A Corporação Espacial Russa, Roscosmos, levou a cabo o lançamento da cápsula espacial tripulada Soyuz MS-15 (Союз МC-15) às 1357:42.701UTC do dia 25 de Setembro de 2019, transportando a bordo dois novos membros para a Expedição 61/62 a bordo da estação espacial internacional onde deverão permanecer durante 187 dias.
(Fotografia: NASA/Bill Ingalls)
O lançamento da Soyuz MS-15 (11F732A48 n.º 744) foi levado a cabo pelo foguetão 11A511U-FG Soyuz-FG (Ya15000-071) a partir da Plataforma de Lançamento PU-5 do Complexo de Lançamento LC1 (17P32-5) ‘Gagarinskiy Start’ do Cosmódromo de Baikonur, Cazaquistão. Este foi o último lançamento desta série de foguetões.
A acoplagem com a ISS deverá ter lugar pelas 1945UTC do dia 25 de Setembro.
Com uma massa de 7.220 kg, a Soyuz MS-15 foi colocada numa órbita inicial com um perigeu a 198.3 km, apogeu a 254,4 km e inclinação orbital de 51,66° e período orbital de 88,74 minutos. As manobras de aproximação e acoplagem com a ISS têm uma duração de dois dias, com a acoplagem com módulo MIM1 Rassevet a ter lugar às 1307UTC do dia Junho.
A tripulação da Soyuz MS-15 é composta por Oleg Ivanovich Skripochka (Олег Иванович Скрипочка), Comandante da Soyuz MS-15, Engenheiro de Voo da Expedição 61 e Comandante da Expedição 62 – Rússia (Roscosmos); Jessica Ulrika Meir, Engenheira de Voo nº 1 da Soyuz MS-15, Engenheira de Voo da Expedição 61/62 – EUA (NASA) e Hazza Ali Abdan Khalfan Al Mansouri (هَزَّاع ٱلْمَنْصُوْرِي), Engenheiro de Voo n.º 2 da Soyuz MS-15 – Emirados Árabes Unidos.
Para Oleg I. Skripochka esta é a sua terceira missão espacial orbital, sendo o 199º ser humano e o 43º cosmonauta Russo a realizar três missões espaciais orbitais. Jessica U. Meir realiza a sua primeira missão espacial orbital, sendo o 561º ser humano (juntamente com Hazza Al Mansouri) e a 343ª astronauta dos Estados Unidos a realizar um voo espacial orbital. Hazza Al Mansouri é a 561º ser humano (juntamente com Jessica Meir) e a 1º astronauta dos Emirados Árabes Unidos a realizar uma missão espacial orbital.
Oleg Skripochka e Jessica Meir farão parte da Expedição 61 a bordo da estação espacial internacional que é comandada pelo astronauta Italiano Luca Parmitano e da qual ainda fazem parte o Russo Alexander Alexandrovich Skvortsov e os Norte-americanos Andrew Richard Morgan e Christina Hammock Koch. Posteriormente, Oleg Skripochka irá assumir o comando da Expedição 62 da qual farão ainda parte Jessica Meir e Andrew Morgan.
A tripulação suplente era composta pelo cosmonauta Sergei Nikolaevich Ryzhikov (Сергей Николаевич Рыжиков) – Rússia, pelo astronauta Thomas Henry Marsburn – EUA, e pelo cosmonauta Sultan Saif Muftah Hamad Al Neyadi (سلطان النيادي) – Emirados Árabes Unidos).
Preparativos e lançamento
As duas tripulações da Soyuz MS-15 chegaram ao Cosmódromo de Baikonur a 10 de Setembro de 2019, viajando em aviões separados. No Aeroporto de Krainy, as tripulações foram recebidas por dignitários da Corporação Espacial RKK Energia, da Corporação Estatal Roscosmos, por representantes da cidade de Baikonur e por responsáveis pelo Centro de Treino de Cosmonautas ‘Yuri Gagarin’.
Com a chegada ao Cosmódromo de Baikonur, as duas tripulações dão início à fase final do seu treino e preparativos para o lançamento. No cosmódromo, os cosmonautas e astronautas experimentam os seus fatos espaciais pressurizados Sokol-KV bem como os seus assentos personalizados no interior da cápsula espacial, familiarizam-se com a documentação de bordo e levam a cabo vários testes com os sistemas da Soyuz MS-15, participando também em cerimónias protocolares. Entre outras tarefas que levarão a cabo incluem-se sessões de treino de proximidade com a ISS, verificação de kits de equipamento científico, ensaio das operações balísticas e outros procedimentos preparatórios.
A 14 de Setembro estavam finalizadas as operações de abastecimento da Soyuz MS-15 (haviam sido iniciadas dois dias antes) e a cápsula espacial era transportada para as instalações de teste e montagem do MIK-254, sendo instalada na plataforma de trabalho para ser preparada para a sua acoplagem com o compartimento de transferência. O compartimento de transferência é um módulo cilíndrico que serve como ligação física entre a carga do lançador e o último estágio Blok-I, servindo também como ponto de apoio das duas metades da carenagem de protecção da carga. Os trabalhos de acoplagem entre a Soyuz MS-15 e o compartimento de transferência decorreram a 16 de Setembro.
No dia 18 de Setembro os especialistas da Corporação RKK Energia procederam à inspecção visual da cápsula espacial e posteriormente, este foi colocada no interior da carenagem de protecção constituindo assim o denominado Módulo Orbital que é composto pela cápsula espacial Soyuz MS-15, pelo módulo de transferência e pela carenagem de protecção.
As tripulações da Soyuz MS-15 procederam à inspecção da cápsula espacial na sua configuração de voo no dia 20 de Setembro. Após a inspecção por parte das tripulações, o Módulo Orbital contendo a cápsula espacial Soyuz MS-15 foi transportada das instalações de processamento e teste MIK-254 para as instalações de integração e montagem do foguetão lançador.
Entre os dias 20 e 21 de Setembro procedeu-se à montagem final do foguetão lançador da Soyuz MS-15. O processo de montagem iniciou-se com a integração do sistema de emergência com o topo do Módulo Orbital contendo a cápsula espacial Soyuz MS-09 que havia sido transportado no dia anterior das instalações de processamento e teste MIK-254 para as instalações de integração e montagem do foguetão lançador.
Terminada a montagem do sistema de emergência, o conjunto foi acoplado com o último estágio (Blok-I) do foguetão lançador e posteriormente com o estágio central (Blok-A). No dia 22 teve lugar a reunião da Comissão Estatal e da Comissão Técnica que analisaram todos os preparativos para o lançamento tanto relacionados com a tripulação, bem como com a cápsula espacial Soyuz MS-15, com o foguetão lançador 11A511U-FG Soyuz-FG e com as instalações de lançamento do Complexo de Lançamento LC1 e da Plataforma de Lançamento PU-5 (17P32-5) ‘Gagarinskiy Start’. No final desta reunião foi dada autorização para se proceder com o transporte do lançador para a plataforma de lançamento.
Às primeiras horas da manhã do dia 23 de Setembro, o foguetão 11A511U-FG Soyuz-FG (Ya15000-071) foi removido do interior das instalações de integração e montagem MIK-112 e transportado via caminho-de-ferro para a Plataforma de Lançamento PU-5 do Complexo de Lançamento LC1 (17P32-5) ‘Gagarinskiy Start’ do Cosmódromo de Baikonur.
O transporte do foguetão é feito na vertical ao longo de vários quilómetros que separam as instalações MIK-254 do Complexo de Lançamento LC1. Chegado ao complexo de lançamento, o lançador é elevado hidraulicamente e colocado sobre o fosso das chamas, iniciando-se assim dois dias de preparação para o lançamento.
A 24 de Setembro teve lugar em Baikonur a reunião da Comissão Estatal e da Comissão Técnica que analisou os preparativos para o lançamento da Soyuz MS-15. No final da reunião foi aprovada a constituição da tripulação principal e da tripulação suplente da Soyuz MS-15.
O lançamento da Soyuz MS-15 decorreu sem problemas e a cápsula espacial foi colocada na órbita prevista, iniciando assim a sua «perseguição» de dois dias à ISS.
O foguetão Soyuz-FG deixa a plataforma de lançamento a T=0s, iniciando um voo vertical durante alguns segundos até executar uma manobra de arfagem que o coloca na trajectória correcta para a sua inserção orbital. A separação do sistema de emergência ocorreu a T+1m 54,16s, com a separação dos quatro propulsores laterais de combustível líquido (que compõe o primeiro estágio do lançador) a ter lugar a T+1m 57,80s.
A separação das duas metades da carenagem de protecção ocorre a T+2m 37,48s. A atmosfera é já demasiado rarefeita e a carenagem representa uma massa desnecessária, sendo então descartada e expondo a Soyuz MS-15. O final da queima do segundo estágio (Blok-A) ocorre a T+4m 47,30s e a separação entre o segundo e o terceiro estágio ocorre a T+4m 47,30s, altura em que o terceiro estágio (Blok-I) entra em ignição. A separação da grelha que faz a ligação entre o segundo e o terceiro estágio ocorre a T+4m 57,05s. Esta grelha permite a exaustão dos gases que resultam da ignição do terceiro estágio enquanto que este ainda permanece ligado com o segundo estágio.
O final da queima do terceiro estágio ocorre a T+8m 44,96s e a separação entre a Soyuz MS-15 e o estágio Blok-I ocorre a T+8m 48,26s.
O impacto no solo do sistema de emergência teve lugar na Área n.º 16 localizada no Distrito de Karaganda, Cazaquistão. O sistema de emergência tem uma massa de 1.935 kg. O impacto no solo terá ocorrido a 47º 18’ N – 67º 14’ E. O impacto no solo dos propulsores que constituíram o primeiro estágio teve lugar na Área n.º 49 localizada no Distrito de Karaganda, Cazaquistão, a uma distância de cerca de 348 km. A carenagem de protecção acabou por cair na Área n.º 69 localizada no Distrito de Karaganda a uma distância de cerca de 527 km, enquanto que o segundo estágio impactou nas Áreas n.º 306 e 307 localizada no Distrito de Altai, República de Altai (Rússia) – Distrito de Cazaquistão Este (Cazaquistão), a uma distância de cerca de 1.570 km. A secção de ligação entre o 2º e o 3º estágio acabou por impactar na Área n.º 309 localizada no Distrito de Altai, República de Altai (Rússia) – Distrito de Cazaquistão Este (Cazaquistão).
Para chegar à estação espacial internacional a Soyuz MS-15 realiza várias manobras em órbita. As duas primeiras manobras são realizadas pouco após a separação do terceiro estágio do foguetão lançador, com os dados balísticos a serem introduzidos pelos cosmonautas no computador de bordo TsVM-101 de forma manual antes do lançamento. Novos dados seriam transmitidos a partir do solo sendo automaticamente introduzidos no computador de controlo e utilizados nas manobras orbitais subsequentes e que seriam realizadas antes da aproximação final à ISS.
Após entrar em órbita terrestre os tripulantes executam várias tarefas para preparar o veículo para o voo orbital. Estas tarefas iniciam-se com a abertura automática dos painéis solares e das antenas de comunicações. De seguida procede-se com a pressurização dos tanques de propolente, com o enchimento dos distribuidores e a sonda de acoplagem é colocada em posição. Os cosmonautas podem agora ter acesso ao módulo orbital da Soyuz MS-15 mas primeiro verificam que não existe qualquer fuga de ar entre esse módulo e o módulo de regresso onde se encontram. Entretanto, são também levados a cabo outros testes automáticos tal como acontece com o auto-teste do sistema de encontro e acoplagem KURS. Os sensores angulares BDUS são também testados e a cápsula é colocada na atitude apropriada em órbita ao mesmo tempo que é colocada numa lenta rotação sobre o seu eixo longitudinal para evitar o aquecimento excessivo de um doa seus lados (após ser testado o sistema de controlo rotacional manual).
Após se verificar que não existem fugas entre o módulo orbital e o módulo de descida, a tripulação pode então entrar no módulo orbital e despir os seus fatos pressurizados. Em antecipação das duas primeiras manobras orbitais, a cápsula espacial recebe então os dados relativos às queimas que o seu motor terá de efectuar. Entretanto, a tripulação activa o sistema de purificação de ar SOA no interior do módulo orbital ao mesmo tempo que desactiva esse sistema no módulo de descida.
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.
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.
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.
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.
O 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.
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 propelentes. 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.
O foguetão 11A511U-FG Soyuz-FG
O lançador 11A511U-FG Soyuz-FG é uma versão melhorada do foguetão 11A511U Soyuz-U. Esta versão possui motores melhorados e sistemas aviónicos modernizados, além de possuir um número de componentes fabricados fora da Rússia muito reduzido. O 11A511U-FG Soyuz-FG pertence à família do R-7 tendo também tem as designações Sapwood (NATO), SL-4 (departamento de Defesa dos Estados Unidos) e A-2 (Designação Sheldom).
É um veículo de três estágios no qual o primeiro consiste em quatro propulsores laterais a combustível líquido que auxiliam o veículo nos minutos iniciais do voo.
O 11A511U-FG Soyuz-FG é capaz de colocar uma carga de 7.420 kg numa órbita média a 193 km de altitude e com uma inclinação de 51,8º em relação ao equador terrestre.
O primeiro lançamento de um veículo 11A511 Soyuz deu-se a 28 de Novembro de 1966 a partir do Cosmódromo NIIP-5 Baikonur. Neste dia o lançador 11A511 Soyuz (n.º 1) colocou em órbita o satélite Cosmos 133 Soyuz 7K-OK n.º 2 (02601 1966-107A). Por seu lado o primeiro 11A511U Soyuz-U foi lançado a 18 de Maio de 1973, a partir do Cosmódromo NIIP-53 Plesetsk e colocou em órbita o satélite Cosmos 559 Zenit-4MK (06647 1973-030A). O primeiro desaire com o 11A511U Soyuz-U ocorreu a 23 de Maio de 1974, quando falhou o lançamento de um satélite do tipo Yantar-2K a partir do Cosmódromo NIIP-53 Plesetsk. O primeiro lançamento de um 11A511U-FG Soyuz-FG deu-se a 20 de Maio de 2001, tendo colocado em órbita o cargueiro Progress M1-6 (26773 2001-021A) em direcção à ISS.
