosmos), Mijaíl Korniyenko (Roscosmos) y Scott Kelly (NASA). Nunca antes había alcanzado la órbita terrestre una tripulación con tanta experiencia en vuelos espaciales.

2323 — Scott Kelly (izquierda) y Mijaíl Korniyenko pasarán once meses en la ISS (NASA).

Korniyenko y Kelly permanecerán 342 días en la ISS para investigar sobre los efectos de la microgravedad en el organismo humano. En principio la misión debía haber durado un año exacto, pero finalmente esta cifra tuvo que ser revisada para cuadrar las fechas de lanzamiento de otras misiones. La nave se acopló seis horas después del lanzamiento (01:33 UTC) con el módulo Poisk del segmento ruso de la estación.

34d — La Soyuz TMA-16M poco antes del acoplamiento vista desde la ISS (Roscosmos).

Padalka, Korniyenko y Kelly fueron recibidos en la ISS por Terry Virts, Anton Shkaplerov y Samantha Cristofoeretti, miembros de la Expedición 43. Durante los próximos seis meses Padalka, Korniyenko y Kelly supervisarán el acoplamiento de las naves de carga Dragon CRS-6, Progress M-27M, Dragon CRS-7, Progress M-28M, HTV-5 Kounotori 5 y Dragon CRS-8, así como el lanzamiento de las naves tripuladas Soyuz TMA-17M y Soyuz TMA-18M. También se encargarán del traslado del módulo PMM Leonardo desde el puerto nadir de Unity hasta el puerto frontal del módulo Tranquility.

Soyuz TMA-16M (Ficha del vuelo) — Tripulación de la Soyuz TMA-16M (www.sputnik87.wordpress.com).

ISS_Yearlong_mission_patch — Emblema de la misión de larga permanencia de Korniyenko y Kelly (NASA).

Kelly y Korniyenko formarán parte de cuatro expediciones de la ISS y no de dos como es habitual: desde la Expedición 43 hasta la 46. Los datos médicos de Scott Kelly obtenidos durante la misión se compararán con los de su hermano gemelo Mark Kelly, astronauta de la NASA ya retirado. Korniyenko y Kelly fueron seleccionados en 2012 para esta misión teniendo en cuenta parámetros tales como la edad y experiencia de vuelo previa con el fin de limitar los daños causados por la radiación recibida en órbita. Regresarán el año que viene a bordo de la Soyuz TMA-18M junto con Serguéi Volkov, mientras que Guennadi Padalka volverá el próximo 11 de septiembre en la Soyuz TMA-16M con Andreas Mogensen (ESA) y la turista espacial Sarah Brightman.

Desde los tiempos de la estación rusa Mir ningún cosmonauta ha pasado tanto tiempo en el espacio de forma continuada. En 1987 Yuri Romanenko permaneció 327 días en la Mir, un récord superado en 1988 por Musá Manárov y Vladímir Titov, los primeros seres humanos en pasar un año en órbita ininterrumpidamente (para ser más precisos, 365 días y 22 horas). Esta cifra sería superada a su vez por Valeri Polyakov, quien en 1995 vivió 437 días y 17 horas en la Mir y que actualmente ostenta el récord absoluto de permanencia en el espacio. En 1999 Serguéi Avdeyev estuvo 379 días y 14 horas en la Mir. Desde entonces nadie ha pasado más de 300 días en el espacio.

Soyuz-TMA-16M-Mission-Patch — Emblema de la Soyuz TMA-16M (NASA).

Este es el quinto vuelo de Padalka, de 56 años, quien ha participado en las misiones Soyuz TM-28, Soyuz TMA-4, Soyuz TMA-14 y Soyuz TMA-04M y es uno de los cosmonautas con más experiencia. En estos seis meses Padalka será comandante de la estación por cuarta vez (en la Expedición 44) y a su regreso batirá el récord de permanencia acumulada en el espacio con 878 días, actualmente en poder de Serguéi Krikaliov (804 días). Para Korniyenko, de 54 años, este es su segundo vuelo espacial tras pasar 176 días en la ISS en 2010, a donde llegó a bordo de la Soyuz TMA-18. Para Scott Kelly es su cuarto vuelo espacial después de las misiones del transbordador STS-103 y STS-118, así como el vuelo a la ISS a bordo de la Soyuz TMA-01M. En esta misión Kelly batirá el récord de permanencia en el espacio estadounidense, actualmente en poder del astronauta de origen español Michael Lopez-Alegria, con 215 días. También superará el récord de permanencia acumulada de EEUU, logrado por Michael Fincke, quien ha pasado un total de 382 días en órbita durante tres viajes espaciales.

Tripulación de la Soyuz TMA-16M (NASA). — Tripulación de la Soyuz TMA-16M: Kelly (izquierda), Padalka (centro) y Korniyenko (NASA).

La tripulación de reserva estaba formada Aleksey Ovchinin, Serguéi Volkov y Jeffrey Williams, quienes volarán a bordo de la Soyuz TMA-18M.

jsc2015e032661 — Tripulación de reserva de la Soyuz TMA-16M. De izquierda a derecha: Williams, Ovchinin y Volkov (NASA).

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.

IM 2011-11-14 a las 00.56.37 — Nave Soyuz TMA (ESA).

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.

Soyuz1 — Partes de una Soyuz TMA (RKK Energía).

soyuz-tma_2 — Módulos de la Soyuz (Roscosmos).

IM 2012-05-15 a las 20.18.03 — Traje Sokol-KV2 (RKK Energía).

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.

soyuz-fg — Cohete Soyuz-FG (Paco Arnau).

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).