El acoplamiento y atraque de naves espaciales es la conexión de dos naves espaciales . Esta conexión puede ser temporal o semipermanente, como para los módulos de la estación espacial. En inglés, los conceptos de “ atraque de naves espaciales ” y “ amarre de naves espaciales ” implican varios procesos de encuentro y conexión de naves espaciales. En ruso, el término " acoplamiento de naves espaciales " se usa en ambos casos .
El acoplamiento de naves espaciales se entiende como el proceso de encuentro autónomo, que culmina en la conexión de dos naves espaciales que anteriormente volaban por separado [1] [2] [3] .
El atraque de naves espaciales se refiere a operaciones de encuentro forzado, cuando se captura un módulo/vehículo inactivo, se levanta y luego se instala en el puerto de atraque de otra nave espacial usando un brazo robótico . En el caso de la ISS , se utiliza el brazo robótico " Kandarm2 " [4] . Dado que en el proceso inverso - operaciones de desatraque de naves espaciales , también interviene un brazo mecánico controlado desde la ISS , y esta es una operación laboriosa y larga, el método de desamarre no es adecuado para la evacuación rápida de la tripulación, en caso de una emergencia [5] .
La conexión (acoplamiento) de dos objetos en el espacio puede ser "suave" o "dura". Por lo general, la nave espacial primero realiza un acoplamiento suave, haciendo contacto y bloqueando su conector de acoplamiento en el conector del vehículo objetivo. Después de establecer una conexión suave y verificar la presión dentro de ambos barcos, comienza la transición a un acoplamiento rígido, donde los mecanismos de atraque aprietan los nodos de atraque de los barcos, formando un sello hermético. Después de igualar la presión dentro de los barcos, la tripulación abre las escotillas internas para mover la tripulación y la carga.
La capacidad de acoplamiento de una nave espacial depende de la capacidad de las dos naves espaciales para encontrarse y mantener la estación en la misma órbita. Este fue desarrollado por primera vez por los Estados Unidos para el Proyecto Gemini . La tripulación del Gemini 6 estaba programada para reunirse y acoplarse manualmente bajo el mando de Walter Schirra con un vehículo objetivo Agena no guiado en octubre de 1965, pero el Agena explotó durante el lanzamiento. En la misión revisada Gemini 6A, Schirra completó con éxito una cita en diciembre de 1965 con la tripulación de Gemini 7 , acercándose a 1 pie, pero no había posibilidad de atracar entre las dos naves espaciales Gemini. El primer acoplamiento con Agena se completó con éxito bajo el mando de Neil Armstrong en Gemini 8 el 16 de marzo de 1966. Los acoplamientos manuales se realizaron en tres misiones Gemini posteriores en 1966.
El programa Apolo involucró el acoplamiento y desacoplamiento en la órbita lunar para llevar humanos a la luna y traerlos de regreso. Para hacer esto, después de que ambas naves espaciales hubieran sido enviadas desde la órbita terrestre a la Luna, el módulo de aterrizaje lunar (LM) tuvo que ser desacoplado primero de la nave espacial principal del módulo de comando/servicio (CSM) de Apolo. Luego, después de completar el aterrizaje del módulo en la Luna, los dos astronautas del LM tuvieron que despegar nuevamente de la Luna y acoplarse con el CSM en órbita lunar antes de regresar a la Tierra. La nave espacial fue diseñada para permitir que la tripulación se moviera dentro del vehículo a través de la transición entre la nariz del módulo de comando y el techo del módulo lunar. Estas maniobras se demostraron por primera vez en órbita terrestre baja el 7 de marzo de 1969 en el Apolo 9 , luego en órbita lunar en mayo de 1969 en el Apolo 10 y luego en otras seis misiones de alunizaje.
A diferencia de los Estados Unidos, que utilizó el acoplamiento tripulado operado manualmente en los programas Apollo, Skylab y Space Shuttle , la Unión Soviética utilizó sistemas de acoplamiento automatizados desde el comienzo de sus intentos de acoplamiento. El primer sistema de este tipo, Igla , se probó con éxito el 30 de octubre de 1967, cuando dos vehículos de prueba Soyuz , Kosmos-186 y Kosmos-188 , se acoplaron automáticamente en órbita [6] [7] Estos fueron los primeros acoplamientos exitosos. Después de eso, comenzó el desarrollo del proceso de acoplamiento de naves espaciales tripuladas. Las pruebas se llevaron a cabo el 25 de octubre de 1968 con la nave espacial Soyuz-3 en la nave espacial no guiada Soyuz-2 ; el intento de acoplamiento no tuvo éxito. 16 de enero de 1969 entre Soyuz-4 y Soyuz-5 tuvo éxito. Esta primera versión de la nave espacial Soyuz no tenía un túnel de transferencia interno , pero dos cosmonautas realizaron una caminata espacial y cruzaron sobre la piel exterior de la nave espacial Soyuz 5 a la nave espacial Soyuz 4.
En la década de 1970, la Unión Soviética actualizó la nave espacial Soyuz para incluir un cruce de transporte interno , que se utilizó para que los cosmonautas atravesaran durante el programa de la estación espacial Salyut , con la primera visita exitosa a la estación espacial el 7 de junio de 1971, cuando " Soyuz 11 se acopló a Salyut 1 . Estados Unidos repitió esta operación, acoplando también su nave espacial Apolo a la estación espacial Skylab en mayo de 1973. En julio de 1975, los dos países colaboraron en el proyecto de prueba Soyuz-Apollo , acoplando una nave espacial Apollo con una nave espacial Soyuz. Al mismo tiempo, se utilizó un módulo de acoplamiento de esclusa de aire especialmente diseñado para una transición suave de la atmósfera rica en oxígeno de la nave espacial Apolo a la nave espacial Soyuz, en la que la composición de la atmósfera era similar a la de la Tierra.
Comenzando con Salyut 6 en 1978, la Unión Soviética comenzó a utilizar la nave espacial de carga no tripulada Progress para reabastecer sus estaciones espaciales en órbita terrestre baja, aumentando considerablemente la estadía de la tripulación. Como una nave espacial no tripulada, Progress se acopló de forma totalmente automática a las estaciones espaciales. En 1986, el sistema de acoplamiento Igla fue reemplazado por el sistema Kurs actualizado en la nave espacial Soyuz. Unos años más tarde, la nave espacial Progress recibió la misma actualización [6] . El sistema Kurs se ha utilizado hasta ahora (datos de 2019) para acoplarse con el segmento orbital ruso de la ISS .
(el término "amarre" se usa en artículos en inglés, en la traducción al ruso se usa el término "acoplamiento")
Amarre en el espacio es la captura, tracción e instalación en la estación de atraque o en el compartimiento de carga, de cualquier objeto [8] . Estos objetos pueden ser naves espaciales o cargas útiles que se pueden capturar para mantenimiento/devolución utilizando un sistema de manipulación remota [9] [10] .
Las estaciones de acoplamiento/dispositivos pull-up pueden ser no andróginos (asimétricos, por ejemplo, pin-socket) o andróginos (simétricos, idénticos). Esto determina si se pueden conectar o no un par de módulos de acoplamiento.
Los primeros sistemas de conexión de naves espaciales fueron diseños para sistemas de acoplamiento no andróginos. Los diseños no andróginos son una variante del llamado "acoplamiento de género" [2] donde cada nave espacial de acoplamiento tiene un diseño único ("masculino" o "femenino") y desempeña un papel específico (pasivo o activo) en el proceso de acoplamiento. . Estos roles no se pueden invertir. En este par, no se pueden acoplar dos naves espaciales del mismo "sexo".
Una estación de acoplamiento andrógina (así como una estación de acoplamiento andrógina), por el contrario, tiene la misma interfaz tanto en la nave espacial como en los dispositivos de acoplamiento. La interfaz andrógina utiliza un diseño único que permite que una estación de conexión se conecte exactamente a la misma estación de conexión. Esto le permite cambiar los roles (activo a pasivo), y también brinda la posibilidad de rescate y operación conjunta de cualquier pareja de naves espaciales [2] .
| Ilustración | Nombre | Método | La presencia de una transición interna para la tripulación. | Tipo de |
|---|---|---|---|---|
| Sistema de acoplamiento Gemini | Unión cósmica | Sin transición interna | asimétrico (no andrógino) | |
| Sistema de acoplamiento Apolo | Unión cósmica | Hay un pasaje interno. | asimétrico (no andrógino) | |
| Sistema de acoplamiento ruso (RSS) | Unión cósmica | Sin transición interna [11] | asimétrico (no andrógino) | |
| Sistema de acoplamiento "Contacto" | Unión cósmica | Sin transición interna | asimétrico (no andrógino) | |
| SSVP-G4000 | Unión cósmica | Hay un pasaje interno. | asimétrico (no andrógino) | |
| APAS-75 | Unión cósmica | Hay un pasaje interno. | simétrico (andrógino) | |
| APAS-89 | Unión cósmica | Hay un pasaje interno. | simétrica (Soyuz TM-16), asimétrica ( estación de acoplamiento de la estación MIR [12] [13] ) | |
| APAS-95 | Unión cósmica | Hay un pasaje interno. | simétrica (Shuttle, Zarya y PMA-1), asimétrica (PMA-2 y PMA-3) | |
| SSVP-M8000 ( sistema de acoplamiento híbrido ) | Unión cósmica | Hay un pasaje interno. | asimétrico (no andrógino) | |
| Mecanismo de acoplamiento único | Amarradero | Hay un pasaje interno. | asimétrico (no andrógino) | |
| dispositivo de acoplamiento chino | Unión cósmica | Hay un pasaje interno. | simétrico ( Shenzhou ) asimétrico ( Tiangong-1 ) | |
| sistema de acoplamiento | atraque y amarre | Hay un pasaje interno. | simétrico ( vehículo de tripulación comercial , Orion) asimétrico ( IDA ) | |
| Mecanismo internacional de acoplamiento pasivo-activo | atraque y amarre | Hay un pasaje interno. | simétrico (andrógino) |
Un adaptador de acoplamiento o adaptador gripper es un dispositivo mecánico o electromecánico que facilita la conexión de estaciones de acoplamiento (CS) o dispositivos de captura (PC) equipados con diferentes tipos de interfaces. Aunque, en teoría, dichas interfaces podrían ser pares SU-SU, SU-UZ o UZ-UZ, hasta la fecha solo se han desplegado en el espacio los dos primeros tipos. Los adaptadores planeados y lanzados anteriormente se enumeran a continuación:
Módulo de acoplamiento ASTP
Adaptador de sellado (PMA)
Adaptador de acoplamiento internacional (IDA)
El Mecanismo de Captura Suave (SCM) agregado en 2009 al Telescopio Espacial Hubble . El SCM permite que naves espaciales tripuladas y no tripuladas que utilicen el Sistema de acoplamiento de la NASA (NDS) se acoplen al Hubble.
La NASA ha estado considerando formas de acoplar el rover Crewed Mars a un módulo habitacional en Marte o un módulo de retorno [20] .