Soiuz

De Viquipèdia

Soiuz (en rus Союз, «unió») és una nau espacial (primer soviètica i ara russa) i també el coet portador que la col·loca en òrbita.

La nau espacial Soiuz és un model de nau espacial tripulable que forma part del programa espacial Soiuz de l'antiga Unió Soviètica. La nau Soiuz pot transportar una tripulació de fins a tres membres i és llançada pel vehicle de llançament Soiuz. Aquest vehicle de llançament ha sigut utilitzat per a enviar a l'espai varies missions externes al programa Soiuz, incloent missions científiques de l'Agència Espacial Europea (ESA) com recentment la sonda Mars Express.

El programa Soiuz va ser creat per Serguéi Koroliov, el dissenyador principal del programa espacial soviètic durant la cursa espacial. En el seu primer vol tripulat, Soiuz 1 (abril de 1967), la nau va estavellar-se contra el terra desprès de la reentrada, provocant la mort del seu únic tripulant, Vladímir Komarov. Ha servit per a transportar tripulacions a les stacions espacials Salyut, Mir i l'Estació Espacial Internacional. La Soiuz va ser dissenyada també per a missions tripulades a la Lluna en el marc dels programes Zond i N1/L3.

Des de 1980 s'utilitza el model perfeccionat anomenat Soiuz T i des de 1986 el model Soiuz TM, dissenyat inicialment durant la construcció i utilització de la estació espacial Mir. El 2002 va ser introduïda la variant Soiuz TMA, utilitzada per Rússia per a transportar astronautes fins l'ISS, servint, a més a més, com a vehicle d'emergència per a l'estació.

La Soiuz ha sigut utilitzada com a base per a dissenyar la família de naus automàtiques Progress. En l'actualitat, la construcció de la nau la duu a terme l'empresa Energia.

Taula de continguts 1 Disseny 2 Característiques Tècniques (Soiuz TMA) 3 Història 4 Perfil d'una missió 5 Seqüència de llançament 6 Retorn a la Terra

[edita] Disseny

El disseny bàsic del Soiuz s'ha mantingut igual des dels anys 60. El vehicle consta de tres parts:

• Mòdul orbital (en rus Bytovoy Otsek, BO): té una forma gairebé esfèrica i es troba situat a la part davantera del vehicle. Conté la major part de l'equip necessari per a la supervivència de la tripulació fins a la seva tornada a la Terra o l'acoblament a una estació espacial. En la majoria de les missions va equipat amb sistemes d'acoblament. El mòdul orbital és abandonat a l'espai just abans de la reentrada i es destrueix a l'atmosfera.

• Càpsula de la tripulació (en rus, Spuskaemiy Apparat, SA): és l'única part del vehicle que retorna a la Terra, raó per la qual va equipada amb un escut tèrmic i dos paracaigudes, un de primari i l'altre d'emergència. Té forma de campana i en el seu interior poden anar fins a tres tripulants equipats amb vestits de pressió Soko (des de la missió Soiuz 11, el març de 1971). Durant l'aterratge, l'escut tèrmic es desprèn per poder utilitzar una sèrie de retrocoets de combustible sòlid situats a la base de la càpsula que frenen l'impacte amb el terra.

• Mòdul de Servei (en rus, Priborno-agregatniy Otsek, PAO): amb forma cilíndrica, és la secció on es troben els motors orbitals, els tancs de combustible (àcid nítric i hidrazina) i altres equipaments. Després de frenar la nau per tornar a la Terra, se separa de la càpsula i és destruït a l'atmosfera.

[edita] Característiques Tècniques (Soiuz TMA)

• Massa: 7 200 kg
• Longitud: 6,98 m
• Diàmetre: 2,2 - 2,72 m
• Envergadura (amb panells solars): 10,7 m
• Tripulació: 3 persones
• Capacitat de permanència a l'espai: sis mesos (acoplada a una estació espacial) o 14 dies de vol autònom.

[edita] Història

La nau Soiuz va néixer fruit de les investigacions de l'oficina de disseny liderada per Serguéi Koroliov, la OKB-1, a principis dels anys 60. En un principi, el projecte s'anomenava Sever («nord»). La Soiuz havia de substituir la nau Vostok com a nau principal del programa espacial soviètic tripulat. Es va dissenyar per a que fos possible usar-la en un gran nombre de missions diferents, ja que encara no es tenia clara la direcció que havia de prendre l'esforç espacial soviètic.

Les principals versions són:

• Soiuz 7k-OK: versió inicial per l'òrbita baixa terrestre destinada a missions autònomes. Tenia panells solars i un sistema d'acoblament sense túnel d'accés, pel que la transferència de personal d'una nau a l'altra es realitzava amb un passeig espacial. Totes les missions Soiuz tripulades des de 1967 (Soiuz 1) fins el 1970 (Soiuz 9) pertanyen a aquesta variant.

• Soiuz 7k-OKS: Versió per acoblaments amb l'estació espacial Salyut1. Es va afegir un sistema d'acoblament especial dotat de túnel d'accés al mòdul orbital (similar en conceptes, al sistema d'acoblament dela nau Apollo). Desprès de la mort dels tres tripulants de la Soiuz 11 el 1971, degut a la despressurització de la càpsula durant la reentrada, es va cancel·lar aquesta variant.

• Soiuz 7k-T: versió introduïda després de la tragèdia de la Soiuz 11. Es van introduir vestits de pressió Soko i, en conseqüència, es va reduir el nombre de tripulants a dos. Es van eliminar els panells solars. Entre 1973 i 1981 es van realitzar 31 missions tripulades, la major part d'elles a les estacions espacials Salyut i Almaz.

• Soiuz T (7k-ST): versió modernitzada de la Soiuz introduïda el 1981. Es van redissenyar quasi tots els components del vehicle, introduint nous vestits de pressió més lleugers que van permetre augmentar un altre cop la capacitat a a tres tripulants. Es van tornar a introduir panells solars. Amb aquest model es van realitzar 14 missions tripulades entre 1980 i 1986 a la Salyut 6, Salyut 7 i la Mir.

• Soiuz TM (7k-STM). versió millorada de la Soiuz T. Incorporava un nou sistema d'acoblament automàtic denominat Kurs. Entre 1986 i 2002 va realitzar 33 missions tripulades a la Mir i l'Estació Espacial Internacional.

• Soiuz TMA (7k-STMA): versió totalment modificada de la Soiuz TM amb millores en els equips digitals i els seients, rebaixant les limitacions degut a l'alçada dels passatgers i ampliant el nombre de candidats que poden viatjar en el vehicle. Es va introduir el 2002 per a traslladar tripulacions a l'Estació Espacial Internacional i com a vehicle d'emergència de l'estació.

• Soiuz 7k-L1 (Zond): versió modificada de la nau Soiuz per a portar dos astronautes en vols al voltant de la Lluna. Aquestes missions es van realitzar sense tripulació sota el programa Zond, creat inicialment per Vladimir Chelomei. La L1 no tenia mòdul orbital per a reduir la seva massa i poder ser llençada en una trajectòria de retorn lliure al voltant de la Lluna mitjançant un coet Protó. Desprès de trepitjar la Lluna els americans el 1969 amb el programa Apollo, el programa Zond va ser cancel·lat el 1970, malgrat haver realitzat nombroses missions no tripulades, incloent quatre vols al voltant de la Lluna, que demostraven que era possible llençar una nau Soiuz en una missió lunar.

• Soiuz LOK (7k-LOK): versió per realitzar missions en òrbita lunar dins del programa N1/L3, equivalent a l'Apollo americà. La Soiuz LOK havia de ser capaç de viatjar a la Lluna amb el mòdul lunar L-3 i dos astronautes. Desprès d'insertar-se a l'òrbita lunar, un dels tripulants descendeix a la superfície lunar amb l'L3, mentre que l'altre es quedaria en òrbita al voltant de la Soiuz LOK. Incorporava un mòdul de servei més gran i amb més subsistemes, a més a més d'un mòdul de maniobra addicional (DOK) acoblat al mòdul orbital. Enlloc de panells solars incorporava cèl·lules de combustible. El programa va ser cancel·lat degut al coet gegant N-1, que va fracassar en els seus quatre llançaments entre 1969 i 1971. Després de l'èxit de les missions nord-americanes Apollo, la URSS va decidir negar l'existència del programa N1/L3.

[edita] Perfil d'una missió

Totes les naus Soiuz han sigut llençades des del Cosmòdrom de Baikonur, actualment al Kazakhstan. La nau es enviada des de Moscou, on és fabricada per l'empresa RKK Energia.

Un cop al Cosmòdrom, s'omplen els tancs de combustible principals amb àcid nítric i Hidrazina. Posteriorment, la nau passa a l'edifici d'ensamblatge horitzontal, on es finalitza la construcció de la nau i s'insereix dins de la còfia del coet, estructura que protegeix a la nau durant els primers minuts després de l'enlairament. Posteriorment, la nau a l'interior de la còfia és portada per ferrocarril a l'altre edifici on és acoblada a la resta del coet Soiuz i s'instal·la la [torre d'escapament]]. A continuació, el coet és transportat en posició horitzontal i mitjançant un ferrocarril fins a una de les dues rampes d'enlairament disponibles, encara que per a viatges tripulats la majoria utilitza la mateixa rampa des d'on va sortir l'històric vol de la Vostok 1 amb Iuri Gagarin.

La tripulació arriba a la rampa d'enlairament en autobús portant els vestits de pressió Soko i puja en un ascensor fins al nivell superior. Unes dues hores abans de l'enlairament, accedeixen a l'interior de la nau per una escotilla situada a la còfia del coet, que coincideix amb una altra situada en el mòdul orbital. Un cop a dins de la Soiuz, s'introdueixen a la càpsula travessant una altra escotilla situada entre ambdós mòduls. Primer entra l'enginyer de vol, que seu al seient esquerre, desprès el cosmonauta Investigador (si n'hi ha), assegut en el seient central i, per acabar, el comandant, que ocupa el seient de la dreta.

[edita] Seqüència de llançament

• 30 minuts abans de l'enlairament, les estructures de servei al voltant del coet són retirades.
• 20 segons abans de l'enlairament s'executa l'ordre de llançament, posant en funcionament els motors de la primera etapa. Quan l'empenta dels motors iguala el pes del coet, les estructures que el subjecten a l'alçada de la tercera etapa es retiren i el coet abandona la rampa. Durant els primers minuts, la tripulació experimenta uns 3G d'acceleració.
• 115 segons després de l'enlairament, a una alçada de 46 km, la torre d'escapament se separa. Poc després, a 49 km, els quatre coets auxiliars de la primera etapa se separen.
• 165 segons després del llançament, a uns 85 km, ja superades les capes més denses de l'atmosfera, la còfia protectora es desprèn deixant la nau al descobert.
• 288 segons desprès de l'enlairament, la segona etapa, el mòdul central, se separa i s'encén la tercera etapa.
• 520 segons després del llançament, la tercera etapa s'apaga desprès d'haver assolit una velocitat orbital de 8 km/s. A continuació, la nau Soiuz se separa i comença la seva missió espacial, encenent els motors del mòdul de servei pe ajustar i elevar la seva òrbita.

[edita] Retorn a la Terra

Desprès de portar a terme la seva missió, normalment acoblant-se a una estació espacial, la Soiuz retorna a la Terra després de frenar la seva velocitat amb els motors principals. Els retorn dura aproximadament dos quarts d'hora. Deu minuts després de l'encesa del fre, la nau gira 90º i se separen el mòdul orbital i el mòdul de servei, que es destruiran desprès a l'atmosfera. La càpsula s'orienta desprès amb l'escut tèrmic en la direcció del moviment. Gràcies a la forma de campana i al seu centre de gravetat desplaçat, la càpsula pot generar una mica de sustentació, reduint l'acceleració experimentada durant la reentrada a uns 3-4 g. En aquest cas, la posició de la càpsula es regula mitjançant petits coets de peròxid d'hidrogen. En cas d'emergència, la càpsula és capaç de reentrar de forma balística directament, el que implica una major acceleració per a la tripulació. Entre els 80 i 40 km d'alçada es produeix el major escalfament de l'escut tèrmic i degut al plasma que es forma al voltant de la càpsula, s'interrompen momentàniament les comunicacions per ràdio.

A 10km d'alçada es desplega un paracaigudes que disminueix la velocitat d'uns 250 m/s a 90 m/s, permetent el desplegament del paracaigudes principal uns 20 segons després. El paracaigudes principal assoleix la seva màxima extensió a uns 5 km d'alçada i frena la càpsula fins els 6 m/s. Llavors l'escut tèrmic se separa per deixar al descobert uns retrocoets de combustible sòlid, que són activats a 1,5 metres d'alçada mitjançant un altímetre de raigs gamma, frenant el descens fins a una velocitat de fins 2-3 m/s.