¿Por qué el vuelo actual de Soyuz (2018-06-06) tarda dos días?

TLDR: las oportunidades de lanzamientos a la ISS con encuentros de 6 horas son más raras que para encuentros de 2 días.

La razón principal del encuentro de 6 horas de Soyuz es ahorrar tiempo para que los cosmonautas/astronautas trabajen en la ISS. Pero el esquema de 6 horas tiene requisitos muy estrictos para la órbita de la ISS. La ruta de la ISS debería estar exactamente sobre el cosmódromo de Baikonur en el momento del lanzamiento. Ocurre no todos los días. Roskosmos generalmente ajusta la órbita de la ISS antes del lanzamiento de Soyuz para alinearlos más cerca. Pero la ISS es grande, más de 400 toneladas, por lo que solo son posibles pequeñas correcciones de órbita.

Como resultado, la cita de 6 horas no se puede hacer todos los días . Normalmente tenemos que esperar varios días. Para "largo" 2 días, las oportunidades de encuentro ocurren con más frecuencia. Por lo tanto, hay una compensación: esperar varios días y gastar más combustible en la corrección de la órbita de la ISS para el lanzamiento en un esquema rápido de 6 horas, o esperar varios días menos para el lanzamiento en un vuelo de 2 días. Entonces, en algunos casos, los astronautas pueden llegar a la ISS más rápido con un esquema de 2 días.

También se debe tener en cuenta que el próximo lanzamiento de Soyuz TMA-09M tiene una pequeña brecha con el regreso de 3 tripulantes de la ISS en Soyuz MS-07. Aterrizaron solo 3 días antes, pero generalmente la brecha entre el aterrizaje de la tripulación anterior y el lanzamiento de la siguiente fue de aproximadamente 2 semanas. Entonces, creo que el propósito es maximizar la ocupación de la ISS.

Los lanzamientos de carga de Progress también utilizaron encuentros de 6 horas. Se realizó para probar el esquema de lanzamientos de Soyuz con tripulación. Ahora el progreso suele tardar 2 días en reunirse. Un viaje corto de 6 horas podría tener beneficios para algunas cargas delicadas (muestras biológicas, artículos congelados, alimentos frescos), pero no creo que sea tan valioso. Podría ser mejor agregar algo de masa para congeladores, paquetes, etc. y hacer que su misión sea más flexible y capaz de volar durante 2 días.

Roscosmos también probó un esquema de encuentro cada vez más rápido de 3,5 horas con Progress MS-07 y Progress MS-08. Pero hay requisitos cada vez más estrictos para la ventana de lanzamiento. Como resultado, las ventanas de lanzamiento se perdieron en ambos casos y, en su lugar, los progresos se lanzaron con un esquema de 2 días.

Ese factor del equipo de regreso se menciona específicamente en la primera pregunta de las redes sociales que respondieron después del lanzamiento:

¿Por qué @Astro_Alex y el equipo tardan dos días en llegar a la ISS cuando ya fue posible en 6 horas?

Respuesta del astronauta de la NASA Kjell Lindgren:

Mi entendimiento es que esencialmente porque teníamos la estación espacial, su órbita y fases, dirigidas para permitir el regreso reciente de la tripulación, es solo que la posición actual de la estación espacial en este momento hizo que la ventana de lanzamiento tuviera que usar este largo perfil de encuentro, en lugar del perfil más corto al que nos hemos acostumbrado.

Cambiando un poco la pregunta a "¿Por qué dos días?", Esta página ofrece una cronología de un viaje (temprano) de 2 días (en términos de órbitas de 90 minutos). Desde el punto de vista de la mecánica celeste, no es tan complicada una secuencia de grabación:

• Órbita 3 - Quema de fase DV1 mientras LOS

• Órbita 4 - Grabación de fase DV2 mientras LOS

• Órbita 17 - Rendezvous quema mientras LOS

• Órbita 32 - Iniciar secuencia de encuentro automático

• Órbita 34 - Aproximación final y acoplamiento

Así que hay mucho tiempo entre las maniobras DV1/DV2 desde el principio, el "rendezvous burn" en el medio y el encuentro final.

Parte del tiempo adicional se debe al tiempo que los humanos pueden estar en el trabajo: después de 4 órbitas (aproximadamente 6 horas), la tripulación se detiene para comer y las órbitas 6-12 son el sueño de la tripulación. También hay una serie de operaciones manuales, contenido de formularios de voz, etc.

Contribuir a eso es que Soyuz parece depender completamente de los recursos de rastreo rusos, por lo que solo se rastrea una parte de cada órbita. Las comprobaciones y los cálculos posteriores a la quema parecen tomar múltiples órbitas (es decir, bastantes horas) y empujar a los biociclos.

Pero, fundamentalmente, los retrasos parecen deberse a la fase con la órbita de la ISS . Según los informes, Soyuz tiene un margen de fase de 150 grados, lo que hace que las ventanas aparezcan con mucha más frecuencia. La secuencia de dos días se basa en el tiempo necesario para hacer ese rango completo, incluso si parte del mismo no es necesario para un lanzamiento específico.

Esta cuidadosa secuenciación y medición contrasta con el encuentro rápido desarrollado más tarde :

Para lograr un enlace de cuatro órbitas, los diseñadores cambiaron de 'medir primero, disparar segundo' a 'disparar primero, medir segundo', es decir, en lugar de pasar una órbita completa en la órbita de inyección para medir los parámetros iniciales de la órbita antes de hacer la órbita. -maniobras de elevación, el nuevo encuentro exige que las maniobras iniciales se completen en la primera vuelta alrededor de la Tierra en función de los parámetros de inyección orbital planificados. Las mediciones de los parámetros reales tomadas después de la inyección se extrapolan con las quemas planificadas previamente y las maniobras de corrección están diseñadas para llevarse a cabo en la segunda órbita de la misión para posicionar la nave espacial para el inicio de la secuencia de encuentro automatizada en la órbita #3.

Las ventanas de lanzamiento son estrechas (porque hay una capacidad de fase muy limitada para que las órbitas se eleven hasta la ISS de inmediato) y pocas (porque no hay lugar para una quemadura de inclinación de ajuste adicional). ¡Pero es un viaje más rápido!