Soyuz: la nave de la Unión IV

(Continuación de la parte I, II y III)

(actualizado el 1 de mayo de 2008)

Nos centraremos hoy en el módulo orbital o habitable (BO), en ruso бытовой отсек (БО), "módulo doméstico". Es en este módulo donde los astronautas pasan la mayor parte del tiempo hasta que la nave Soyuz se acopla con la ISS.

Está formado por dos hemisferios unidos con una sección cilíndrica entre ellos. Esta curiosa forma consigue minimizar la masa del módulo. Está construido a base de una aleación de Aluminio-magnesio y está conectado a la cápsula SA gracias a 12 pernos explosivos. Tiene un diámetro máximo de 2,25 m y una masa de unos 1200 kg. Incorpora las antenas del sistema de acoplamiento automático mediante radiofrecuencia (Iglá en las Soyuz y Soyuz T, Kurs en las Soyuz TM y Soyuz TMA) y el equipo de acoplamiento activo con otro vehículo (normalmente una estación espacial). En él se encuentra la escotilla de 66 cm de diámetro que los cosmonautas emplean para introducirse en la nave antes del lanzamiento y que fue usada en las Soyuz 4 y Soyuz 5 como esclusa para salir al espacio exterior, así como la escotilla delantera para pasar a otro vehículo (80 cm de diámetro).

Incorpora además equipamiento relacionado con la higiene (retrete) y el soporte vital (filtros de CO₂). Los BO de las Soyuz y Soyuz T tenían dos ventanas a los lados, pero las Soyuz TM y Soyuz TMA incorporan una única ventanilla frontal para facilitar las tareas de acoplamiento si es necesario, aunque durante estas maniobras la tripulación permanece en el módulo de descenso por seguridad. Se destruye durante la reentrada.

Características Básicas (Soyuz TMA):

• Longitud: 2,98 m
  
• Diámetro Máximo: 2,26 m
  
• Diámetro Mínimo: 1,35 m
  
• Masa: 1370 kg
  
• Volumen: 5 m³

Esquema general del interior del BO de la Soyuz 19. La distribución interior no ha cambiado mucho en versiones posteriores.


BO de las primeras Soyuz (7K-OK). Se aprecian las ventanillas y la escotilla de entrada. En la parte superior podemos ver el sistema de acoplamiento sin túnel de conexión que usaron con éxito las Soyuz 4 y 5. Este ejemplar de museo se muestra sin las mantas de protección térmica.


BO de la Soyuz 7K-OK. Se aprecia la antena principal del sistema de acoplamiento automático Iglá plegada. Otra antena es visible arriba a la derecha.


BO similar al de la Soyuz 22. En la parte superior podemos ver el compartimento dedicado a la cámara MKF-6. Podemos apreciar las mantas de protección térmica de color verde que recubrían toda la nave (Novosti Kosmonavtiki).


Detalle de un BO de una Soyuz 7K-OK. Se aprecia la escotilla de entrada (a la derecha), una ventana (a la izquierda) y una de las dos antenas de UHF (el círculo naranja).


Módulo orbital de una Soyuz T. Se puede apreciar su curiosa forma (Novosti Kosmonavtiki).


Partes del BO de una Soyuz TMA. Podemos ver la sonda extendida en el mecanismo de acoplamiento.


Preparación de una Soyuz TM en tierra. Se puede apreciar que el color de las mantas térmicas de la cápsula y el módulo orbital es ligeramente distinto (RKK Energía).


Preparación de una Soyuz TM. Además de la diferencia de colores, podemos observar cómo están plegadas las antenas del sistema Kurs durante el lanzamiento (RKK Energía).


Los técnicos examinan el BO de una Soyuz TMA antes del lanzamiento (RKK Energía).


Detalle de la escotilla de entrada (diámetro 66 cm) en una Soyuz TMA (NASA).


Detalle de la estructura de un módulo orbital de una Soyuz TM donde podemos ver la sección correspondiente a la ventana de acoplamiento (Novosti Kosmonavtiki).


Acceso a la nave:

La escotilla del módulo orbital es utilizada por la tripulación para entrar a la nave antes del lanzamiento. Como la Soyuz se haya dentro de una cofia protectora, se debe abrir primero otra escotilla en esta cubierta:


Escotilla exterior de la cofia protectora que comunica con la escotilla del BO (RKK Energía).


Acceso de la tripulación a través de la escotilla de la cubierta (RKK Energía).


En esta imagen se ven mejor ambas escotillas. Podemos apreciar la protección de color rojo destinada a facilitar la entrada de la tripulación en el BO (RKK Energía).


Detalle de la escotilla lateral de un módulo orbital de una Soyuz TMA (RKK Energía).


Otra imagen de la escotilla lateral. La escotilla de acoplamiento se puede ver en la parte superior (RKK Energía).


Interior del BO:

La hemisferio delantero es relativamente espacioso, pero el trasero contiene una cantidad considerable de equipamiento que restringe el volumen útil. Según entramos por la escotilla de entrada lateral, la tripulación se encuentra a la derecha un panel de instrumentos llamado "Diván" (Диван), donde se encuentran distintos sistemas electrónicos de la nave, en concreto el relacionado con el sistema de acoplamiento Kurs. A la izquierda se encuentra una estructura mucho mayor denominada "Servant" (Сервант). La parte superior de Servant contiene el panel para el control de la presión dentro del BO (recordemos que el módulo orbital puede despresurizarse y servir como esclusa para EVAs), así como una mesa plegable con víveres para la tripulación. La parte inferior contiene los sistemas de soporte vital para regular la humedad del aire, ventiladores y tres recipientes con filtros para eliminar el CO₂. También se encuentra en su interior el "retrete" de la nave, denominado ASU.


Modelo del módulo orbital de una Soyuz 7K-TM (misión Apolo-Soyuz). La tripulación se encuentra frente al Servant. Podemos ver la mesa plegable así como los controles de presurización del módulo, a la derecha (NASA).


Detalle de la escotilla de acoplamiento en la misión Apolo-Soyuz (NASA).



Detalle del interior de un BO de una Soyuz TMA en órbita. En primer plano, arriba, se aprecia la escotilla de acoplamiento con la estación espacial (NASA).


Otra vista general del interior del BO de una Soyuz TMA (NASA).



Otra vista panorámica del interior del BO de una Soyuz TMA. Además de la mesa plegable del panel Servant, podemos ver la ventana de acoplamiento a la izquierda. Curiosamente, en este modelo, la escotilla de acoplamiento es verde en vez de blanca. El BO cuenta con dos lámparas SD1-5M (NASA).


Curiosa imagen en la que podemos ver el interior del panel Diván de una Soyuz TMA. También podemos ver la escotilla entre el BO y la cápsula en la parte inferior (NASA).


Vista del módulo orbital de la Soyuz desde arriba. A la izquierda se aprecia el panel Servant con los controles de presurización. Podemos observar la escotilla que comunica el BO con la cápsula de descenso. A la izquierda de los mandos del módulo (BRUB) se encuentran los controles para la conexión de los trajes de EVA Orlán D. Aunque estos trajes ya no se emplean para su uso en las Soyuz, el BO sigue incorporando estos controles como medida de seguridad (NASA).


Detalle de los controles manuales del BO (BRUB), a la izquierda. A la derecha podemos ver el barómetro y el interruptor de la válvula de presión (NASA).


Una perspectiva cenital del BO de la Soyuz 19. En la parte inferior vemos el módulo Servant y en la superior el Diván (NASA).



Un BO durante su construcción. Podemos apreciar el panel de control del Servant y la ventana del módulo (www.buran.ru).




BO en construcción. Detalles de la parte inferior del módulo y la escotilla que conecta con la cápsula. Destacan los filtros para la eliminación del dióxido de carbono en el interior del Servant (www.buran.ru).


Sistemas del BO:

El BO incorpora varios subsistemas críticos para las operaciones de la nave. Los más importantes son:

• Sistema de aproximación Kurs, RTSS (РАДИОТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА СБЛИЖЕНИЯ “КУРС”, PTCC): este avanzado sistema de radar empezó a usarse con las Soyuz TM y permite acoplamientos automáticos con otros vehículos equipados con el mismo sistema. Las primeras Soyuz (7K, Soyuz T) incorporaban el sistema Iglá, más rudimentario, que requería que tanto la Soyuz como la estación Salyut/Almaz maniobrasen para el acoplamiento. El sistema Kurs utiliza 6 antenas en la Soyuz: 4 en el BO y 2 en el PAO. El sistema se encarga de medir la distancia al objetivo, velocidad de aproximación, ángulos de posición y velocidad angular en cada uno de los ángulos de posición. La antena AS se encarga de medir casi todos los parámetros, salvo el ángulo del eje axial de la nave y la antena 2ASF mide también los ángulos de aproximación y cabeceo, al igual que la antena 2AO. La antena AKR-1 sirve para medir la velocidad de aproximación y la distancia. La AKR-2 cumple la misma función, pero se encuentra en el PAO, al igual que la AKR-3, que funciona conjuntamente con la 2AO para comprobar la actitud del vehículo.
  

Detalle de las distintas antenas del sistema de acoplamiento Kurs en el exterior del BO de una Soyuz TMA (NASA).

• Sistema de Soporte Vital, KSOZh (КОМПЛЕКС СРЕДСТВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ, КСОЖ): el KSOZh del BO opera conjuntamente con el KSOZh del SA. Permite mantener con vida una tripulación de 2-3 personas durante los 4,2 días que dura el vuelo autónomo de la Soyuz. Uno de los subsistemas más importantes es el Bloque de Purificación de la Atmósfera o BOA (Блок очистки атмосферы, БОА), encargado de eliminar el dióxido de carbono. Hay dos BOA similares, uno en el SA y otro en el BO, este último en el módulo Servant. también forma parte del KSOZh el Sistema de Suministro de Agua, SVO (СИСТЕМА ВОДООБЕСПЕЧЕНИЯ, СВО). Como parte del SVO, hay en el BO un tanque de agua con capacidad para 20 l, localizado en el interior del módulo Diván.
• Instalación Sanitaria y de Saneamiento, ASU (АССЕНИЗАЦИОННО-САНИТАРНАЯ УСТАНОВКА, АСУ): el "retrete" de la nave, situado en el módulo Servant.
  

Detalle del retrete (ASU) que se halla instalado en el interior de un BO (Novosti Kosmonavtiki).

• Sistema de TV Klest-M: el BO incorpora una cámara exterior (KL-101-02) para el seguimiento de la maniobra de acoplamiento desde Tierra o desde el interior de la estación espacial. En el exterior del BO se encuentran antenas de TV para la transmisión de imágenes y telemetría. También se usa para transmitir imágenes del interior del SA durante el lanzamiento.
  
• Sistema de Control de Temperatura, SOTR (Система обеспечения теплового режима, СОТР): el BO comparte este sistema con el resto de módulos. Gracias a un complejo sistema de intercambiadores de calor, permite que la temperatura se mantenga entre los 18-25 ºC y la humedad entre el 20% y el 80%.
  
• Sistema de Acoplamiento y Transferencia Interna, SSVP (СИСТЕМА СТЫКОВКИ И ВНУТРЕННЕГО ПЕРЕХОДА, ССВП): el SSVP consiste principalmente en el Equipamiento de Acoplamiento Activo, ASA (Активный стыковочный агрегат, АСА). El ASA está formado por el cono con la sonda de acoplamiento, denominado Mecanismo de Acoplamiento, SM (Стыковочный механизм, СМ), situado en la escotilla frontal del BO y está diseñado para acoplarse con los sistemas pasivos (PSA) que se encuentran en el segmento ruso de la estación espacial. Una vez que la punta de la sonda del SM se engancha al receptáculo del PSA mediante cuatro pestillos, los actuadores eléctricos mueven la Soyuz hasta que el anillo de la escotilla contacte con su homólogo en la estación. En caso de emergencia, la tripulación puede ordenar la activación de cuatro pernos explosivos que soltarían el SM de la escotilla, liberando la nave. Alrededor de dicho anillo estructural se encuentran ocho pestillos que se conectan con los situados en el anillo de acoplamiento de la estación. Estos pestillos aseguran un cierre hermético entre los vehículos. El mecanismo de acoplamiento permite una velocidad de aproximación de entre 0,1 y 0,35 m/s, una velocidad lateral menor de 0,1 m/s y un error de giro de ±10º.

Detalle del BO de una Soyuz TMA donde se aprecia la ventana frontal y el sistema de acoplamiento (SM), así como los pestillos de acoplamiento en el anillo estructural (NASA).


Así se ve el mecanismo de acoplamiento (SM) de una Soyuz TMA al abrir la escotilla en la ISS. Como vemos, la sonda de acoplamiento se halla plegada (NASA).


La tripulación de la Soyuz abre la escotilla con el sistema de acoplamiento en su parte frontal (NASA).


Como vemos, el sistema de acoplamiento (SM) es desmontable y muy compacto (NASA).

Referencias:

• Soyuz (RussianSpaceWeb.com), Anatoly Zak.
  
• Soyuz, a universal spacecraft, Rex D. Hall y David J. Shayler (Springer-Praxis, 2003).
• Пилотируемые космические корабли "Союз", "Союз Т", "Союз ТМ" (www.buran.ru).
• ФОТОГАЛЕРЕЯ "Новостей Космонавтики".
• Kosmonavtka, Suzy McHale.
  
• RKK Energía.
  
• Roskosmos.
• NASA Human Spaceflight.
• Encyclopedia Astronautica (Soyuz, Soyuz T, Soyuz TM, Soyuz TMA), Mark Wade.
• Soyuz, NASA.