Lanzamiento Soyuz TMA-03M (Expedición 30/31)

Hoy 21 de diciembre a las 13:16 UTC Rusia ha lanzado desde Rampa Número 5 (PU-5 ó 17P32-5) del Área 1 (Gagarinski Start) del cosmódromo de Baikonur la nave Soyuz TMA-03M (11F732A47 Nº 703, 29S según la terminología de la NASA) mediante un cohete Soyuz-FG (11A511U-FG). La tripulación está formada por Oleg Kononenko (Roscosmos), André Kuipers (Holanda/ESA) y Don Pettit (NASA). Durante su estancia en la ISS, Kuipers llevará a cabo la misión PromISSe de la Agencia Espacial Europea (ESA). La Soyuz TMA-03M se acoplará con el módulo Rassvet de la ISS el viernes 23 de diciembre a las 14:22 UTC. Permanecerá en el espacio 147 días.

Don Pettit (izqda.), Oleg Kononenko y André Kuipers (Roscosmos).

Oleg Dmitrievich Kononenko / Олег Дмитриевич Кононеко (21 de junio de 1964, 47 años): comandante de la Soyuz TMA-03M, ingeniero de vuelo de las Expedición 30 y comandante de la Expedición 31. En 1988 se graduó como ingeniero del Instituto de Aviación de Zhukovsky y pasó a trabajar en la empresa TsSKB Progress (fabricante de los cohetes Soyuz). Entre 1996 fue seleccionado como candidato a cosmonauta y pasó a entrenarse en el TsPK Yuri Gagarin. En marzo de 1998 sería nombrado cosmonauta. Ha participado como tripulante de reserva en numerosas misiones. En 2008 fue ingeniero de vuelo de la Soyuz TMA-12 y permaneció 199 días a bordo de la ISS, durante los cuales llevó a cabo dos paseos espaciales (EVAs). Este es su segundo vuelo espacial y se espera que realice una EVA durante su estancia.

Oleg Kononenko (Roscosmos).

André Kuipers (5 de octubre de 1958), 53 años: Ingeniero de Vuelo nº 1 de la Soyuz TMA-03M e Ingeniero de Vuelo de las Expediciones 30 y 31. En 1987 terminó sus estudios de medicina en la Universidad de Amstterdam. En 1999 fue seleccionado como astronauta de la Agencia Espacial Europea (ESA). De enero a octubre de 2003 se entrenó en el TsPK para recibir la cualificación de ingeniero de vuelo de la Soyuz TMA. En 2004 viajó al espacio como ingeniero de vuelo de la Soyuz TMA-4 y permaneció 11 días en órbita durante la misión DELTA de la ESA, regresando en la Soyuz TMA-5. Kuipers es el primer holandés que ha viajado dos veces al espacio.

André Kuipers (Roscosmos).

Donald Pettit (20 de abril de 1955, 56 años): Ingeniero de Vuelo nº 2 de la Soyuz TMA-03M e Ingeniero de Vuelo de las Expediciones 30 y 31. En 1983 obtuvo su doctorado en ingeniería química de la Universidad de Arizona y pasó a trabajar para el Laboratorio Nacional de Los Alamos. En 1996 fue seleccionado como astronauta de la NASA. En 2002 y 2003 fue miembro de la Expedición 6 de la ISS. Durante su estancia tuvo lugar la tragedia del Columbia. En noviembre de 2008 volvió al espacio como miembro de la tripulación de la STS-126. Esta es su tercera misión espacial.

Don Pettit (Roscosmos).

El call-sign de la misión era Antares. La tripulación de reserva estaba compuesta por Yuri Malenchencko, Sunita Williams y Akihiko Hoshide.

Emblema de la Soyuz TMA-03M (Roscosmos).

Emblema de la misión PromISSe (ESA).



Plan de las Expediciones 30 y 31 (NASA).

Soyuz TMA

• Masa: 7 220 kg
• Longitud: 7,48 m
• Diámetro Máximo: 2,72 m
• Envergadura (con paneles solares desplegados): 10,7 m
• Volumen habitable: 9 m³
• Masa de combustible y comburente: 900 kg.
• Motor principal: 400 kgf de empuje y 305 s de Isp. 

Soyuz TMA (ESA/Paco Arnau/ciudad-futura.net).

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 BO.

• 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 el agua.

Detalle del SA (ESA).

• 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.

PAO. 

Partes de la Soyuz.

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.

Cohete Soyuz-FG (Paco Arnau/ciudad-futura.net).

• 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.
• 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 Korolyov (Moscú).

 

Fases del lanzamiento (TsUP).

Zonas de caída de las distintas etapas (Roskosmos).

Plan de vuelo del primer día de misión de la Soyuz TMA-03M:
Órbita inicial de la Soyuz TMA-03M: 200 x 242 km y 51,67º (88,6 minutos de periodo).

1. Lanzamiento (unos 9 minutos).
2. Despliegue de paneles solares y antenas.
3. Presurización de los tanques de combustible.
4. Extensión de la sonda de acoplamiento.
5. Comprobación de la presurización del módulo orbital (BO) y la cápsula (SA).
6. Prueba del sistema de acoplamiento automático Kurs.
7. Pruebas de los sensores de velocidad angular BDUS.
8. Actitud de la nave con respecto al horizonte.
9. Apertura de la escotilla del SA y acceso al BO. La tripulación se quita los trajes Sokol KV2.
10. Prueba del control derecho (RUO/RUP) de la Soyuz para rotaciones del vehículo.
11. La Soyuz comienza a rotar sobre su eje longitudinal para mantener los paneles solares orientados al Sol (modo ISK).
12. La tripulación recibe los datos para los encendidos del motor principal.
13. Se activa el sistema de purificación de aire del BO (BOA) y se desactiva el del SA.
14. Primer encendido (DV1) en la tercera órbita, de 103,3 segundos de duración Delta-V: 41,97 m/s.
15. Segundo encendido (DV2) en la cuarta órbita, con una duración de 50,9 s. Delta-V: 20,62 m/s.
16. Vuelta al modo ISK.
17. Limpieza y secado de los Sokol.
18. Periodo de sueño de la tripulación.

Mañana día 22 tendrá lugar un tercer encendido (DV3) con una Delta-V de 2 m/s y 28,7 s durante la órbita número 17.

Maniobras de la Soyuz TMA-03M para acoplarse a la ISS (TsUP).

Instalaciones para el procesado de las naves Soyuz y Progress y los lanzadores Soyuz en Baikonur (Google Earth).

Rampa de lanzamiento Gagarin del Área nº 1 (Google Earth).






Entrenamiento de Kuipers (ESA).





 
Entrenamiento de Kuipers con su traje Sokol-KV (Roskosmos).


Sistema de soporte vital de la Soyuz (ESA).



Panel Neptun de la Soyuz TMA (ESA).



Módulo orbital (BO) de la Soyuz y conexión con la cápsula (ESA).

Instalación del segmento intermedio (PkhO) que conecta la nave con el lanzador Soyuz-FG (RKK Energía).

Llegada de la tripulación a Baikonur (Roscosmos).

La tripulación inspecciona la nave y prueba los trajes Sokol KV2 (RKK Energía).

Integración dentro de la cofia. Se aprecian los soportes metálicos para sujetar el SA en caso de aborto durante el despegue (RKK Energía).

Traslado al MIK 112 (RKK Energia).

Integración con la torre de escape (SAS) y la tercera etapa del Soyuz-FG en el MIK-112 (RKK Energia/Roskosmos).

Integración con la primera y segunda etapa del lanzador (RKK Energia).

Las tripulaciones visitan su cohete (Roskosmos).

Traslado a la Rampa de Gagarin (RKK Energia/Roskosmos).

La tripulación se dirige a su nave (Roskosmos).

Lanzamiento (Roskosmos).


Vídeo de la llegada dr la tripulación a Baikonur:





Vídeo del entrenamiento de la tripulación:





Instalación de la cofia:





Traslado a la rampa:





Lanzamiento: