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El Módulo de Descenso (I)

La Cápsula o Módulo de Descenso (SA), en ruso спускаемый аппарат (СА), es la única parte de la nave que regresa a la Tierra y es la sección más importante de la Soyuz. Su forma de campana le proporciona cierta capacidad de maniobra durante la reentrada atmosférica. Tiene una capacidad máxima de tres tripulantes. Incorpora los controles de la nave y un sistema de soporte vital. En su exterior hay dos ventanas y un periscopio, que se usa durante las maniobras de acoplamiento para poder ver en la dirección del eje de la nave y es eyectado antes de la reentrada. La cápsula cuenta con varias escotillas y cubiertas: la principal, de 0'8 m de diámetro, es la que conecta con el módulo orbital. Antes del lanzamiento, los astronautas se introducen en la Soyuz a través del módulo orbital (BO) y pasan al interior de la cápsula por esta escotilla. Además tiene otras dos cubiertas para los paracaídas (principal y de reserva) y otra para el radiofaro que se despliega una vez la cápsula está en Tierra. En la parte inferior está el escudo térmico de ablación. Antes del aterrizaje, este escudo se desprende de la nave a unos 3 km de altura y deja al descubierto los retrocohetes de combustible sólido que se activan (gracias a unos detectores de rayos gamma) a 1'5 m de altura para frenar la velocidad de impacto hasta los 2-3 m/s. El módulo de descenso tiene 8 pequeños motores (10 kg de fuerza cada uno) de peróxido de hidrógeno que controlan la cápsula durante la reentrada y permiten evitar un descenso balístico (los cosmonautas experimentan unos 4-5 G en un descenso normal, frente a los 8'5 G de uno balístico). Tiene una masa de 2800 kg y un diámetro máximo de 2'2 m. El SA tiene capacidad para realizar amerizajes de emergencia.

Vista general de una Soyuz TM con el módulo de descenso en la mitad de la nave (RKK Energia).

El interior del SA de una Soyuz TM en detalle (NASA).

SA de la Soyuz 19 (NASA).

Vista general de una cápsula Soyuz TMA (NASA).

Principales Sistemas de la Soyuz:

Sistema de Control de Movimientos, SNAUKA-3 (SUD), CHAYKA-3 (СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ, СУД): gracias al sistema de navegación inercial y al ordenador de a bordo, la nave puede orientarse en el espacio. El ordenador en la Soyuz TM se denominaba BTsVK (Бортовой цифровой вычислительный комплекс, БЦВК) y controla todos los parámetros de la nave. El comandante puede usar los controles manuales de traslación y rotación (RU) para mover el vehículo mediante el sistema de propulsión KDU.

Sistema de Control mediante Equipamiento de a Bordo, SUBK (CИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ БОРТОВЫМ КОМПЛЕКСОМ, СУБК): permite controlar los sistemas de la nave antes y durante del vuelo desde Tierra o desde el Panel de Control (ПК СА). Entre otros mecanismos, se encarga de activar los pernos explosivos que unen al SA con el BO y el PAO para la separación antes de la reentrada.

Sistema de Electroalimentación, SEP (СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ, СЭП): aunque los paneles solares están en el PAO, el SA también tiene una batería de plata/cinc (Unidad 909A) para la reentrada y aterrizaje con una capacidad mínima de 100 A/h. Este sistema provee una tensión de 23-34V para todos los aparatos y sistemas de la nave.

Sistema de Control Térmico, SOTR (СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА, СОТР): gracias al equipamiento del SA y el BO, ambos módulos presurizados se pueden mantener a una temperatura de 18º-25º C (0º-40º C para los instrumentos y estructura de la nave) y una humedad de 20-80%. El SOTR está constituido por una parte pasiva denominada SPTR (Средства пассивного терморегулирования, СПТР), formada principalmente por los radiadores del PAO, y una activa, STR (Система терморегулирования, СТР), consistente en un circuito hidráulico presurizado que recorre la nave. El STR incluye varios circuitos hidráulicos: KZhO (Контур жилых отсеков, КЖО) o Circuito de los Módulos Habitables, el KNR (Контур навесного радиатора, КНР) o Circuito del Radiador Externo (usado en el PAO), KVO (Контур водяного охлаждения, КВО) o Circuito de Refrigeración por Agua (usado si el SA realiza un amerizaje de emergencia), PKP (Промежуточный контур подогрева, ПКП) o Circuito de Calefacción Intermedio (usado en las antiguas Soyuz TM en el sistema de acoplamiento del BO), y el KOK ( Контур откачки конденсата, KOK) o Circuito de Evacuación de Condensados. El líquido del circuito KZhO se mueve gracias a la Unidad de Bombeo Eléctrico ENA-3 (ЭНА-3) localizada en el AO del PAO. La mitad del fluido del KZhO se deriva al SA y la otra mitad al BO, donde es controlado por las Unidades de Refrigeración/Desecación, KhSA (Холодильно-сушильный агрегат, ХСА) de ambos módulos. Dichas unidades también se encargan de la circulación del aire en el interior de los módulos mediante ventiladores.

Sistema de Aterrizaje, SP o KSP (СИСТЕМА ПРИЗЕМЛЕНИЯ, СП o КОМПЛЕКС СРЕДСТВ ПОСАДКИ, КСП): incluye los paracaídas principal y de reserva, así como los asientos Kazbek-U y los retrocohetes de frenado DMP. El Sistema del Paracaídas Principal, OSP (Основная парашютная система, ОСП) se activa a 10 km de altura y está formado a su vez por tres paracaídas: el Paracaídas Piloto, VP (вытяжной парашют, ВП), encargado de estabilizar la nave y extraer el Paracaídas de Frenado, TP (тормозной парашют, ТП), que frena la cápsula de 230 m/s hasta los 90 m/s, momento en el que se despliega el Paracaídas Principal propiamente dicho, OP (основной парашют, ОП), de 1000 m². Este paracaídas permite frenar la cápsula hasta los 6-7 m/s. El Paracaídas de Reserva, ZSP, (Запасная парашютная система, ЗСП) también está formado por tres piezas, aunque el principal sólo tiene 590 m², que pueden frenar la cápsula hasta los 9,5 m/s. El Sistema de Aterrizaje Suave, DMP (Двигатели мягкой посадки, ДМП) consiste en seis cohetes de combustible sólido que frenan la velocidad de descenso hasta los 2 m/s. Las primeras Soyuz sólo tenían cuatro retrocohetes. Normalmente sólo se activan cuatro cohetes, aunque en emergencias (o si es necesario el paracaídas de emergencia), pueden funcionar los seis. El encendido de los DMP es accionado a 80 centímetros del suelo gracias a un Altímetro de Rayos Gamma, GLV (Гамма-лучевой высотомер, ГЛВ) situado cerca de los retrocohetes. La nave transporta una pequeña cantidad de cesio como parte de este instrumento, por lo que siempre se comprueba que no haya ninguna fuga radiactiva tras un aterrizaje. Los asientos Kazbek-U (Казбек У) dispone de amortiguadores que se arman a 5,5 km de altura

Detalle de un cohete de combustible sólido DMP.

Vista trasera de una Soyuz TMA donde se aprecian los seis cohetes DMP (NASA).

Detalle de la parte trasera de una Soyuz TM en la que se pueden ver los cohetes DMP y los mensajes para un posible equipo de rescate indicando cómo abrir la escotilla utilizando una "llave" situada en la parte inferior izquierda de la imagen (Roskosmos).

Parte trasera de una Soyuz antigua con cuatro DMP (Novosti Kosmonavtiki).

Parte trasera de la Soyuz 29 (Wikicommons).

Detalle de un DMP de una Soyuz antigua.

Dibujos indicando cómo abrir la escotilla de una Soyuz antigua con la llave especial (Novosti Kosmovatiki).

Dibujo en la parte trasera de la cápsula indicando la zona de peligro para las tripulaciones de rescate alrededor de la nave tras el aterrizaje. Los motivos de peligro son varios: las antenas que se despliegan mediante mecanismos pirotécnicos, cohetes de combustible sólido que pueden activarse por accidente, posible fuga radiactiva del altímetro de rayos gamma o pequeños incendios en el terreno causados por los cohetes.

Cápsulas Soyuz TMA donde se aprecia el contenedor del paracaídas principal (NASA).

Detalles de las cubiertas de los paracaídas principal y de reserva en una Soyuz TMA (www.buran.ru).

Cubierta del paracaídas en una Soyuz en construcción. El hueco inferior corresponde al depósito de peróxido de hidrógeno para el sistema SIO-S (www.buran.ru).

Esquema de un SA donde destacan las cubiertas del paracaídas de emergencia (a la izquierda), el principal (en el centro) y la de la antena ABM-279 (Fly me to the Moon).

Interior de una cápsula Soyuz TMA en construcción donde podemos ver los contenedores para los paracaídas (www.buran.ru).

Detalles de la conexión de las líneas del paracaídas con la nave (NASA y Smithsonian National Air and Space Museum).

Soyuz antigua con su paracaídas.

Vista del paracaídas de una Soyuz TMA (NASA).

Humo levantado por los cohetes DMP (NASA).

Aterrizaje de una Soyuz TM donde se aprecia el terreno quemado por los cohetes (Roskosmos).

Asiento Kazbek-U con un cosmonauta dentro de un traje Sokol-KV2 durante las pruebas de presurización (NASA).

Detalle de un Kazbek. Estos asientos están hechos a medida para cada cosmonauta, por lo que si la tripulación regresa en otra Soyuz, deben trasladarse a la nueva nave (Novosti Kosmonavtiki).

Sistema de Radioenlace, RASSVET (СИСТЕМА РАДИОСВЯЗИ, СРС): utilizado para la comunicación mediante voz y/o datos entre la tripulación y el control de Tierra. Opera en las bandas de Onda Corta (SW) y VHF. Puede utilizarse con el grabador analógico de voz y datos GNOM. Durante la fase de reentrada atmosférica y aterrizaje, este sistema es el encargado de generar las señales para guiar al equipo de rescate (SW para búsquedas fuera del área de aterrizaje prevista y VHF en caso contrario). Durante el lanzamiento las comunicaciones se realizan mediante una antena VHF situada en el cohete Soyuz. Durante el vuelo orbital, la comunicación mediante VHF utiliza las antenas del PAO ABM-272, ABM-275 y ABM-276 (estas últimas situadas en los paneles solares). En la fase de descenso, la comunicación por VHF es posible gracias a la antena ABM-273, integrada en la escotilla de la cápsula. Una vez el paracaídas se despliega, se puede emplear comunicación en SW usando la antena ABM-264, integrada en las líneas del paracaídas (ABM-265 para el paracídas de reserva). Cuando la cápsula está en tierra, puede guiar a los equipos de rescate mediante las antenas de VHF desplegables, ABM-279 y ABM-274.

Antenas desplegadas en una Soyuz TMA (NASA).

Detalle de la antena de VHF desplegable ABM-279 (Novosti Kosmonavtiki).

Sistema de Televisión KLEST-M, TVS (КЛЕСТ ТЕЛЕВИЗИОННАЯ СИСТЕМА, ТВС): transmite imágenes y sonido del interior del SA durante el lanzamiento gracias a varias cámaras. Incluye además una cámara en el exterior del BO y dos en el SA (KU-152) para los acoplamientos. También puede transmitir datos mediante el sistema Kvant-B. En el interior del SA hay dos cámaras (KL-102А-02, dirigida hacia el comandante, y KL-102А-05, en dirección opuesta).

Sistema de Enlace por Radio, KVANT-B (КВАНТ-Б): asegura la comunicación entre la nave y el control terrestre durante las partes activas del vuelo.

Sistema de Medicion de a Bordo, SBI (СИСТЕМА БОРТОВЫХ ИЗМЕРЕНИЙ, СБИ): permite transmitir telemetría de la nave al control de Tierra de forma automática. Está formado por el sistema de telemetría BR-9TsU-3 (БР-9ЦУ-3) que usa las antenas del PAO y el grabador multicanal Mir-3-A1 (Мир-3-А1) en un casete del SA (en la Soyuz TM).

GNOM-S (ГНОМ-С): casete grabador analógico para la grabación y envío de datos y voz de las Soyuz TM (ausente en las Soyuz TMA).

Interior de una Soyuz TM. A la derecha de la ventanilla se aprecia la grabadora Gnom (NASA).

Detalle de la grabadora (NASA).

Medios Óptico-visuales, OVS (ОПТИКО-ВИЗУАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА, ОВС): los medios incluyen el Sistema Visual del Cosmonauta o periscopio VSK-4 (Визуальная система космонавта, ВСК-4). El periscopio está alineado con el eje -Y (inferior) de la nave y su función principal es ofrecer una vista frontal, imprescindible durante los acoplamientos. El siguiente elemento del OVS es el visor nocturno VNUK-K (ВНУК-К), que forma parte de la pantalla del VSK-4 y sirve para ayudar a orientar la nave en órbita durante el vuelo autónomo de la Soyuz. El instrumento en el interior de la cápsula que utiliza el periscopio también se suele denominar Vzor. Otro elemento del OVS en las Soyuz T y TM era el láser LPR-1 (ЛПР-1), usado como medio complementario para medir distancias en los acoplamientos.

Detalle del periscopio VSK-4 en una Soyuz TMA. Se aprecian los umbilicales del sistema KSOZh, SOTR y SEP que interconectan los tres módulos de la nave. Además podemos ver como los motores de cabeceo del sistema SIO-S están cubiertos con las mantas térmicas (NASA).

Instalación Sanitaria y de Saneamiento, ASU (АССЕНИЗАЦИОННО-САНИТАРНАЯ УСТАНОВКА, АСУ): el retrete de la Soyuz. El principal, que admite "aguas mayores" y orina está localizado en el BO, pero en el SA hay una versión más pequeña para recoger orina.

Sistema de Control a Reacción del Descenso, SIO-S (СИСТЕМА ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ СПУСКА, СИО-С): formado por 8 pequeños motores (6 en las Soyuz antiguas) de peróxido de hidrógeno de 10 kgf cada uno, para mantener la cápsula en la trayectoria óptima de acuerdo con el plan de entrada preestablecido. Los micromotores se denominan URMD ( Управляющие реактивные микродвигатели, УРМД) y generan empuje expulsando vapor de agua y oxígeno, que son los productos de la reacción del peróxido de hidrógeno con un agente catalizador. Cuando la cápsula se encuentra en la atmósfera colgando del paracaídas y el escudo térmico se ha desprendido, el sistema SIO-S ya ha cumplido su función, por lo que se abren todas las válvulas para eliminar el peróxido restante (el SA almacena unos 30 kg). Este sistema entra en funcionamiento 14 segundos antes de la separación de los módulos de la Soyuz y puede permanecer en estado operativo unos 200 días tras el llenado de los tanques. De hecho, este sistema es el principal obstáculo para aumentar la permanencia de la Soyuz en el espacio. Si no fuera por la naturaleza del peróxido de hidrógeno, la Soyuz podría estar más tiempo en órbita.

Posición de los propulsores del SIO-S.

Soyuz TMA en el proceso de montaje. Como vemos, la cápsula todavía no se ha cubierto con las protecciones térmicas EVTI. Abajo se aprecian dos toberas de los motores de giro.

Detalle de los motores de cabeceo de la Soyuz TMA-11 tras la reentrada (NASA).

Panorámica de una Soyuz TMA donde se aprecian los componentes del sistema SIO-S (NASA).

Ilustración del funcionamiento del sistema SIO-S en una Soyuz antigua (Fly me to the Moon).

Cubierta del motor de guiñada de una Soyuz TM.

Detalle de una tobera del sistema SIO-S (Novosti Kosmonavtiki).

Detalle del sistema SIO-S en una Soyuz antigua.

Sistema de Soporte Vital, KSOZh (КОМПЛЕКС СРЕДСТВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ, КСОЖ): es el conjunto de sistemas distribuidos por toda la Soyuz que garantizan las condiciones óptimas para los cosmonautas. Dentro del SA forman parte del KSOZh los siguientes subsistemas: SOGS, KSS, SPGS y NAZ. SOGS (СОГС, Sistema de Revitalización de la Atmósfera) es un sistema que permite mantener con vida a una tripulación de 2-3 personas durante 4,2 días de vuelo autónomo y durante 1 día dentro del SA tras el aterrizaje, o bien durante 125 minutos en el SA en caso de despresurización antes o durante el descenso, con la tripulación usando los trajes de presión Sokol-KV2. Consiste en reservas de oxígeno y filtros de hidróxido de litio para retirar el CO₂, así como otros filtros que eliminan contaminantes y males olores. El sistema de filtrado de la atmósfera del SOGS se denomina BOA (БОА) y hay dos en la Soyuz, uno en el BO y otro en el SA. KSS (KCC, Complejo de Ayuda a la Supervivencia) asegura un retorno seguro a la Tierra en caso de despresurización. SPGS (СПГС, Sistema de Mezcla de Gases) consiste en el oxígeno almacenado en un contenedor cilíndrico (de un litro y 230 atmósferas) en el SA, situado bajo el asiento del ingeniero de vuelo, y cuatro contenedores esféricos (de 20 l y 220 atm cada uno) en la Sección Intermedia (ПхО) del PAO. El SPGS también se encarga de ecualizar la presión del SA con la exterior una vez la cápsula se haya por debajo de los 5,5 km de altura en la atmósfera terrestre. NAZ (НОСИМЫЙ АВАРИЙНЫЙ ЗАПАС, НАЗ) Equipo de Rescate Portátil para Emergencias: incluye ropa de abrigo para climas extremos (temperaturas de hasta -50º C y vientos de 10 m/s), radio de emergencia, un teléfono vía satélite Iridium, un GPS portátil, agua y comida, botiquín, trajes especiales Forel (Форель, "trucha") para usar en caso de amerizaje, equipo de pesca, una pistola de tres cañones TP-82 (aparentemente, este modelo ha sido sustituido por una pistola Makarov por falta de municiones) y munición (por si aparecen animales hostiles), salvavidas y equipos varios como bengalas o un machete. Los dos cañones superiores de la TP-82 disparan cartuchos de 12,5 mm. El cañón inferior puede disparar bengalas o balas de 12,5 mm.

Botiquín y equipo de pesca del NAZ (Richard in Space).

Más equipo del NAZ (Richard in Space).

El arma TP-82.

Detalle de una Soyuz TMA en construcción donde se aprecian los umbilicales de los sistemas KSOZh, SEP y SOTR entre los tres módulos. La estructura circular central corresponde al periscopio VSK-4. La línea amarilla en la estrcutura de la cápsula separa dos tipos distintos de escudo térmico (www.buran.ru).

Detalle de otra Soyuz donde se aprecia mejor la interfaz desnuda y la ventana del periscopio encima (Novosti Kosmonavtiki).

Imagen de una Soyuz TM donde se aprecian los umbilicales cubiertos con las mantas térmicas (RKK Energia).

Soyuz antigua (7K-OK) donde se puede apreciar la distinta configuración de los umbilicales respecto a una Soyuz TM. El círculo rojo marca el lugar del periscopio.

Comparación entre una cápsula Soyuz antigua (arriba) y una TMA (abajo). Podemos apreciar que en las Soyuz antiguas la ventana del periscopio estaba situada un poco más a la izquierda.

Detalle de la ventana del periscopio de una Soyuz antigua donde se aprecia mejor esta diferencia (Novosti Kosmonavtiki).

Imágenes de la escotilla de una cápsula Soyuz (NASA).

Escotilla de una Soyuz T desde el interior (Novosti Kosmonavtiki).

Vista frontal de la escotilla de una Soyuz antigua (Novosti Kosmonavtiki).

Diferencia entre las ventanilla de una Soyuz TMA (arriba) y una Soyuz antigua (Novosti Kosmonavtiki).

Rara imagen donde podemos ver la estructura del SA de una Soyuz TMA en construcción. El orificio superior corresponde a los motores de cabeceo del sistema SIO-S. El agujero central al periscopio VSK-4 y el inferior a la interfaz para los conectores hidráulicos, gaseosos y eléctricos entre los tres módulos.

Entrenamiento en el Mar Negro para simular el amerizaje de una cápsula Soyuz. La tripulación lleva los trajes Forel (NASA, African in Space y Anoushe Space Blog).