Soiuz (família de coets)

Enlairament d'un coet Soiuz TMA-5.

Elcoet Soiuz,del rus Союз (soiuz) que vol dir 'unió', és unvehicle de llançament d'un sol úshomologat per a vols tripulatsfabricat perTsSKB-ProgressaSamara,Rússia.S'utilitza com llançador per les naus tripuladesSoiuzcom a part delprograma Soiuz.Ara a més s'utilitzen per llançar naus de subministramentProgressno tripulades fins a l'Estació Espacial Internacionali per llançaments comercials dirigits per TsSKB-Progress i elPort espacial de Kouroua laGuaiana Francesa.El combustible dels coetsSoiuz-Ués elquero sắc,però els coets Soiuz-U2 n'utilitzen una variant denominadaSyntin.

Història

El coet fou utilitzat per primera vegada el 1966, derivat del llançadorVostok,que al seu torn es basa en elmíssil balístic intercontinental8K74 oR-7a.Era inicialment un coet de tres trams amb un tram superior Bloc I. Més tard es produí una variant Molnia mitjançant l'addició d'un quart tram, que li permetia assolir la molt el·lípticaòrbita Molnia.Una variant posterior fou laSoiuz-U.

La producció de llançadors Soiuz assolí un màxim de 60 per any a principis delsanys vuitanta.S'ha convertit en el llançador espacial més utilitzat del món, volant en 1700 ocasions, molt més que qualsevol altre coet. Té un disseny bàsic molt vell, però és notable pel seu baix cost i molt alta fiabilitat, ambdues coses atractives pels clients comercials.

Motors de coet Soiuz

A principis de ladècada del 1990es feren plans per un Soiuz redissenyat amb un tram superiorFregat.El motor Fregat fou desenvolupat perNPO Lavotxkina partir del mòdul de propulsió de les seves sondes interplanetàries Fobos. Tot i ser recolzat per l'Agència Espacial Federal Russai elMinisteri de Defensa Rusel 1993 i designat "Rus" per ser una russificació i modernització del Soiuz, i posteriorment passà a dir-se Soiuz 2, un dèficit de finançament impedí l'aplicació del pla. La creació deStarsemal juliol del 1996 aportà nous fons per la creació d'una variant menys ambiciosa, la Soiuz-Fregat o Soiuz U/Fregat. Aquesta consistia en un lleugerament modificat Soiuz U combinat amb el tram superior Fregat, amb capacitat per pujar fins a 1.350 kg a unaòrbita de transferència geoestacionària.A l'abril del 1997, Starsem obtingué un contracte de l'Agència Espacial Europeaper llançar dos parells desatèl·litscientífics de plasma Cluster 2 utilitzant el Soiuz-Fregat. Abans de la introducció d'aquest nou model, Starsem llançà 24 satèl·lits de la constel·lacióGlobalstaren sis llançaments amb un tram superior Ikar reengegable, entre el 22 de setembre i el 22 de novembre del1999.Després dels reeixits vols de prova del Soiuz-Fregat el 9 de febrer i el 20 de març del2000,els satèl·lits Cluster 2 foren llançats el 16 de juliol i el 9 d'agost de2000.Un altre Soiuz-Fregat llançà la sondaMars Expressde l'ESAdes de Baikonur al juny del 2003. Avui en dia el llançador Soiuz-Fregat és utilitzat per Starsem per càrregues de pagament comercials. Això és degut al fet que és reemplaçat pel nou llançador, ara anomenat Soiuz (oSoiuz 2), que tindrà un nou sistema d'orientació digital i un tercer tram amb un nou motor fort modificat. La primera versió de desenvolupament Soiuz 2 anomenat Soiuz-2-1a, que ja està equipat amb el sistema d'orientació digital, però que encara és impulsat per un motor de tercer tram vell, es llançà el 4 de novembre del2004des dePlessetsken un vol de prova suborbital, seguit per un vol orbital el 23 d'octubre del 2006 des de Baikonur. El llançador plenament modificat (versió Soiuz) volà per primera vegada el 27 de desembre del2006amb el satèl·litCOROTdes delCosmòdrom de Baikonur.

Una llarga cadena de llançaments Soiuz reeixits es trencà el 15 d'octubre del2002,quan el llançament del satèl·lit Photon-M en un Soiuz U no tripulat des dePlessetskcaigué prop de la plataforma de llançament i explotà 29 segons després d'enlairar-se. Una persona de la tripulació de terra resultà mort i vuit ferits. Un altre fracàs es produí el 21 de juny de2005,durant el llançament des dePlessetskd'unsatèl·lit de comunicacionsmilitarMolnia,que utilitza una versió de quatre trams del coet anomenat Molnia-M. El vol acabà sis minuts després del llançament a causa d'una fallada del motor del tercer tram o a una ordre incomplida de separar-se el segon i tercer trams. El segon i tercer tram del coet, que són idèntics als Soiuz, i la seva càrrega útil (un satèl·lit Molnia-3K) s'estavellà a la regió d'Uvatski aTiumén(Sibèria). Tanmateix, amb el denominat llançador Molnia-M, els altres 274 llançaments Soiuz no tripulats han tingut èxit.

Entre l'1 de febrer del2003i el 26 de juliol del2005amb l'aturada de la flota detransbordadors espacials( "Space Shuttle" ) delsEstats Units,el Soiuz fou l'únic mitjà de transport cap a i des de l'Estació Espacial Internacional. Això inclogué la transferència de subministraments, via naus espacials Progress, i l'alternabilitat de la tripulació.

Soiuz (en la nova versióSoiuz/ST) també està previst que es posi al servei de l'ESAel2008en virtut d'una aliança d'empreses russo-europea. S'està construint una nova plataforma de llançament alCentre Espacial de Kourou,a laGuaiana Francesa.

Plataforma de llançament

El coet queda essencialment suspès per 4 braços que el mantenen en posició vertical. Quan els coets comencen a accelerar, els contrapesos dels braços els deixen anar per la força de la gravetat.

El concepte de coet suspès fou una de les novetats introduïdes amb l'R-7/Soiuz. El coet es manté pels extrems superiors dels coets reforçadors. Successivament, els coets reforçadors mantenen el nucli central del coet. Aquest muntatge emula les condicions de vol, quan empeny el nucli central cap endavant.

En el llançament s'inicien primer els coets laterals, després els motors del segon tram. Quan el coet s'enlaira, els braços han sigut retirats de la trajectòria pels seus contrapesos.

Quan els motors dels coets laterals s'aturen, simplement es desprenen. No hi ha complexos sistemes mecànics, elèctrics o hidràulics per desconnectar els coets laterals del nucli.

Trams

Acoblat del coet Soiuz - El primer i segon tram ja estan acoblats i es poden apreciar al fons, el tercer tram al cantó inferior esquerre de la imatge, la nau espacial Soiuz, coberta pel seu mantell de llançament, al cantó inferior dret. Cal remarcar que el coet és assemblat horitzontalment, al contrari que, per exemple, elSaturn V- una de les seves característiques que el fan més barat de construir.

Primer tram

El primer tram del coet Soiuz es compon de quatre propulsors cònics idèntics que funcionen amb combustible líquid, està unit al nucli del segon tram. Cada propulsor té el seu propi motor (quatre cambres de combustió, dues cambres de combustió vernier, i un equip de turbo bombes).

Estadístiques (cadascun dels 4 propulsors)

• Massa total: 44,5t
• Propel·lent: 39,2 t
• Massa sense combustible: 3.784 kg
• Diàmetre: 2,68 m
• Longitud: 19,6 m
• Temps de crema del propel·lent: 118 segons
• Motors:
  • Models Soiuz i Soiuz-U
    • RD-107
      • Impuls 813kNa l'enlairament
      • Impuls 991 kN al buit
      • Impuls específic 245quilogram(2,40 kN·s/kg) a l'enlairament
      • Impuls específic 310 kgf·s/kg (3,04 kN·s/kg) al buit
      • Pressió de cambra a 5,85 MPa (848 psi)
  • Models Soiuz-ST
    • RD-117 (11D511)
      • Impuls 838 kN (188 klb_f) a l'enlairament
      • Impuls 1021 kN (230 klb_f) al buit
      • Impuls específic 245 kgf·s/kg (2,40 kN·s/kg) a l'enlairament (est.)
      • Impuls específic 310 kgf·s/kg (3,04 kN·s/kg) al buit (est.)
      • Pressió de cambra a 5,85 MPa (848 psi)
  • Soiuz-FG
    • RD-117A (14D22)
      • Impuls 775kN(174klb_f) a l'enlairament
      • Impuls específic 320,2 kgf·s/kg (3,14 kN·s/kg) al buit

Segon tram

El segon tram del coet Soiuz té un únic propulsor, generalment és un tram cilíndric amb un motor (quatre cambres de combustió, quatre cambres de combustió vernier, un equip de turbo bombes) a la base. El tram s'eixampla una mica prop de la part alta.

• Massa en brut: 105,4 t (232.400 lbm)
• Combustible: 95,4 t (210.000 lbm)
• Combustible (Soiuz-U2 amb combustible Syntin): 96,4 t (212.000 lbm)
• Massa en sec: 6.875 kg (15.160 lbm)
• Longitud: 28 m
• Diàmetre: 2,95 m
• Temps de crema: 290 s
• Motors:
  • Models Soiuz i Soiuz-U
    • RD-108
      • Impuls 779 kN (175 klb_f) a l'enlairament
      • Impuls 997 kN (224 klb_f) al buit
      • Impuls específic 264 kgf·s/kg (2,59 kN·s/kg) a l'enlairament
      • Impuls específic 311 kgf·s/kg (3,05 kN·s/kg) al buit
      • Pressió de la cambra 5,1 MPa (740 psi)
  • Model Soiuz-U amb combustible Syntin
    • RD-108
      • Impuls 811 kN (182 klb_f) a l'enlairament
      • Impuls 1009 kN (227 klb_f) al buit
      • Impuls específic 264 kgf·s/kg (2,59 kN·s/kg) a l'enlairament
      • Impuls específic 311 kgf·s/kg (3,05 kN·s/kg) al buit
      • Pressió de la cambra 5,1 MPa (740 psi)
  • Models Soiuz-ST
    • RD-118 (11D512)
      • Impuls 792 kN (178 klb_f) a l'enlairament
      • Impuls 990 kN (222 klb_f) al buit
      • Impuls específic 264 kgf·s/kg (2,59 kN·s/kg) a l'enlairament (est)
      • Impuls específic 311 kgf·s/kg (3,05 kN·s/kg) al buit (est)
      • Pressió de la cambra 5,85 MPa (848 psi)

Tercer tram

Hi ha dues variants de trams superiors en ús, elBloc I'i el”Bloc I millorat(utilitzat en la Soiuz).

• Massa en brut: 25,2 t (55.600 lbm)
• Combustible: 21,4-22,9 t (47.200–50.500 lbm)
• Massa en sec: 2355 kg (5190 lbm)
• Longitud: 6,7 m
• Diàmetre: 2,66 m
• Temps de crema: 240 s
• Motor:
  • Bloc I
    • RD-0110
    • Impuls 298 kN (67,0 klb_f)
    • Impuls específic 330 kgf·s/kg (3,24 kN·s/kg)
    • Pressió de la cambra 6,8 MPa (986 psi)
  • Bloc I millorat
    • RD-0124 (11D451)
    • Impuls 294 kN (66 klb_f)
    • Impuls específic 359 kgf·s/kg (3,52 kN·s/kg)
    • Pressió de la cambra 16,2 MPa (2350 psi)

Bibliografia

• International Reference Guide to Space Launch Systems, Third Edition,Iaskowitz, Hopkins, i Hopkins ed., 1999, Reston (Virgínia), AIAA Publications.ISBN 1-56347-353-4

Vegeu també

• Proton
• R-7 Semiorka

Enllaços externs

• Starsem
• Llançaments de Soiuz a Starsem
• Soyuz U/Fregat
• Vehicle de llançament Soiuz: El mitjà de transport espacial més fiable