Soyuz MS regressou à Terra



The Soyuz MS-01 spacecraft is seen as it lands with Expedition 49 crew members NASA astronaut Kate Rubins, Russian cosmonaut Anatoly Ivanishin of Roscosmos, and astronaut Takuya Onishi of the Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) near the town of Zhezkazgan, Kazakhstan on Sunday, Oct. 30, 2016(Kazakh time). Rubins, Ivanishin, and Onishi are returning after 115 days in space where they served as members of the Expedition 48 and 49 crews onboard the International Space Station. Photo Credit: (NASA/Bill Ingalls)

A cápsula espacial Soyuz MS regressou à Terra a 30 de Outubro de 2016, trazendo de volta três elementos da Expedição 49. A bordo estavam Anatoli Ivanishin, Takuya Onishi e Kathleen Rubins, que permaneceram 115 dias em órbita.

A manobra de retro-travagem teve lugar às 03:03:33UTC a uma altitude de 429,5 km e terminou às 03:11:10UTC a uma altitude de 420,2 km. Pelas 03:33:39UTC, a uma altitude de 140,0 km, dá-se a separação dos módulos da Soyuz MS e a reentrada atmosférica inicia-se às 03:36:26UTC a uma altitude de 99,8 km. Às 03:37:55UTC a reentrada atmosférica é controlada pelo computador de bordo (79,8 km de altitude). Os três tripulantes sente a carga máxima de desaceleração pelas 03:42:47UTC a uma altitude de 33,5 km. O comando para a abertura do pára-quedas é emitido às 03:44:42UTC quando a Soyuz MS está a uma altitude de 10,8 km e a aterragem tem lugar às 03:58UTC (estava prevista pelas 03:59:13UTC). A Soyuz MS realizou 1.840 órbitas em torno da Terra.

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A Soyuz MS-01 foi lançada a 7 de Julho de 2016. A Soyuz MC (11F732A48 n.º 731) foi a primeira do seu tipo a ser colocada em órbita e o seu lançamento foi levado a cabo pelo foguetão por um 11A511U-FG Soyuz-FG a partir da Plataforma de Lançamento PU-5 do Complexo de Lançamento LC1, Gagarinskiy Start, (17P32-5) do Cosmódromo de Baikonur, Cazaquistão.

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A tripulação da Soyuz MS-01 é composta por Anatoli Aleixeievich Ivanichin (Анатолий Алексеевич Иванишин), Comandante da Soyuz MS-01 e Engenheiro de Voo da Expedição 48 e Comandante da Expedição 49 – Rússia (Roscosmos); Takuya Onishi (大西 卓哉), Engenheiro de Voo nº 1 da Soyuz MS-01 e Engenheiro de Voo da Expedição 48/49 – Rússia; e Kathleen Hallisey Rubins, Engenheira de Voo nº 2 da Soyuz MS-01 e Engenheira de Voo da Expedição 48/49 – EUA.

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Esta foi a segunda missão espacial orbital para Anatoli Ivanishin que se tornou no 342º ser humano e no 76º russo a realizar duas missões espaciais orbitais. Foi a primeira missão espacial orbital para Takuya Onishi e para Kathleen Rubns que se tornaram em conjunto nos 545º ser humano a realizar uma missão espacial orbital. Takuya Onishi é o 11 astronauta japonês a realizar uma missão espacial orbital, enquanto que Kathleen Rusbins é a 335º astronauta norte-americana a realizar uma missão espacial orbital.

O regresso à Terra

As cápsulas Soyuz MS separam-se dos módulos aos quais estão acopladas após a tripulação ter executado a verificação da não existência de fugas na área do vestíbulo entre o módulo e a cápsula espacial, dos seus fatos espaciais pressurizados e da escotilha entre o Módulo Orbital e o Módulo de Descida.

The Soyuz MS-01 spacecraft is seen as it lands with Expedition 49 crew members NASA astronaut Kate Rubins, Russian cosmonaut Anatoly Ivanishin of Roscosmos, and astronaut Takuya Onishi of the Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) near the town of Zhezkazgan, Kazakhstan on Sunday, Oct. 30, 2016(Kazakh time). Rubins, Ivanishin, and Onishi are returning after 115 days in space where they served as members of the Expedition 48 and 49 crews onboard the International Space Station. Photo Credit: (NASA/Bill Ingalls)

The Soyuz MS-01 spacecraft is seen as it lands with Expedition 49 crew members NASA astronaut Kate Rubins, Russian cosmonaut Anatoly Ivanishin of Roscosmos, and astronaut Takuya Onishi of the Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) near the town of Zhezkazgan, Kazakhstan on Sunday, Oct. 30, 2016(Kazakh time). Rubins, Ivanishin, and Onishi are returning after 115 days in space where they served as members of the Expedition 48 and 49 crews onboard the International Space Station. Photo Credit: (NASA/Bill Ingalls)

Em preparação para o regresso à Terra, a tripulação enverga o fato angi-G Kentvar por debaixo dos fatos espaciais pressurizados Sokol. O vestuário Kentvar é um fato de protecção que consiste de calções, polainas, cuecas, meias e um casaco, que agem como uma contra-medida para distúrbios circulatórios, previne a sobrecarga de um tripulante durante a descida e aumenta a tolerância ortostática durante a adaptação após o voo. Os tripulantes são também aconselhados a ingerirem fluidos com aditivos de electrólitos para preparar os seus corpos para os rigores do regresso. Estes fluidos são constituídos por três tabletes de cloreto de sódio ao pequeno-almoço e após o almoço, juntamente com 300 ml de fluído e duas pastilhas durante a refeição a bordo da Soyuz MS antes da retro-travagem.

The Soyuz MS-01 spacecraft is seen as it lands with Expedition 49 crew members NASA astronaut Kate Rubins, Russian cosmonaut Anatoly Ivanishin of Roscosmos, and astronaut Takuya Onishi of the Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) near the town of Zhezkazgan, Kazakhstan on Sunday, Oct. 30, 2016(Kazakh time). Rubins, Ivanishin, and Onishi are returning after 115 days in space where they served as members of the Expedition 48 and 49 crews onboard the International Space Station. Photo Credit: (NASA/Bill Ingalls)

NASA astronaut Kate Rubins, left, Russian cosmonaut Anatoly Ivanishin of Roscosmos, center, and astronaut Takuya Onishi of the Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) sit in chairs outside the Soyuz MS-01 spacecraft a few moments after they landed in a remote area near the town of Zhezkazgan, Kazakhstan on Sunday, Oct. 30, 2016 (Kazakh time).Rubins, Ivanishin, and Onishi are returning after 115 days in space where they served as members of the Expedition 48 and 49 crews onboard the International Space Station. Photo Credit: (NASA/Bill Ingalls)

As figuras seguintes mostram a sequência de separação das cápsulas Soyuz TMA-M que é tudo semelhante ao que acontece com as cápsulas Soyuz MS.

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Os três tripulantes dedicaram especial atenção à colocação do cinto médico com sensores, assegurando-se de um bom contacto entre os sensores e o corpo. Durante os preparativos para o regresso, antes da reentrada atmosférica, os tripulantes sentam-se confortavelmente nos assentos Kazbek, apertam os cintos de segurança e asseguram-se de um contacto justo entre o corpo e os assentos.

Com a estação espacial internacional a entrar em derive livre, a cápsula separa-se da estação espacial após ter sido enviado de forma manual pela tripulação um comando manual para a separação e após se terem aberto os ganchos de fixação. A primeira queima de separação ocorre entre cerca de 15 a 20 metros de distância, com uma queima de 15 segundos de duração que altera a velocidade do veículo em 0,57 m/s utilizando dois motores DPO-B1.
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Após a primeira queima de separação a tripulação activa o computador de bordo do sistema digital BTsVK e o sistema de controlo VTsVK ‘Chaika’, introduzindo os mais recentes parâmetros de orientação. A cápsula vai-se afastando da estação espacial até esta se tornar um ponto no espaço.

A descida é iniciada com a manobra de retro-travagem. Os três módulos separam-se de forma simultânea com a separação a ter lugar a cerca de 140 km de altitude. Após a separação dos três módulos, o módulo de propulsão e instrumentação é colocado numa ângulo de -79,5º em relação ao eixo de referência dezasseis segundos após a separação dos módulos. Nesta posição, e caso este módulo não se tivesse separado do módulo de descida, o calor da reentrada iria derreter as ligações entre os dois módulos. O computador principal TsVM-101 é desactivado 266 segundos após a orientação do veículo e a reentrada atmosférica inicia-se a cerca de 117 km de altitude.
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A fase de orientação inicia-se a uma altitude de 81,1 km. O primeiro sinal da reentrada atmosférica surge quando as partículas de poeira começam a assentar no módulo de descida. A partir desta altura os três elementos têm de prestar atenção, pois as cargas gravíticas começam a aumentar rapidamente. A bordo a sensação da força gravítica no corpo vai-se instalando, tornando os corpos mais pesados e dificultando a respiração e a fala. Estas são sensações normais e os tripulantes são aconselhados a lidarem com elas calmamente. Muitos cosmonautas sentem a sensação de um alto na garganta, mas isto não é caso para ficarem nervosos, pois esta é uma sensação frequente e não deve ser contrariada. A melhor solução é “tentar não engolir e falar nesta altura”. Os tripulantes devem prestar atenção à função visual e, caso ocorra algum distúrbio, criar uma tensão adicional de pressão abdominal e nos músculos das pernas.

A máxima carga gravítica sobre os tripulantes ocorre a uma altitude de cerca de 33 km. A abertura dos pára-quedas é ordenada a uma altitude de cerca de 10,7 km. Dois pára-quedas piloto (de 0,62 m2 e 4,5 m2) extraem o pára-quedas de travagem com uma área de 16 m2. Este pára-quedas reduz a velocidade de descida de 230 m/s para 80 m/s e auxilia na estabilização da cápsula ao original uma ligeira rotação da mesma. O pára-quedas de travagem acaba por se separar com a abertura do pára-quedas principal (518 m2) que reduz a velocidade de descida para 7,2 m/s. Inicialmente, a cápsula encontra-se suspensa com um ângulo de 30º em relação ao horizonte, colocando-se na vertical pouco antes da aterragem.

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Durante as diferentes fases de abertura dos pára-quedas, os tripulantes sentem alguns «abanões» no interior do módulo de descida. Estes não devem estar preocupados, mas devem estar preparados para o facto de que aquando da abertura do pára-quedas principal na posição assimétrica, ocorrem movimentos de balanço e de rotação que podem original irritações vestibulares. É assim importante manter os sistemas de fixação bem apertados na pélvis e no arco peitoral. A irritação vestibular pode ocorrer em diferentes formas tais como vertigens, hiperidrose (transpiração anormalmente aumentada), ilusões posturais, desconforto geral e náusea. Para prevenir a irritação vestibular a tripulação deve limitar os movimentos da cabeça e dos olhos, bem como fixar a visão em objectos imóveis.

Mesmo antes da aterragem (que é suavizada pela ignição de seis motores sólidos que se encontram por detrás do escudo térmico entretanto descartado), a tripulação deve se preparar para o impacto com o solo. Os seus corpos devem estar fixos ao longo da superfície dos assentos personalizados. A velocidade de aterragem é de cerca de 9,9 m/s.

A tripulação não se deve levantar de imediato após a aterragem. São assim aconselhados a permanecer no interior sentados nos assentos Kazbek durante alguns minutos e somente depois se devem levantar. Ao se levantarem, devem limitar os movimentos da cabeça e dos olhos para evitar assim movimentos excessivos, procedendo de forma calma e lenta. Os seus corpos não se devem adaptar à gravidade terrestre na posição vertical de forma muito rápida. Para tal são colocados em assentes reclináveis logo após serem removidos do interior do módulo de descida. Mais tarde são transportados para uma tenda médica ou de imediato para um helicóptero que os transportam para um local seguro.

O veículo Soyuz MS (11F732A48)

Externamente não existem diferenças significativas entre a Soyuz MS e a Soyuz TMA-M. AS melhorias introduzidas na Soyuz MS centram-se principalmente ao nível dos sistemas de comunicações e de navegação com a introdução de modernos dispositivos electrónicos.

Se a Soyuz TMA-M surgiu como uma versão melhorada da Soyuz TMA, o mesmo acontece com a Soyuz MS em relação à versão anterior. As modificações introduzidas na Soyuz TMA-M tiveram como função substituir os dispositivos de orientação, navegação e sistemas de controlo de bordo, além do sistema de medição, por dispositivos desenvolvidos tendo como base novas tecnologias electrónicas e digitais, e um novo software; prolongar as capacidades funcionais do veículo tendo em conta o controlo dos sistemas de bordo a partir dos computadores de bordo e proporcionar uma integração mais profunda com os computadores da ISS quando na utilização de um canal de transmissão multiplex; e aumentar as capacidades de carga através de uma redução de massa dos sistemas de bordo. Assim, cinco novos dispositivos com uma massa total de cerca de 42 kg (em vez de seis dispositivos com uma massa total de cerca de 101 kg) foram instalados no sistema de controlo, orientação e navegação. Neste caso, o consumo de energia foi reduzido até 105 W (em vez de 402W).

A Soyuz MS introduz um novo sistema de navegação Kurs, um novo sistema de comunicação via rádio, a utilização do sistema GPS/GLONASS para navegação, e a utilização de um sistema de comunicações de proximidade para navegação relativa.

A introdução destas alterações altera somente o aspecto externo no que diz respeito ao número de antenas no veículo.
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Na Soyuz MS é utilizado um computador central introduzido na versão TMA-M (TsVM-101 – com uma massa de 8,3 kg em vez do velho Árgon-16 com uma massa de 70 kg) com novo dispositivo de interface com uma massa total de cerca de 26 kg e um consumo energético de 80 W como parte das modificações ao sistema de controlo, orientação e navegação. A capacidade do computador central é de 8 M operações por segundo, a capacidade da memória RAM é de 2.000 kB. A capacidade operacional é consideravelmente aumentada. O sistema de telemetria analógico utilizado anteriormente foi também substituído por um novo sistema de telemetria designado MBITS.

A Soyuz MS pode permanecer durante 215 dias acoplada à estação espacial internacional. Esta permanência é limitada devido à natureza corrosiva dos propelentes utilizados nas manobras orbitais que levam à degradação dos tanques e dos sistemas de propelente com o passar do tempo.

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As modificações e melhorias levadas a cabo entre a Soyuz TMA-M e a Soyuz MS tiram partido da comunalidade entre os veículos Soyuz e os veículos de carga Progress, pois é nestes veículos que são primeiramente ensaiadas as modificações antes de serem introduzidas nos veículos tripulados.

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As principais alterações na Soyuz MS dão-se na substituição do sistema de comunicações por rádio Kvant-V, de fabrico ucraniano, por um Sistema Unificado de Comando e Telemetria, terminando com a dependência da Rússia no que diz respeito ao fabrico de antenas, alimentadores e sistemas electrónicos que provinham da Ucrânia. O novo sistema de comando e telemetria é capaz de utilizar o sistema de comunicações geostacionário Luch para o envio de telemetria para o solo e para a recepção de comandos na parte orbital durante a qual não se encontra sobre território russo. Assim, com este novo sistema de comunicações a Soyuz MS é capaz de se manter em contacto com o centro de controlo durante 70% da sua órbita, ao contrário dos 10 a 20 minutos do que era capaz anteriormente.

Outra grande melhoria na Soyuz MS é a implementação da Ligação de Comunicações de Proximidade com a estação espacial durante as manobras de aproximação para garantir uma navegação relativa como uma fonte adicional de dados. A Soyuz MS está equipada com receptores GPS e GLONASS para determinação precisa do tempo, calculo do vector de estado e determinação orbital, permitindo assim uma maior precisão das manobras orbitais (queimas), mesmo pelo próprio veículo de forma automática, não necessitando do seguimento por radar que somente é possível quando o veículo passava sobre as estações terrestres.

A Soyuz MS também alberga um novo sistema de câmaras e utiliza a transmissão digital de vídeo para assim enviar imagens de melhor qualidade para a estação espacial e para o solo no processo de seguimento das manobras de aproximação e acoplagem. Em vez do sistema analógico Klyost, o veículo utiliza um sistema de televisão que permite que o vídeo seja transmitido como parte do fluxo de dados através da ligação de comunicações espaciais.

O novo sistema de navegação Kurs é uma melhoria significativa da nova geração em relação à anterior geração, deixando o sistema Kurs-A e introduzindo o sistema Kurs-NA. O sistema Kurs utilizado nos veículos Soyuz e Progress, é um sistema de rádio que permitem a realização automática das manobras de aproximação e acoplagem com a estação espacial. O sistema utiliza a emissão de sinais enviados pelo veículo alvo que podem ser recebidos por várias antenas no veículo perseguidor para determinar a distância e os ângulos para iniciar o encontro a uma distância de 200 km. O sistema Kurs-NA elimina todos os componentes de fabrico ucraniano e permite uma significativa redução de peso ao mesmo tempo que aumenta as capacidades do sistema. O novo sistema necessita somente de uma antena e fornece medições mais precisas durante as manobras de aproximação e acoplagem.

A Soyuz MS está também equipada com uma nova unidade de controlo Burk que substitui o anterior sistema que já não se encontra em produção. São também utilizadas novas unidades BDUS-3A para o sistema de controlo de atitude da Soyuz MS e um novo sistema de iluminação com luzes LED para a aproximação final à ISS.

O sistema de fornecimento de energia é mais eficiente do que o seu predecessor utilizando células solares de elevada eficiência e os propulsores de manobra no exterior no veículo encontram-se em novas posições, tornando o sistema mais robusto.

A Soyuz MS pode transportar até três tripulantes tendo uma vida útil em órbita de 200 dias, podendo no entanto permanecer 14 dias em voo autónomo. Tendo um peso de total de 7.080 kg (podendo transportar 900 kg de combustível), o seu comprimento total é de 6,98 metros, o seu diâmetro máximo é de 2,72 metros e o seu volume habitável total é de 9,0 m3. Pode transportar um máximo de 170 kg de carga no lançamento e 50 kg no regresso à Terra. A velocidade máxima que pode atingir no regresso à Terra com a utilização do pára-quedas principal é de 2,6 m/s, sendo a sua velocidade normal de 1,4 m/s, porém com o pára-quedas de reserva a sua velocidade máxima é de 4,0 m/s e a velocidade normal será de 2,4 m/s . Tal como o seu antecessor, o veículo Soyuz MS é composto por três módulos: o Módulo Orbital, o Módulo de Reentrada e o Módulo de Propulsão e Serviço.

O Módulo Orbital (Botivoi Otsek) – Tem um peso de 1.278 kg, um comprimento de 3,29 metros, diâmetro de 2,2 metros e um volume habitável de 6,6 m3. Está equipado com um sistema de acoplagem dotado de uma sonda retráctil com um comprimento de 0,5 metros, e um túnel de transferência. O comprimento do colar de acoplagem é de 0,22 metros e o seu diâmetro é de 1,35 metros. O sistema de acoplagem Kurs está equipado com duas antenas, estando uma colocada numa antena perpendicular ao eixo longitudinal do veículo. Este módulo separa-se do módulo de descida antes do accionamento dos retro-foguetões que iniciam o regresso à Terra.

Soyuz TMA-M 02O Módulo de Reentrada (Spuskaemiy Apparat) – Podendo transportar até 3 tripulantes, tem um peso de 2.835 kg, um comprimento de 2,14 metros, um diâmetro de 2,20 metros e um volume habitável de 3,85 m3. Possui 6 motores de controlo com uma força de 10 kgf que utilizam N2O4 e UDMH como propolentes. O Módulo de Descida permite aos seus tripulantes o uso dos seus fatos espaciais pressurizados durante as fases de lançamento e reentrada atmosférica, estando também equipado com o sistema de controlo do veículo, pára-quedas, janelas, sistema de comunicações e com os assentos Kazbek-UM. A aterragem é suavidade utilizando um conjunto de foguetões que diminui a velocidade de descida alguns segundos antes do impacto no solo.  Durante o lançamento, acoplagem, separação, reentrada atmosférica e aterragem, o Comandante está sentado no assento central do módulo com os restantes dois tripulantes sentados a cada lado.

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O Módulo de Propulsão e Serviço (Priborno-agregatniy Otsek) – Tem um peso de 3.057 kg, um diâmetro base de 2,2 metros e um diâmetro máximo de 2,7 metros. Está equipado com 16 motores de manobra orbital com uma força de 10 kgf cada, e 8 motores de ajustamento orbital também com uma força de 10 kgf. Todos os motores utilizam N2O4 e UDMH como propolentes. O sistema de manobra orbital possui um impulso específico de 305 s. O seu sistema eléctrico gera 0,60 kW através de dois painéis solares com uma área de 10,70 m2.

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Imagens: Roscosmos; NASA; NASA/Bill Ingals

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