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Soyuz ( ruso : Союз , que significa "unión", índice GRAU 11A511 ) es una familia de sistemas de lanzamiento desechables soviéticos desarrollados por OKB-1 y fabricados por el Progress Rocket Space Center en Samara , Rusia . Con más de 1.700 vuelos desde su debut en 1966, la Soyuz es el vehículo de lanzamiento más utilizado en el mundo. [1]

Durante casi una década, entre el vuelo final del transbordador espacial programa en el 2011 y el 2020 la misión primera tripulación de SpaceX 's Falcon 9 de cohetes, cohetes Soyuz fueron los únicos vehículos de lanzamiento capaces y aprobado para el transporte de astronautas a la Estación Espacial Internacional .

Los vehículos Soyuz se utilizan como lanzador de la nave espacial Soyuz tripulada como parte del programa Soyuz , así como para lanzar naves espaciales de suministro Progress sin tripulación a la Estación Espacial Internacional y para lanzamientos comerciales comercializados y operados por Starsem y Arianespace . Todos los cohetes Soyuz usan RP-1 y propelente de oxígeno líquido (LOX), con la excepción del Soyuz-U2 , que usó Syntin , una variante de RP-1, con LOX. La familia Soyuz es un subconjunto de la familia R-7 .

Historia [ editar ]

Motores de cohete Soyuz

Un caballo de batalla espacial [ editar ]

El lanzador Soyuz se introdujo en 1966, derivado del lanzador Vostok , que a su vez se basó en el misil balístico intercontinental 8K74 o R-7a . Inicialmente era un cohete de tres etapas con una etapa superior Bloque I. Los primeros cuatro lanzamientos de prueba fueron todos fallos, pero finalmente funcionó. [2] Más tarde se produjo una variante de Molniya agregando una cuarta etapa, lo que le permitió alcanzar la órbita altamente elíptica de Molniya . Una variante posterior fue la Soyuz-U . [3] Si bien el modelo exacto y las designaciones de variantes se mantuvieron en secreto desde el oeste, el Departamento de Defensa de los Estados Unidos se refirió al lanzador Soyuzdesignación de SL-4, o la designación de Sheldon de A-2 (desarrollada por Charles S. Sheldon, analista de la Biblioteca del Congreso ). Ambos sistemas para nombrar cohetes soviéticos dejaron de usarse a medida que se dispuso de información más precisa. [4]

La producción de lanzadores Soyuz alcanzó un pico de 60 por año a principios de la década de 1980. Se ha convertido en el lanzador espacial más utilizado del mundo, volando más de 1700 veces, mucho más que cualquier otro cohete. A pesar de su antigüedad y quizás gracias a su sencillez, esta familia de cohetes se ha destacado por su bajo coste y alta fiabilidad.

Soyuz / Fregat [ editar ]

Soyuz-FG erigido en la plataforma de lanzamiento del cosmódromo de Baikonur 1/5 Gagarin Start (octubre de 2008).

A principios de la década de 1990, se hicieron planes para un Soyuz rediseñado con un escenario superior Fregat . El motor Fregat fue desarrollado por NPO Lavochkin a partir del módulo de propulsión de sus sondas interplanetarias Phobos . Aunque fue respaldado por Roscosmos y el Ministerio de Defensa ruso en 1993 y designado "Rus" como una rusificación y modernización de Soyuz, y luego rebautizado como Soyuz-2, una escasez de fondos impidió la implementación del plan. La creación de Starsem en julio de 1996 proporcionó nuevos fondos para la creación de una variante menos ambiciosa, Soyuz-Fregat o Soyuz-U / Fregat. Consistía en una Soyuz-U ligeramente modificada.combinado con la etapa superior Fregat, con una capacidad de hasta 1350 kg a la órbita de transferencia geoestacionaria . En abril de 1997, Starsem obtuvo un contrato de la Agencia Espacial Europea (ESA) para lanzar dos pares de satélites de ciencia de plasma Cluster II utilizando Soyuz-Fregat. Antes de la introducción de este nuevo modelo, Starsem lanzó 24 satélites de la constelación Globalstar en 6 lanzamientos con una etapa superior Ikar reiniciable , entre el 22 de septiembre de 1999 y el 22 de noviembre de 1999. Después de exitosos vuelos de prueba de Soyuz-Fregat el 9 de febrero de 2000 y el 20 de marzo 2000, los satélites Cluster IIse lanzaron el 16 de julio de 2000 y el 9 de agosto de 2000. Otra Soyuz-Fregat lanzó la sonda Mars Express de la ESA desde Baikonur en junio de 2003. Ahora Starsem utiliza el lanzador Soyuz-Fregat para cargas útiles comerciales.

Transporte de la tripulación de la ISS [ editar ]

Entre el 1 de febrero de 2003 y el 26 de julio de 2005, con la puesta en tierra de la flota del transbordador espacial de los Estados Unidos , Soyuz fue el único medio de transporte hacia y desde la Estación Espacial Internacional. Esto incluyó la transferencia de suministros, a través de la nave espacial Progress, y cambios de tripulación. Después del retiro de la flota del Transbordador Espacial en 2011, el programa espacial de los Estados Unidos no tenía ningún medio para llevar a los astronautas a la órbita, y la NASA dependía de la Soyuz para enviar tripulación al espacio hasta 2020. [5] La NASA reanudó los vuelos tripulados desde el Estados Unidos en 2020 a través del programa de Desarrollo de Tripulación Comercial .

Incidentes recientes [ editar ]

Una larga serie de lanzamientos exitosos de Soyuz se rompió el 15 de octubre de 2002 cuando el lanzamiento de Soyuz-U sin tripulación del satélite Photon-M de Plesetsk retrocedió cerca de la plataforma de lanzamiento y explotó 29 segundos después del despegue. Una persona del personal de tierra murió y ocho resultaron heridas.

Otro fallo ocurrió el 21 de junio de 2005, durante el lanzamiento de un satélite de comunicaciones militares Molniya desde el sitio de lanzamiento de Plesetsk, que utilizó una versión de cuatro etapas del cohete llamado Molniya-M . El vuelo terminó seis minutos después del lanzamiento debido a una falla del motor de la tercera etapa o una orden no cumplida para separar la segunda y la tercera etapa. La segunda y tercera etapas del cohete, que son idénticas a la Soyuz, y su carga útil (un satélite Molniya-3K) se estrellaron en la región de Uvatsky de Tyumen ( Siberia ). [6]

El 24 de agosto de 2011, una Soyuz-U sin tripulación que transportaba carga a la Estación Espacial Internacional se estrelló y no pudo alcanzar la órbita. El 23 de diciembre de 2011, una Soyuz-2.1b que lanzaba un satélite de comunicaciones militares Meridian 5 falló en el minuto 7 de lanzamiento debido a una anomalía en la tercera etapa. [7]

El 11 de octubre de 2018, la misión Soyuz MS-10 a la Estación Espacial Internacional no pudo alcanzar la órbita después de un problema con el propulsor principal. El sistema de escape de lanzamiento se utilizó para alejar la nave espacial Soyuz del cohete que funcionaba mal. Los dos tripulantes, Aleksey Ovchinin y Nick Hague , siguieron una trayectoria balística y aterrizaron con seguridad a más de 400 km del Cosmódromo de Baikonur .

Soyuz-2 y puerto espacial de Guayana [ editar ]

Soyuz 2 lista para lanzar (2007)

El venerable lanzador Soyuz fue reemplazado gradualmente por una nueva versión, llamada Soyuz-2 o Soyuz / ST , que tiene un nuevo sistema de guía digital y una tercera etapa altamente modificada con un nuevo motor. La primera versión de desarrollo de Soyuz-2 llamada Soyuz-2-1a , que está equipada con el sistema de guía digital, pero todavía está propulsada por un viejo motor de tercera etapa, comenzó el 4 de noviembre de 2004 desde Plesetsk en un vuelo de prueba suborbital, seguido de un vuelo orbital el 23 de octubre de 2006 desde Baikonur. El lanzador totalmente modificado (versión Soyuz-2-1b ) voló por primera vez el 27 de diciembre de 2006 con el satélite CoRoT desde el cosmódromo de Baikonur .

El 19 de enero de 2005, la Agencia Espacial Europea (ESA) y Roscosmos acordaron lanzar cohetes Soyuz / ST desde el Centro Espacial de Guayana . [8] El sitio de lanzamiento ecuatorial permite que la Soyuz entregue de 2,7 a 4,9 toneladas en órbita sincrónica con el sol , dependiendo del motor de tercera etapa utilizado. [9] La construcción de una nueva plataforma comenzó en 2005 y se completó en abril de 2011. La plataforma utilizó la carga vertical común en la Guayana Francesa , a diferencia de la carga horizontal utilizada en el cosmódromo de Baikonur . [10] Se realizó un lanzamiento simulado a principios de mayo de 2011. [11]El primer lanzamiento operativo tuvo lugar el 21 de octubre de 2011, con los dos primeros satélites en el sistema de posicionamiento global Galileo .

Los cohetes Soyuz-U y Soyuz-FG están siendo reemplazados gradualmente por Soyuz-2 a partir de 2014. Soyuz-U se retiró en 2017, [12] mientras que Soyuz-FG transportó tripulaciones de astronautas a la ISS hasta septiembre de 2019 (vuelo final Soyuz MS-15 el 25 de septiembre de 2019).

Variantes [ editar ]

  • Soyuz 11A511 (1966-1975)
  • Soyuz-L 11A511L (1970-1971)
  • Soyuz-M 11A511M (1971-1976)
  • Soyuz-U 11A511U (1973-2017)
  • Soyuz-U2 11A511U2 o 11A511K (1982-1995)
  • Soyuz-FG 11A511U-FG (2001-2019)
  • Soyuz-2 14A14 (2006-hoy)

El Molniya-M (1964-2010) también se derivó de la familia Soyuz.

Montaje [ editar ]

Montaje del cohete Soyuz: la primera y la segunda etapa están al fondo, ya unidas; la tercera etapa está en la esquina inferior izquierda de la imagen. La nave espacial Soyuz , cubierta por su cubierta de lanzamiento, está en la esquina inferior derecha.

El cohete se ensambla horizontalmente en el Edificio de Ensamblaje y Pruebas. El cohete ensamblado se transporta al sitio de lanzamiento en su estado horizontal y luego se eleva. Esto es diferente del ensamblaje vertical de, por ejemplo, el Saturn V , y es una de las características que hace que Soyuz sea más barato de preparar para el lanzamiento. Montar un cohete posicionado horizontalmente es relativamente simple ya que todos los módulos son fácilmente accesibles. Montar el cohete en posición vertical requeriría un hangar de gran altura a prueba de viento, que no se consideró financieramente viable en el momento en que se diseñó el cohete, debido a la economía fallida de la Unión Soviética .

Prelanzamiento [ editar ]

Soyuz TMA-13 en construcción en la plataforma de lanzamiento de Gagarin's Start , 10 de octubre de 2008.

Todo el cohete está suspendido en el sistema de lanzamiento por los mecanismos de carga en los propulsores con correa donde están unidos al núcleo central. Este último descansa sobre las secciones de la nariz de los elevadores de correa. Este esquema se asemeja a las condiciones de vuelo cuando los propulsores con correa empujan el núcleo central hacia adelante. El concepto de suspender el cohete fue una de las novedades introducidas con el R-7 / Soyuz.

Dado que se ha eliminado la plataforma de lanzamiento, se baja la parte inferior del cohete. Las cerchas del sistema de lanzamiento soportan las cargas de viento. La resistencia a los vientos fuertes es una característica importante del sistema de lanzamiento, ya que las estepas de Kazajstán , donde se encuentra el sitio de lanzamiento de Baikonur, son conocidas por las tormentas de viento .

Lanzar [ editar ]

Una Soyuz-U en la plataforma de lanzamiento, antes del lanzamiento del Proyecto de prueba Apollo-Soyuz (ASTP) el 15 de julio de 1975.

Los motores se encienden mediante bengalas pirotécnicas iniciadas eléctricamente, montadas en postes de abedul, que se encienden aproximadamente a T-20 segundos, unos segundos antes de que los componentes del combustible se introduzcan en la cámara de combustión. [13] Esta secuencia rara vez falla debido a su simplicidad. [14] Durante el lanzamiento, los brazos de apoyo rastrean el movimiento del cohete. Después de que los cabezales del brazo de soporte emergen del hueco de soporte especial en las secciones de la nariz de las correas, los brazos y armaduras de soporte se desconectan de la estructura del avión del cohete, girando sobre los ejes de soporte y liberando el camino para que el cohete despegue. Durante el lanzamiento, el cohete y la instalación de lanzamiento forman un único sistema dinámico.

Cuando los motores de refuerzo del strapon se detienen, los propulsores se caen, proporcionando una separación sin impacto. Si el cielo está despejado, los observadores terrestres pueden ver una cruz de Korolev formada por los impulsores que caen.

Carenados utilizados para misiones sin tripulación [ editar ]

El vehículo de lanzamiento Soyuz se utiliza para varias misiones rusas sin tripulación y también lo comercializa Starsem para lanzamientos de satélites comerciales. Actualmente se utilizan los siguientes tipos de carenado:

Progress es la nave espacial de carga para misiones sin tripulación a la ISS y previamente a Mir . La nave espacial utiliza una plataforma y un carenado dedicados y se puede lanzar con Soyuz-U, Soyuz-FG o Soyuz-2.

El carenado tipo A se utiliza para lanzamientos comerciales.

El carenado tipo S se utiliza para lanzamientos comerciales de Starsem. El carenado tiene un diámetro exterior de 3,7 my una longitud de 7,7 m. La etapa superior Fregat está encapsulada en el carenado con la carga útil y un adaptador / dispensador de carga útil. [15] El carenado tipo S junto con la etapa superior Fregat se utilizaron para lanzar las siguientes naves espaciales: Galaxy 14 , GIOVE A , Mars Express , AMOS-2 , Venus Express , Cluster . [dieciséis]

El carenado tipo SL se utiliza para lanzamientos comerciales de Starsem. El carenado tiene un diámetro exterior de 3,7 my una longitud de 8,45 m. La etapa superior Fregat está encapsulada en el carenado con la carga útil y un adaptador / dispensador de carga útil. [17] El carenado tipo SL junto con la etapa superior Fregat se utilizaron para lanzar la siguiente nave espacial: CoRoT .

El carenado tipo ST se utiliza para lanzamientos comerciales de Starsem. Su diámetro exterior es de 4,1 my su longitud es de 11,4 m. Solo se puede usar con la Soyuz-2, porque el sistema de control analógico más antiguo no puede hacer frente a la inestabilidad aerodinámica introducida por un carenado de este tamaño. Este carenado de plástico de carbono se basa en la configuración probada utilizada para los vehículos Ariane 4 de Arianespace , con su longitud aumentada en aproximadamente un metro adicional. [18] El carenado ha sido desarrollado y fabricado por TsSKB-Progress de acuerdo con los requisitos de un cliente ( Starsem ). Este es el único tipo de carenado que ofrece Starsem / Arianespace para los lanzamientos de Kourou. [19]

Etapas [ editar ]

Plano de explosión del cohete Soyuz FG

Primera etapa [ editar ]

La primera etapa de transporte de una tripulación hasta la ISS, 2006.

La primera etapa de los cohetes Soyuz consta de cuatro cohetes impulsores líquidos cónicos idénticos, atados al núcleo de la segunda etapa. Cada propulsor tiene un solo motor cohete con cuatro cámaras de combustión, dos cámaras de combustión nonio y un juego de turbobombas.

Estadísticas (cada uno de los 4 impulsores)

  • Masa bruta: 44,5 toneladas (98,100 libras)
  • Propelente: 39,2 toneladas (86,400 lb)
  • Masa seca: 3784 kg (8,342 lb)
  • Diámetro: 2,68 m (8 pies 10 pulgadas)
  • Longitud: 19,6 m (64 pies 4 pulgadas)
  • Tiempo de combustión: 118 segundos
  • Motores:
    • Modelos Soyuz y Soyuz-U
      • RD-107
        • Empuje 813 kN (183 klb f ) en el despegue
        • Empuje 991 kN (223 klb f ) en vacío
        • Impulso específico 245 segundos (2,40 km / s) en el despegue
        • Impulso específico 310 segundos (3,0 km / s) en vacío
        • Presión de la cámara 5,85 MPa (848 psi)
    • Modelos Soyuz-ST
      • RD-107A (14D22)
        • Empuje 838 kN (188 klb f ) en el despegue
        • Empuje 1021 kN (230 klb f ) en vacío
        • Impulso específico 245 segundos (2,40 km / s) en el despegue (estimado)
        • Impulso específico 310 segundos (3,0 km / s) en vacío (estimado)
        • Presión de la cámara 5,85 MPa (848 psi)
    • Soyuz-FG
      • RD-107A (14D22)
        • Empuje 775 kN (174 klb f ) en el despegue
        • Impulso específico 320,2 segundos (3,140 km / s) en vacío

Segunda etapa [ editar ]

Aquí los cuatro impulsores de la primera etapa caen, creando un patrón de humo cruzado en el cielo, también conocido como cruz de Korolev .

La segunda etapa del amplificador Soyuz es una etapa única, generalmente cilíndrica con un motor en la base y se activa con la primera etapa. Como cada uno de los cohetes de la primera etapa, también tiene cuatro cámaras de combustión y un juego de turbobombas, pero cuatro (en lugar de dos) cámaras de combustión nonio . La segunda etapa se estrecha hacia la parte inferior para permitir que los cuatro cohetes de la primera etapa encajen más juntos.

  • Masa bruta: 105,4 toneladas (232,400 lb)
  • Propelente: 95,4 toneladas (210.000 libras) [ aclaración necesaria ]
  • Propelente (Soyuz-U2 con propelente Syntin ): 96,4 toneladas (212.000 lb) [ aclaración necesaria ]
  • Masa seca: 6875 kg (15,160 lb)
  • Longitud: 28 m (91 pies 10 pulgadas)
  • Diámetro: 2,95 m (9 pies 8 pulgadas)
  • Tiempo de combustión: 290 segundos
  • Motores:
    • Modelos Soyuz y Soyuz-U
      • RD-108
        • Empuje 779 kN (175 klb f ) en el despegue
        • Empuje 997 kN (224 klb f ) en vacío
        • Impulso específico 264 segundos (2,59 km / s) en el despegue
        • Impulso específico 311 segundos (3,05 km / s) en vacío
        • Presión de la cámara 5,1 MPa (740 psi)
    • Modelo Soyuz-U2 con combustible Syntin
      • RD-108
        • Empuje 811 kN (182 klb f ) en el despegue
        • Empuje 1009 kN (227 klb f ) en vacío
        • Impulso específico 264 segundos (2,59 km / s) en el despegue
        • Impulso específico 311 segundos (3,05 km / s) en vacío
        • Presión de la cámara 5,1 MPa (740 psi)
    • Modelos Soyuz-ST
      • RD-118 (11D512)
        • Empuje 792 kN (178 klb f ) en el despegue
        • Empuje 990 kN (222 klb f ) en vacío
        • Impulso específico 264 segundos (2,59 km / s) en el despegue (est)
        • Impulso específico 311 segundos (3,05 km / s) en vacío (est)
        • Presión de la cámara 5,85 MPa (848 psi)

Tercera etapa [ editar ]

Una de las cargas útiles comunes de la familia de cohetes Soyuz, una nave espacial Soyuz. Éste es para una misión de acoplamiento internacional con la nave espacial Apollo de los Estados Unidos.

Hay dos etapas superiores variantes en uso, el Bloque I y el Bloque mejorado-I (usado en Soyuz-2-1b ).

  • Masa bruta: 25,2 toneladas (55,600 lb)
  • Propelente: 21,4-22,9 toneladas (47,200 - 50,500 lb) [ aclaración necesaria ]
  • Masa seca: 2355 kg (5190 lb)
  • Longitud: 6,7 m (22 pies)
  • Diámetro: 2,66 m (8 pies 9 pulgadas)
  • Tiempo de combustión: 240 segundos
  • Motor:
    • Bloque I
      • RD-0110
      • Empuje 298 kN (67,0 klb f )
      • Impulso específico 330 segundos (3,2 km / s)
      • Presión de la cámara 6,8 MPa (986 psi)
    • Bloque I mejorado
      • RD-0124 (11D451)
      • Empuje 294 kN (66 klb f )
      • Impulso específico 359 segundos (3,52 km / s)
      • Presión de la cámara 16,2 MPa (2350 psi)

Ver también [ editar ]

  • Comparación de familias de lanzadores orbitales
  • Lista de lanzamientos de R-7 , incluidos los lanzamientos de la familia de cohetes Soyuz

Referencias [ editar ]

  1. ^ "Vehículo de lanzamiento Soyuz: el medio más confiable de viaje espacial" . Agencia Espacial Europea . Consultado el 29 de marzo de 2013 .
  2. ^ La gran conspiración del cosmonauta soviético - Conspiración Soyuz - Cronología
  3. ^ " " Soyuz "- vehículos de lanzamiento de la serie" . Centro espacial de Samara. Archivado desde el original el 7 de febrero de 2012 . Consultado el 29 de marzo de 2013 .CS1 maint: URL no apta ( enlace )
  4. ^ Christian Lardier; Stefan Barensky (12 de marzo de 2013). El vehículo de lanzamiento Soyuz: las dos vidas de un triunfo de ingeniería . Springer Science & Business Media. págs. 233–. ISBN 978-1-4614-5459-5.
  5. ^ Stephen Clark (27 de mayo de 2014). "La última adquisición de asientos Soyuz de la NASA puede ser la última" . Vuelo espacial ahora . Consultado el 29 de mayo de 2014 .
  6. ^ "Accidente de Molniya-M causado por falla del motor o pedido incumplido" . RIA Novosti. 21 de junio de 2005 . Consultado el 29 de marzo de 2013 .
  7. ^ Jonathan Amos (23 de diciembre de 2011). "Otro lanzamiento de cohete Soyuz falla" . BBC News . Consultado el 29 de marzo de 2013 .
  8. ^ "Vínculos más estrechos entre la ESA y Rusia" . Agencia Espacial Europea. 19 de enero de 2005 . Consultado el 29 de marzo de 2013 .
  9. ^ "Soyuz en el puerto espacial europeo" (PDF) . Agencia Espacial Europea. Noviembre de 2007 . Consultado el 29 de marzo de 2013 .
  10. ^ "Sitio de lanzamiento de Soyuz listo para el primer vuelo" . Agencia Espacial Europea. 1 de abril de 2011 . Consultado el 29 de marzo de 2013 .
  11. ^ "Primera Soyuz casi lista para su lanzamiento desde la Guayana Francesa" . Agencia Espacial Europea. 4 de mayo de 2011 . Consultado el 29 de marzo de 2013 .
  12. ^ Chris Gebhardt (21 de febrero de 2017). "El cohete más antiguo de la historia se despide con el lanzamiento de Progress MS-05" . NasaSpaceFlight.com.
  13. ^ Zak, Anatoly (17 de marzo de 2016). "Rusia realmente enciende cohetes con un fósforo de madera de gran tamaño" . Mecánica popular . Consultado el 11 de agosto de 2018 .
  14. ^ "Soyuz Rocket sufre un raro aborto en el encendido - Soyuz | Resurs-P No.3 | Spaceflight101" . spaceflight101.com . Consultado el 4 de diciembre de 2017 .
  15. ^ "Vehículo de lanzamiento Soyuz" . Starsem . Consultado el 29 de marzo de 2013 .
  16. ^ "Cohete portador Soyuz-FG con RB Frigate" . federalspace.ru. Archivado desde el original el 6 de diciembre de 2007 . Consultado el 29 de marzo de 2013 .CS1 maint: URL no apta ( enlace )
  17. ^ "Arianespace y Starsem para orbitar COROT" (PDF) . Starsem . Consultado el 29 de marzo de 2013 .
  18. ^ "Soyuz: descripción general" . Arianespace . Consultado el 29 de marzo de 2013 .
  19. ^ "Soyuz del Centro Espacial de Guayana: Manual del usuario" (PDF) . Arianespace. Junio ​​de 2006. Archivado desde el original (PDF) el 13 de agosto de 2012 . Consultado el 29 de marzo de 2013 .

Lectura adicional [ editar ]

  • Guía de referencia internacional para sistemas de lanzamiento espacial, tercera edición , Iaskowitz, Hopkins y Hopkins ed., 1999, Reston, Virginia, AIAA Publications. ISBN 1-56347-353-4 

Enlaces externos [ editar ]

  • Starsem
  • Registro de lanzamiento de Soyuz en Starsem
  • Soyuz-U / Fregat
  • Vehículo de lanzamiento Soyuz: el medio más confiable de viaje espacial
  • Familia Soyuz Booster
  • Manual de usuario de Soyuz - Arianespace