El origen de la nave Soyuz (4° Parte)
- El origen y evolución de la Soyuz -
- Los sistemas de emergencia y rescate (1° parte) -
El sistema de rescate de emergencia para el Soyuz-1 es puesto a prueba en el área 51 del cosmódromo de Baikonur en 1966
ДУ САС Система Аварийного Спасения 11Д828 ПКА "Союз"
DU SAS Sistema de Rescate de Emergencia 11D828 PKA "Soyuz"
El DU SAS 11D828 PKA después de su instalación el el carenado de la primera cosmonave Soyuz.
Ante el desafío que implicaban los peligros que acechaban la exploración espacial, los diseñadores intentaron anticipar posibles situaciones y hacer propuestas a fin de atenuar las consecuencias de los eventuales accidentes que pudieran ocurrir.
Destacaba, como primera situación peligrosa potencial, como ya lo habían demostrado las experiencias iniciales, las fallas en el cohete portador en los primeros instantes del lanzamiento.
Los astronautas lo sabían muy bien y nos han dejado muchas frases testimoniales de como sentían, en ese momento inicial del despegue.¹)
La nave Vostok, apreciándose como estaba dispuesto el asiento eyectable y la escotilla que era volada en el momento de eyección.
En el margen superior derecho del diagrama se puede comparar el tamaño de la Vostok con relación a la cápsula Mercury norteamericana. Los soviéticos poseían un cohete con suficiente potencia como para ponerla en órbita, el R-7 Semiorka, primer ICBM (Misil Balístico Inter-Continental) del mundo, que había sido proyectado por la oficina de diseño de Koroliov. El R-7 Semiorka (Семёрка que significa siete) (designación GRAU 8K71 y bautizado por la OTAN como SS-6 Sapwood) había fracasado como arma, ya que necesitaba de muchas horas de preparación para el lanzamiento y unas estructuras de soporte muy grandes para no ser detectadas por los vuelos de los aviones espías U-2 de los Estados Unidos, de tal forma que sabrían donde anular su amenaza. Sin embargo se rebelaría en extremo eficiente a los efectos de orbitar cargas útiles pesadas.
Una debilidad de la Unión Soviética tubo como resultado su gran ventaja al inicio de la carrera espacial con los Estados Unidos. Debido que la URSS tecnológicamente tenía problemas para fabricar ojivas nucleares más livianas, se vieron obligados en esforzarse para que sus misiles intercontinentales se volvieron más grandes y más potentes. Así, todo su empeño en lo militar en la guerra fría, hizo que cuando empezara la llamada carrera espacial sus cohetes fueran capaces de poner el primer satélite artificial en órbita y luego de poner también al primer hombre circunnavegando nuestro planeta. Ya con su serie Sputnik, esbozaban la capacidad de poner al hombre en la Luna, como se comprobó mucho después al descubrirse la existencia de un módulo lunar "LK lander".
Asiento de la nave Vostok y maqueta de tamaño reducido a escala de la nave Vostok en el Science Museum (Museo de la Ciencia) de Londres.
Fotografía del asiento. (Novosti Kosmonavtiki)
Asiento en el museo del cosmódromo de Baikonur, en Kazajistán.
Foto del asiento sin el maniquí con el traje Sokol Sk-1, lo que permite apreciar mejor los detalles.
En las dos fotos superiores de la nave Vostok del museo de Baikonur, se pueden apreciar los rieles por donde se deslizaban los asientos y el gran orificio²) de la Nave, que una vez que era liberado de su escotilla servía de vía de expulsión del cosmonauta.
Las primeras naves espaciales, las Vostok ("Oriente" en idioma ruso) de la Unión Soviética no poseían incorporado ningún método para poder realizar un aterrizaje suave, por lo cual cuando reingresaban a la atmósfera, entre 6.000 metros y 7.000 metros el único tripulante que estaba sujeto con correas a un asiento eyectable salía despedido automáticamente (aunque se había previsto la posibilidad de efectuar la eyección de forma manual)³) y desprendiéndose de su asiento bajaba por un período de unos 20 minutos con su propio paracaídas. Este sistema, fue definitorio para que Valentina Tereshkova, fuera elegida entre miles de aspirantes para ser la primera mujer en viajar al espacio, pues debido a su padecimiento de vértigo, con vocación de superarlo, abrazo el paracaidismo con desconocimiento de sus familiares, convirtiéndose en una avezada profesional en este deporte. Este mismo sistema de catapultar el asiento del cosmonauta, se previó para utilizar en una emergencia, como medio para rescatarlo de un despegue peligroso en los seis vuelos tripulados realizados por la Vostok. El mismo estaba disponible hasta los 40 segundos posteriores al despegue. En los dos vuelos tripulados de su sucesora, la Voskhod o Vosjod (Восход) ("Amanecer" en idioma ruso), se eliminaron los asientos eyectables y se les instaló el sistema de aterrizaje suave "Elbrús" (Эльбрус) (nombre del monte más alto de Rusia y de Europa). Esto determinó que no hubiera ningún método de evacuación de emergencia de los cosmonautas durante el lanzamiento.
Mientras tanto en los Estados Unidos, en un período de 20 meses, despegaban 10 cápsulas Gemini tripuladas (de un total de 12 vuelos). La Gemini 3, era el primer vuelo tripulado con Virgil I. Grissom y John W. Young lanzada el día 23/03/1965. En el programa Gemini, se había optado por suplantar el método de las Cápsulas Mercury, por asientos que se catapultaban en caso de emergencia. John Young, que sito en la nota al pie de la entrada, había sido testigo durante las pruebas del nuevo sistema de evacuación implementado en la nave Gemini, del fracaso del procedimiento, acaecido cuando el techo de la cabina sobre el asiento no fue volado como estaba previsto y el asiento eyectó atravesándolo, lo que hubiera provocado sin duda la muerte del astronauta.
En estos dibujos de la NASA, podemos apreciar los sistemas de evacuación de los astronautas en los vehículos Mercury y Gemini.
El programa espacial norteamericano, se había iniciado con una serie de accidentes en los despegues de sus cohetes. Había que buscar una forma para poder poner sus valiosas cargas útiles a salvo de estos, y por supuesto, esta necesidad se vería acrecentada si en estas cargas útiles estaban incluidos tripulantes. Es así, que el ingeniero Maxime Faget, que contribuyó al desarrollo de las naves espaciales tripuladas norteamericanas (desde la Mercury al Transbordador) fue fundamental en el desarrollo de una torre de escape para las cápsulas Mercury. Al efecto de la pruebas iniciales de las propiedades aerodinámicas de la cápsula y de esta torre de escape, se desarrolló el cohete Little Joe, para no utilizar los más costosos cohetes Redstone y Atlas. Este sistema de rescate se disparó prematuramente por primera vez antes del primer despegue del Little Joe, el 21/08/1959. El 4/11/1959, durante el tercer despegue, nuevamente se repitió la prueba. Como no se logro realizar el test bajo la presión aerodinámica programada, se decidió repetirlo.
El momento en que se encienden los propulsores de la torre de escape en el llamado "El vuelo de cuatro pulgadas".
El primer vuelo de prueba de la capsula Mercury con el cohete Redstone (el que se había asignado como su lanzador para las misiones suborbitales y orbitales) no fue nada promisorio. Pasando a la historia con la denominación "The four inch flight" ("El vuelo de cuatro pulgadas"). El vuelo en realidad, nunca llegó a materializarse, el cohete Redstone simplemente no se elevó. El proyectado vuelo se había programado para el 7/11/1960, pero diversos inconvenientes llevaron la fecha hasta el día 21/11/1960. El cohete Redstone del Ejército (U.S Army) de los Estados Unidos, había despegado con satélites, pero hasta el momento, nunca con una carga de tanto peso como la nueva cápsula. El cohete se encendió en apariencia normalmente para detenerse luego, conservando sorprendentemente la vertical. Acto seguido, la torre de escape salió disparada a 1.300 metros de altura, pero sin llevarse a la Mercury consigo, cayendo a 300 metros de la plataforma. Fue un exitoso lanzamiento de la torre de escape, se podría decir irónicamente. Por si esto había sido poco peligroso, la cápsula Mercury expulso su paracaídas, que quedo colgando expuesto a que una ráfaga de viento desnivelara el cohete repleto de combustible. Los errores de este accidente se corrigieron y el 19/12/1960, una nave Mercury realizo un vuelo suborbital de 15 minutos, previo al vuelo suborbital de Alan Shepard el 5/05/1961 (misión Mercury-Redstone 3).
Luego de la experiencia norteamericana con los asientos eyectables de la Gemini, el programa Apolo volvió a adoptar el sistema de la torre de escape. Claramente, los asientos no cumplirían su función de alejar lo suficiente a los astronautas con la suficiente velocidad para ponerlos a salvo de una explosión de un cohete tan grande como el Saturno. Se calculaba que la explosión del mismo provocaría una bola de fuego de 600 metros de diámetro. Y por razones aún muchísimo más acrecentadas que en el caso de las pruebas para Mercury, en este caso se emplearon para las pruebas un cohete especialmente destinado para las mismas: el Little Joe II. Con este vector se realizaron cinco pruebas, tres con pleno éxito y dos se realizaron desde tierra con la cápsula, sin cohete lanzador. A pesar que veremos lo masivo del sistema de emergencia y rescate de las Soyuz iniciales, la torre de las cápsulas Apolo las duplicaba con creces en peso (4.200 kilos con combustible sólido incluido).
Segundo test sin cohete lanzador y esquema de la Apolo con la torre del LES.
El retorno de los asientos eyectables se materializó con los transbordadores espaciales. Los primeros dos Space Shuttle de los Estados Unidos, el Enterprise y el Columbia, que tenían previsto volar con dos astronautas se proveyeron de éstos. No así los siguientes, los transbordadores Challenger, Discovery, Atlantis y Endeavour. El Enterprise que fue el transbordador de prueba los conservó durante todos los vuelos. El Columbia, al aumentar el número de tripulantes en su quinta misión (STS-5) debió prescindir de ellos, conservando esta opción de rescate únicamente en los cuatro primeros vuelos. Luego fueron desactivados por razones éticas. Solo habría dos asientos para siete astronautas. Finalmente, se decidió eliminarlos durante una revisión general. Estos asientos eran modificaciones de los utilizados por el avión espía de la Lockheed SR-71 "Blackbird". Claro está que los asientos eyectables, no podían evitar las muertes de los astronautas del transbordador espacial Columbia, pero si le podrían haber brindado una oportunidad a los del Challenger.
El transbordador soviético Burán, también se proveería de asientos eyectables. Pero si era prácticamente imposible a los norteamericanos encontrar una solución efectiva para evacuar siete tripulantes, el Burán podría llevar diez repartidos en dos cubiertas. Lo máximo que pudieron resolver fue colocar cuatro en la cubierta superior. Los soviético también optaron por modificar un asiento usado en la aviación, el muy efectivo modelo de NPP Svezdá, Ka-36. La empresa también fabrica los trajes de los cosmonautas. La versión modificada fue bautizada como K-36 RB (K36M11F35) y fueron probados de una forma muy ingeniosa, utilizando las voluminosas torres del sistema SAS de las naves Progress, según se publicó en 2016, en el libro "R-7, leguendárnaia Semiorka", Yauza Press, Moscú, de Aleksandr Zheleznyakov y Aleksandr Shlyadinsky. Sin embargo, aunque no quita ingenio, accedí a otra información que los Ka-36 modificados, se alojaban en el carenado del cohete y no en la carcaza del SAS, lo que me parece más práctico y por tanto más convincente. De lo que no hay duda, es de que hubo cinco pruebas que se hicieron aprovechando los vuelos de estas naves cargueros entre l988 y 1990. Pudiendo determinar que los mismos correspondieron a las naves de carga Progress 7K-TG de la 38 a 41 (n°146 a 149) y a la nave Progress M-1 11F615A55, primera de su versión, que fue la decimoctava de sesenta y cuatro naves Progress en visitar la estación espacial Mir y tenía el número de serie 201.
Si bien por razones de costo, el proyecto Burán fue cancelado a poco de disolverse la Unión Soviética, el asiento estuvo disponible para los tripulantes de los vuelos de prueba del OK-GLI (BTS-002). Para los vuelos de prueba atmosféricos los norteamericanos habían montado su transbordador Enterprise en el fuselaje de un Boeing 747 Jumbo, modificado al efecto. El avión Boeing con el transbordador a cuestas despegaba y lo elevaba, para luego desprenderlo y este planeaba hasta aterrizar. Los soviéticos, para esta misión, también demostraron su ingenio, proveyendo un modelo de Burán, de cuatro reactores permitiéndole hacer las pruebas atmosféricas, de acercamiento y aterrizaje independientemente.
¹)- El astronauta norteamericano John Young decía: "Cualquiera que se siente sobre el sistema de hidrógeno-oxígeno más grande del mundo, sabiendo que van a encenderlo, y no se pone un poco nervioso, no entiende completamente la situación". Pero aparentemente, este hecho no le imponía tanto nerviosismo como para renunciar a despegar en una misión, pues participó en la Gemini III, Gemini X, Apolo 10, Apolo 16, STS-1 y STS-9. La misión STS-1 fue la primera del transbordador Columbia y en ella, la NASA había programado probar su sistema de aborto por asiento eyectable, Young se opuso a ello vehementemente y finalmente dicho test fue anulado del programa de la misión. Le habría dicho a las autoridades de la NASA: "No juguemos a la ruleta rusa".
El primer astronauta norteamericano Alan Shepard, en esos instantes del despegue reflexionaba: "El hecho es que cada parte que conforma esta nave fue construida con el ofertante más bajo" y "¡No la pifies, Shepard!", mientras estaba sentado sobre las 30 toneladas del cohete Redstone 3 y la cápsula Mercury 7 que lo iban a convertir en en primer norteamericano que conseguía un vuelo suborbital con éxito. Neil Armstrong, el primer hombre en poner un pie en la Luna expresaba sobre ese momento: "Cuando despegas y en la situación que estás lo cierto es que es difícil escuchar nada".
Sally Ride que fue la tercer mujer en el espacio y la primera norteamericana comentaba: "Así que la mayoría de los astronautas que se preparan para despegar están emocionados y muy ansiosos y preocupados por esa explosión porque si algo sale mal en los primeros segundos de lanzamiento, no hay mucho que puedas hacer”.
²)- En los años cincuenta y principio de los sesenta, la Marina norteamericana desarrolló un programa de globos estratosféricos tripulados llamado StratoLab. Los soviéticos de forma similar, desarrollaron el propio al que llamaron Volga. Ambos utilizaban góndolas presurizadas y dos tripulantes por cada vuelo. El programa soviético estaba enfocado en servir como plataforma de prueba de los sistemas de rescate y el uso de paracaídas, de los cosmonautas y pilotos en vuelo de gran altitud. Hay escasa y contradictoria información sobre este programa, pero posiblemente fue en 1958 que se construyeron bajo la dirección de diseño de Gennadiy Chekalin, entre 5 y 10 góndolas. Estas eran esféricas y se apoyaban en ocho patas, estando divididas en dos compartimentos (uno para cada tripulante). El diseño de los módulos orbitales de la Unión Soviética sería similar e incluso la escotilla de salida parecería estar en un lugar similar al de las naves Vostok.
La cápsula Volga n°5 se encuentra exhibida en el Museo Central de la Fuerza Aérea de Monino, Moscú.
³)- Koroliov no se fiaba de como reaccionarían los cosmonautas a los efectos de la microgravedad y por ese motivo, había bloqueado los mandos de los sistemas de eyección. El día 12/04/1961, Oleg Ivanovsky se encargó de acomodar a Yuri Gagarin en la Vostok 1, tras situarle en el asiento eyectable, le confió a Gagarin el código que debía activar los controles manuales en caso de emergencia, pero este ya lo conocía, pues Nikolái Kamanin se lo había suministrado anteriormente. A los efectos de la eyección eran imprescindibles los trajes presurizados. La nave Vostok era presurizada con nitrógeno y oxígeno en una mezcla estudiada pues una atmósfera saturada en oxígeno ya había provocado la muerte de Valentín Bondarenko. La presurización era de aproximadamente 1 bar y la presión del aire a 7.000 metros de alto era de unos 0.41 de bar, por lo que una descompresión explosiva era muy peligrosa y debía proveerse al cosmonauta de un traje adecuado, casco y guantes. En el instante en que se iniciaba la expulsión, el traje se desconectaba de los sistemas de apoyo (soporte vital, telemetría, comunicaciones...) y se sellaba para retener la presión. Lo dicho, implicaba que el cosmonauta quedaba confinado en su traje y que debía de respirar de los 7.000 a los 2.500 metros el aire contenido dentro de él. A los 2.500 metros con una presión de 0.75 bar, podía abrir su casco y respira. Sabríamos mucho tiempo después que Gagarin casi se asfixia en su descenso en paracaídas, porque la válvula que debería abrir había quedado aprisionada por la capa de enmascaramiento cuando le colocaron su escafandra previo al lanzamiento. Esos primeros trajes Sokol naranjas pesaban 11,5 kilos y fueron eliminados para los vuelos iniciales de las Soyuz, a pesar de la persistente insistencia de Koroliov de que fueran utilizados para los lanzamientos y las reentradas. Su no uso, fue fatal para los tres cosmonautas de la Soyuz 11, luego de la cual se impuso nuevamente su utilización.
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