El origen de la nave Soyuz (5° Parte)
- El origen y evolución de la Soyuz -
- Los sistemas de emergencia y rescate (2° parte) -
DU SAS 11D828 de las cosmonaves Soyuz 4 y Soyuz 5 (foto de debajo)¹).
Revista Cosmonautics News
Las dos primeras naves Soyuz en acoplarse con tripulaciones
Otro de los desarrollos de la oficina de diseño OKB-1 de Koroliov fue el sistema de emergencia y rescate de las naves Soyuz. Mientras está en la plataforma de lanzamiento el sistema "SAS Launch Escape" [que también se conoce como "sistema de escape para el lanzamiento" (LES, del inglés: Launch Escape System), o "sistema de aborto para el lanzamiento" (LAS, del inglés: Launch Abort System)] está disponible colocado en la parte superior de la cofia del cohete, que protege a la nave durante su viaje a través de la densidad de la atmósfera. SAS procede de la transliteración de la escritura cirílica rusa: САС de Система Аварийного Спасения, que significa: "sistema de rescate de emergencia". El sistema esta previsto que funcione previo al despegue o hasta los 157 segundos después del inicio del vuelo. Al llegar a este tiempo de la trayectoria, el carenado de la carga útil es desechado junto con el SAS. Estos sistemas se han adoptado con sus características particulares en casi todas las naves tripuladas con el fin de preservar la integridad de los astronautas al igual que el resto de procedimientos de control de actitud que existen para cuando el aborto se produce en una etapa posterior.
En el caso de la nave Soyuz, se presenta la particularidad de que en el segundo test de vuelo, producto de una secuencia de fallas, accidentalmente se activo su encendido provocando como ya relaté en otra entrada anterior, el resultado contrario, un fallecimiento (en la plataforma). Este accidente provocó graves daños a la plataforma de lanzamiento, pero demostró su efectividad al descender el que debería haber sido el Cosmos-136 ( la Soyuz no tripulada de prueba n°2) a casi 400 metros de distancia, pero aparentemente sin daño alguno, demostrando la efectividad del sistema, pero alertando de tener en cuenta a fin de corregirlos, los factores que provocaron el fatal desenlace.
La evolución del sistema de emergencia y rescate de las Soyuz (Kosmos)*, Progress, Zond.
*Las misiones no tripuladas de las naves Soyuz se designan como Kosmos ("Cosmos" en castellano).
САС Система Аварийного Спасения 11Д828 ПКА "Союз"
SAS Sistema de Rescate de Emergencia 11D828 PKA "Soyuz"
SAS Sistema de Rescate de Emergencia 11D836 KA "Zond"
SAS Sistema de Rescate de Emergencia 11D855 PKA "Soyuz T"
SAS Sistema de Rescate de Emergencia 828M PKA "Soyuz TM"
DU SAS 11D855M (ДУ САС 11Д855М) (para la Soyuz TM (TMA, TMA-M). Revista Cosmonautics News
Los sistemas de rescate de las Soyuz, ha ido evolucionando paulatinamente en paralelo al mejoramiento de los módulos de las naves en sí. A partir del modelo inicial 11D828, se desarrollaran los 11D828M, 11D836, 11D855, 11D855M, con diferencias externas visibles y aumento de potencia en consonancia con el acrecentamiento de las masas de los vehículos. Es observable, que a partir de la Soyuz 12, el "hongo" sobre la toberas va desapareciendo, es a partir de esta nave que hay un incremento de masa para que los cosmonautas vistan sus trajes espaciales y se aumentan las reservas de oxígeno en el CA. 
En la representación gráfica (modificada) se pueden ver sintéticamente los sucesivos pasos que constituyen el procedimiento de escape.
Al encenderse los motores del sistema de aborto, se desconecta el módulo de servicio del de reentrada de la nave Soyuz y casi en forma instantánea la ojiva protectora de la carga útil del cohete portador (o carenado de la punta del cohete) (GO) se separa de éste, que retiene el módulo de servicio (PAO). Se aleja rápidamente un cuerpo aerodinámico que componen la torre de rescate (DU SAS) con su sistema de propulsión y la ojiva, conteniendo el módulo orbital (BO), y el módulo de reentrada (SA) (Entre paréntesis las sigla en idioma ruso). El alejamiento se produce con un mínimo de 850 metros de altitud y un alejamiento horizontal mínimo de 110 metros. A continuación, se abren los cuatro estabilizadores de celosía (aletas estabilizadoras de rejilla) y mientras la ojiva con el modulo orbital se alejan continuando su trayectoria, el módulo de reentrada se libera de la estructura que lo mantenía fijado al carenado y a continuación abre su paracaídas para proceder a desprenderse de su escudo térmico, dejando expuestos los retrocohetes que le ayudarán a aterrizar algo más suave.
Este esquema básico creado para Soyuz LV se mantuvo posteriormente para todas las variaciones siguientes de la cosmonaves Soyuz.
Sistema de escape de lanzamiento del cohete N1-5L destinado a la exploración lunar.²)
De la misma manera que con el fallido despegue de la Soyuz de prueba n°2 (que si hubiera orbitado se identificaría como "Kosmos-136"), en el programa lunar soviético también se sucederían una serie de accidentes que confirmarían la efectividad del sistema de rescate y emergencia.
El 27/09/1967, se lanzó una Soyuz 7L-L1 4 (Зонд 4a, Zond 4a), desde el sitio 81/23 de Baikonur, por intermedio de un cohete Protón K-Block D (8K82K 11S824)³) el que a poco de despegar se estrelló, activada la SAS, la nave no sufrió daños.
El 22/11/1967, el lanzamiento del Protón inmediatamente siguiente (8°, 4°, 230-01)*, sufrió la pérdida de control a solo 4 segundos del despegue. Activándose el SAS, nuevamente la nave que en este caso era la Zond 4b L1 5 aterrizó indemne.
Siendo el 20/01/1969, durante el lanzamiento de otra Soyuz 7K-L1, el Protón (14°. 9°, 237-01)* explotó a 520 segundos del despegue y debido al buen desempeño del SAS, la Zond 7a L1 13 aterrizó exitosamente en Mongolia.
También el 3/07/1969, luego de despegar el lanzador N-1 con un prototipo de orbitador lunar 11F92 Zond-M y una maqueta del módulo de aterrizaje lunar 11F94, hubo una falla en uno de los motores, por lo que la automatización comenzó a apagar secuencialmente todos los motores de la primera etapa cuando el cohete apenas se había elevado 200 metros y una vez más el sistema de rescate fue eficiente.
En otro incidente, el 5/04/1975 los cosmonautas Vasili Lázarev y Oleg Makárov inesperadamente serían protagonistas del primer y único vuelo suborbital de programa espacial soviético. Ambos cosmonautas abordaron la Soyuz 18-1 (7K-T n°39 11F715A8), COSPAR 1975-F02 con la idea en mente de abordar la estación Salyut-4 y pasar en ella varios meses. El cohete Soyuz (serial: kh15000-023) (era el número 318 y 28 de la variante 11A511) despegaba desde la plataforma 1/5 de Baikonur y hacía un vuelo normal hasta que pasados unos 287 segundos de la misión y estando a 145 km de altura la tercera etapa (bloque I) no se separó de la etapa central (bloque A). Previamente, se había separado esta etapa central de los cohetes laterales (B, V, G y D, como explico en la nota 3, por el orden de su alfabeto) y 30 segundos después de la cofia (GO) junto con la torre de rescate. Para fortuna de los cosmonautas, cuando los giróscopos de la Soyuz detectaron una inclinación indebida, se activaron los protocolos de emergencia, detonándose los pernos que unían la nave a la tercera etapa y encendiendo el motor KDU de la misma. Aunque los cosmonautas debieron soportar sobrecargas de gravedad por las que perdieron la visión por unos instantes, los sistemas de emergencia funcionaron. Las autoridades la llamaban como la "anomalía del 5 de abril" y su denominación paso a la misión siguiente con Vitali Sebastyánov y Piotr Klimuk que despegarían en el cohete Soyuz número 29, último de la variante y 323 de este vector. Para tranquilidad de la Nasa, ya que la misión Apolo-Soyuz estaba a punto de concretarse, la nave Soyuz 19, fue lanzada por un cohete que había sido modernizado tiempo atrás, la versión Soyuz U, en su despegue número 17. Totalizando los cohetes Soyuz 331 lanzamientos.
Por último, el 26/09/1983 un cohete Soyuz U era el vehículo de lanzamiento de la Soyuz T-10 1 (que se catalogó en occidente como T-10 a, COSPAR 1983-F02), transportando la tercera expedición principal a la estación Salyut 7, con los cosmonautas Vladímir Titov y Gennady Strekalov se incendió 48 segundos antes de la ignición. La oportuna y eficaz acción del SAS logró que no hubiera consecuencias para la nave, ni para sus tripulantes, aunque como en el accidente anterior debieron soportar sobrecargas de fuerzas G.
Para la Soyuz -T (1968-1972), se hicieron algunas correcciones para mejorar las uniones de ensamblaje y aumentar la fiabilidad. Por razones de seguridad en base a las experiencias anteriores, se aumentó la longitud de la torre, permitiendo alejar los escapes para prever que en caso de accidentes, cuando la cofia todavía se encontrara encima del cohete, las llamas no lo alcanzaran, como había sucedido con el que debería haber sido el Cosmos-136 ver nota 1 en esta otra entrada. Los soviéticos no anunciaban con anticipación sus despegues y bautizaban sus naves solamente una vez que entraban exitosamente en órbita, por lo que la denominación de Cosmos 136, recayó en otro lanzamiento posterior al fallido que detallamos en la nota. Otra de las cosas que se tomo en cuenta para las mejoras, fue la de considerar la velocidad, dirección y sentido del viento, con dos motores adicionales permitían desviar arriba y a un lado el carenado, mejorando además el sistema del paracaídas principal. Se incorporó además un motor adicional sobre el motor principal del sistema de escape, con la doble utilidad de aumentar el escape en vertical y permitir en escapes de accidentes a gran altitud una estabilidad más equilibrada. Los motores principal y secundario, fueron posteriormente suplantados por un único motor de doble cámara que se hacía funcionar a través de una unidad de toberas combinadas. Otra ventaja adicional, fue el disminuir el diámetro de la torre, que resultó en un mejor desempeño aerodinámico y redujo el peso de la carga de equilibrio.
Por lo que se podría extraer de un informe presentado a la International Astronautic Federation (IAF) en 1993 por los representantes de las empresas Iskra (искра, "Chispa" en idioma ruso) y la derivada de la OKB-1, la oficina de diseño de Koroliov, NPO Energia (Ракетно-космическая корпорация Энергия им. С.П.Королева) tendríamos las siguientes variaciones en las dimensiones de las SAS de las Soyuz:
Soyuz 1-11 4.200 mm/longitud, 1.915 mm/diámetro, 1.415 kilos/peso, 1 t. combustible sólido
Soyuz 12-40 4.185 mm/longitud, 1.915 mm/diámetro, 1.580 kilos/peso.
Soyuz M 5.195 mm/longitud, 1.915 mm/diámetro, 1.889 kilos/peso.
Zond 5.940 mm/longitud, 1.400 mm/diámetro, 2.070 kilos/peso.
Soyuz T 6.040 mm/longitud, 1.400 mm/diámetro, 2.197 kilos/peso.
Soyuz TM 6.680 mm/longitud, 1.415 mm/diámetro, 1.971 kilos/peso.
Sistema de rescate de emergencia de la Soyuz TMA en exposición.
¹)- Despierta la curiosidad el hecho de que ambas siendo lanzadas en un espacio de tiempo de un día, se muestran en la foto de manera diferente. La Soyuz 4 con protección térmica en su torre de escape de emergencia y la Soyuz 5 sin ella. El hecho se debe aparentemente a que la Soyuz 4 había permanecido en su plataforma tres días de intensa ventisca de viento y nieve, lo que en definitiva determinó que su lanzamiento se pospusiera un día, realizándose el 14/01/1969.
²)- En principio, ni las autoridades del Kremlin ni los jerarcas militares soviéticos habían demostrado interés en enviar misiones tripuladas a nuestro satélite natural. Ellos preferían seguir la exploración del Sistema Solar con naves autónomas e invertir sus recursos en los proyectos vinculados a marcar una superioridad militar, como por ejemplo el de los satélites de reconocimiento (espías) y la creación de plataformas espaciales en órbita baja que se pudiera utilizar con fines militares, como el programa Almaz (Алмаз, Diamante) que era respuesta al proyecto MOL (Manned Orbital Laboratory) de los norteamericanos. Este programa fue concedido a la oficina de diseño OKB-52 de Vladímir Cheloméi en detrimento del proyecto de Koroliov del la Soyuz tripulada con un módulo acoplado con equipo de reconocimiento, la denominada Soyuz R (R por Разведки, Razvedki, "Inteligencia"). El proyecto de Cheloméi de estaciones espaciales militares Almaz (OPS) (11F71) se desarrollaba simultáneamente a las estaciones Salyut (DOS). Este programa no tendría los resultados que se esperaban, demostrando que utilizar naves tripuladas para espionaje no era justificado y fue suplantado por el programa Almaz-T de satélites no tripulado y finalmente cancelado en 1995.
Todo esto cambiaría el día 12/09/1962, cuando, el en aquel entonces presidente de lo Estados Unidos John F. Kennedy, en respuesta a todos los éxitos obtenidos por la Unión Soviética en la denominada "Carrera Espacial", afirmó que su país llevaría un hombre a la Luna dentro de la década. Los esfuerzos de los soviéticos se mantendrían en el más absoluto secreto por muchísimos años y recién en el año de 1991 comenzaron a develarse algunos detalles de su programa. El Kremlin una vez más, el 3/08/1964 como en el caso de las plataformas espaciales de espionaje, sorprendentemente prefirió asignar el primer programa lunar (LK-1 y su cohete portador R-500 8K-82K ) a Vladímir Cheloméi, y no a Sergéi Koroliov que le había brindado tantos éxitos con las aportaciones de su oficina de diseño. Pero por más que Cheloméi insistió con Nikita Jrushchov en que el proyecto contemplara la tarea de colocar una tripulación soviética sobre la superficie lunar, solo consiguió que se intentaría circunnavegar alrededor de la Luna. Posteriormente sería Koroliov y a su muerte Vasily Mishin, quienes desarrollarían el que se llamaría proyecto N-1/L.
³)- El cohete Protón (Протóн) es el UR-500 desarrollado por Cheloméi, su desarrollo tiene inicio con el modelo 8K-82 (de 2 etapas), al cual le seguiría el 8K-82K (de 3 etapas) y posteriormente el que mencionamos 8K-82K Block-D/RD58 (la primera versión con 4 etapas, con justamente esta última dándole la asignación de Block-D 11S824 ("D" por la cuarta letra, aunque en el alfabeto ruso la equivalente "Д" sería la quinta, después de la A,B,V y G, en cirílico moderno А, Б, В y Г) , hasta la actualidad le seguirían 25 versiones más. (Se que resulta engorroso seguir los diseños y las oficinas en las cuales se efectuaban con todas estas letras y números, pero fue una costumbre de los soviéticos durante la "Guerra Fría", el tener todo codificado en función del secretismo que querían imponer y asumo que es valioso citarlos y adquirir el conocimiento de los mismos para poder seguir los desarrollos de los ingenios). Como ya vimos, hasta el nombre de los ingenieros, y el del personal supervisor y de enlace con el Kremlin se mantenían en el mayor secreto. El Protón accidentado el 27/09/1967, era el 7° cohete Protón y 3° de su variante Block-D (serial 229-01) destinado al programa lunar Zond L1. El 5° y 6°, 2° y 3° (n° serial 227-01 y 228-01)* respectivos correspondían a los Kosmos-146 (L1 P2) (10/03/1967) y Kosmos-154 (L1-P3) (8/04/1967).
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