Sojuz (avaruusalus)

Wikipedia

Sojuz TMA-6 lähestymässä Kansainvälistä avaruusasemaa

Sojuz 19 avaruusalus nähtynä Apollo CM:stä

Apollo Sojuz testiprojektin (ASTP) Sojuz-avaruusalus

Varhainen 7K-OK Sojuz

Sojuz TMA-9 telakoituneena ISS:än

Sojuz (ven. Союз, liitto) on avaruusalus-sarjan nimi, jotka Sergei Koroljov suunnitteli Neuvostoliiton avaruusohjelmalle. Sojuz seurasi Voshod-avaruusaluksia ja rakennettiin alun perin osana Luna-ohjelmaa. Avaruusalus laukaistiin Sojuz-kantoraketilla osana Sojuz-ohjelmaa ja myöhemmin osana Zond-ohjelmaa. Myöhemmin niitä käytettiin kuljettamaan kosmonautteja Saljut-avaruusasemille, Mirille ja Kansainväliselle avaruusasemalle. Ensimmäinen miehittämätön Sojuz-laukaisu tapahtui 28. marraskuuta 1966. Ensimmäinen miehitetty Sojuz-laukaisu tapahtui 23. huhtikuuta 1967.

[muokkaa] Avaruusaluksen rakenne

Sojuz-alus koostuu kolmesta osasta: kiertoratamoduuli, laskeutumismoduuli ja huoltomoduuli. Siirtämällä laitteistoja kiertoratamoduuliin, joka ei palaa ilmakehään, Sojuzissa lisääntyi huomattavasti kosmonauttien käytettävissä olevat tilat, koska kiertoratamoduulia ei tarvinnut suojata Maan ilmakehään palaamista varten. Apollo-avaruusaluksen komentomoduulissa oli 6 kuutiometriä asuintilaa massaltaan 5000 kg, kun taas Sojuzissa oli samalle miehistölle 9 kuutiometriä asuintilaa, ilmasulku ja huoltomoduuli massaltaan saman verran kuin pelkkä Apollo-kapseli.

Sojuz kykenee kuljettamaan kolme kosmonauttia ja pitämään heidät hengissä 3,2 päivää. Elämänylläpitojärjestelmä tuottaa typpi/happi ilmakehän merenpinnan tason osapaineessa. Ilmakehä kierrätetään KO₂ sylinterien lävitse, jotka imeyttävät suurimman osan CO₂:stä ja vedestä, jotka miehistö on tuottanut, sekä regeneroi happea ja LiOH sylinterit, jotka imeyttävät ylitse jääneen CO₂:n. Alusta suojaa laukaisun aikana nokassa tuulenhalkaisija, joka irrotetaan ja hylätään, kun alus on läpäissyt ilmakehän. Siinä oli automaattinen telakoitumisjärjestelmä. Alusta voitiin operoida automaattisesti tai ohjaajan toimesta itsenäisesti.

Etumainen osa alusta on kiertoratamoduuli, joka sisältää kaikki laitteet joita ei tarvita laskeutumisessa, kuten testausvälineet, kamera ja lastin. Se sisältää myös telakoitumisaseman ja voidaan eristää laskeutumismoduulista tarvittaessa, jolloin se toimii ilmalukkona.

Laskeutumismoduulia käytetään laukaisussa ja palattaessa takaisin Maahan. Se on päällystetty lämmönkestävällä päällysteellä, jotta se kestää kuumuutta laskeutuessa. Laskeutumismoduulin nopeus hidastuu ensin ilmakehän vaikutuksesta, sitten jarruvarjojen toimesta, kunnes päävarjo avautuu ja hidastaa aluksen laskeutumista varten. Metrin korkeudessa kiinteäpolttoaineiset jarrumoottorit, jotka on sijoitettu lämpökilven taakse, laukeavat pehmeää laskeutumista varten. Yksi vaatimuksista laskeutumismoduulin suunnittelussa oli, että siinä piti olla suurin mahdollinen volumetrinen tehokkuus (sisäinen tilavuus jaettuna rungon pinta-alalla). Paras muoto tätä varten on pallo, mutta sellainen muoto ei anna nostetta, joten tuloksena olisi ballistinen paluu ilmakehään. Ballistinen ilmakehään paluu on miehistölle rankkaa nopean hidastuvuuden takia ja alusta ei voida ohjata kiertoradalta lähdön jälkeen. Tämän vuoksi päätettiin valita "ajovalon" muoto Sojuzissa käytettäväksi, käytännössä puolipallon muotoinen etuosa, johon on liitetty loivalla kartiolla (7 astetta) klassiseen pallomaiseen lämpökilpeen. Tällainen muoto antaa pienen nosteen johtuen epätasaisesta painon jakautumisesta. Lempinimi muodolle selittyy sillä, että tuohon aikaan lähes kaikki ajovalot olivat ympyrämuotoisia.

Aluksen takaosassa on huoltomoduuli. Siinä on pullistuneen purkin muotoinen paineistettu säiliö, jossa on järjestelmät lämpötilan hallintaan, sähkövoimanlähde, pitkänmatkan radio, radiotelemetria sekä orientointi- ja hallintajärjestelmät. Ei-paineistetussa osassa huoltomoduulissa on pää- ja varamoottorit: kiinteää polttoainetta käyttävä työntövoimajärjestelmä kiertoradalla operointia ja sieltä poistumista varten. Aluksessa on myös pienitehoiset moottorit asennonkorjaukseen. Huoltomoduulin ulkopuolella on orientaatiojärjestelmän sensoreita ja aurinkopaneelit, jotka suunnataan aurinkoon kääntämällä alusta.

[muokkaa] Sojuzin monet versiot

Sojuzin ensimmäistä miehitettyä versiota oli 7K-OK. Se oli kykenevä kolmen hengen miehistöön ja pitämään heidät normaalissa huoneenlämmössä. Vaikkakin siinä oli telakointimahdollisuus, niin se oli passiivinen ja tarkoitettu vain kahden aluksen liittämiseen toisiinsa ilman mahdollisuutta siirtyä aluksesta toiseen. Kosmonauttien täytyi tehdä avaruuskävely siirtyäkseen toiseen alukseen, kuten tehtiin Sojuz 4 ja 5 -lennoilla. Tämä avaruusalus oli myös suunniteltu kuulentoa varten.

7K-L1 oli suunniteltu Kuun ympäri tapahtuvaa miehitettyä lentoa varten. Se perustui 7K-OK:hon, mutta siitä oli poistettu useita komponentteja painon vähentämiseksi. Huomattavampia muutoksia olivat kiertoratamoduulin muuttaminen (lisätilaa asumiselle ja laitteistolle) ja varalaskuvarjo. Tähän alukseen kohdistuivat toiveet Neuvostoliiton kuunkiertämisen suhteen. Zond-ohjeman testit 1968–1970 tuottivat useita epäonnistumisia 7K-L1 -version ilmakehään paluu -järjestelmissä, joten tavoite hylättiin yhdessä kahden jäljellä olevan 7K-L1 kanssa.

Seuraava miehitetty versio Sojuzista oli 7K-OKS. Tämä oli suunniteltu avaruusasemalentoja varten ja siinä oli siksi telakointiasema, jonka läpi pystyi siirtymään aluksesta toiseen. Vain kaksi miehitettyä lentoa suoritettiin tällä mallilla. Toisen lennon, Sojuz 11, ilmakehään paluussa miehistö menehtyi, kun kapselin paineistus katosi kesken paluuvaiheen.

Täydellisen uudelleensuunnittelun tuloksena syntyi 7K-T. Siinä poistettiin yksi miehistötila, jotta kaikki kosmonautit pystyivät pitämään avaruusasuja sekä lähdön että laskeutumisen aikana. Aurinkopaneelien vaihtamisesta akkuihin seurasi lennon pituuden rajoittuminen kahteen päivään ilman telakoitumista.

Muunneltu versio aluksesta lensi Sojuz 13 -lennolla ja tällöin telakointijärjestelmä oli korvattu suurella Orion 2-astrofyysisellä kameralla avaruuden ja Maan kuvaamiseen.

Toinen muunneltu versio oli 7K-T/A9, jota käytettiin Almaz-luokan sotilasavaruusaseman lennoilla. Tässä oli ominaisuuksina avaruusaseman kauko-ohjaus ja uusi laskuvarjojärjestelmä, mutta muut muutokset ovat edelleen salaisia, eikä niitä tiedetä.

Sojuz ASTP avaruusalus oli suunniteltu käytettäväksi Apollo-Sojuz testiprojektissa ja siinä oli amerikkalaisten vaatimuksesta muutoksia, jotka tekivät aluksesta turvallisemman. Sojuz ASTP:ssä oli uudet aurinkopaneelit pidempää lentoaikaa varten, kaksineuvoinen yleispätevä telakointijärjestelmä tavallisen urospuolisen sijasta ja muutoksia ympäristönhallintajärjestelmässä, jotta hytin ilmanpaine voitiin laskea 0,68 ilmakehään (69 kPa) ennen telakoitumista Apollon kanssa. Tämä version viimeisellä lennolla (Sojuz 22) telakointiasema oli jälleen korvattu kameralla.

Seuraavat suuret muutokset tehtiin Sojuz T versioon, kuten uudet aurinkopaneelit pidempää lentoaikaa varten, uudistettu Igla-lähestymisjärjestelmä ja uusi kääntö/asentomoottorijärjestelmä huoltomoduuliin.

Sojuz TM miehistön kuljetusalukset otettiin käyttöön vuonna 1986 huoltamaan Mir-avaruusasemaa. Sojuz T alukseen lisättiin uusi telakointi- ja lähestymisjärjestelmä, radiolaitteet, hätä- ja yhdistetty laskuvarjo/laskeutumismoottorijärjestelmät. Uusi Kurs lähestymis- ja telakointijärjestelmä salli Sojuz TM:n liikkua itsenäisesti asemasta ilman että asema tekee tahtomattaan liikkeet "peilikuvana", jotka aiheutuivat aikaisempien mallien takaosassa olevasta asennonhallinnasta.

Hiukan muunneltu Sojuz TMA on myös käytössä nykyään. Siihen on tehty useita muutoksia, jotta se vastaisi Yhdysvaltain avaruusviraston NASA:n vaatimuksia, kuten enemmän liikkumavaraa korkeus- ja leveyssuunnassa miehistölle ja paranneltu laskuvarjojärjestelmä. Se oli myös ensimmäinen kertakäyttöinen alus, jossa käytettiin glass cockpit -tekniikkaa.

Miehittämätön Progress-avaruusalus periytyy Sojuz-aluksista ja sitä käytetään avaruusasemien huollossa. Kiinalainen Shenzhou-avaruusalus om myös saanut vahvasti vaikutteita Sojuzista. Vuonna 2004 Venäjän avaruusohjelmasta vastaavat ilmoittivat, että Sojuz korvataan vuoteen 2011 mennessä uusilla Kliper-avaruusaluksilla.