Un sistema de amarre sonda-cono es un dispositivo de sujeción mecánica para vehículos espaciales que comprende una parte macho, denominada sonda, transportada por el buque de maniobra y una parte hembra (el cono) transportada por el buque abordado. Sus funciones son guiar al buque que llega en la última fase de aproximación, amortiguar las reacciones de los buques que entran en contacto y luego bloquear el accesorio.
Este sistema de acoplamiento es el sistema estándar de las naves espaciales rusas y era el de las naves del programa Apolo . Existen otros sistemas como el APAS del transbordador espacial estadounidense ; el CBM utilizado por la parte no rusa de la estación espacial y el sistema de acoplamiento de bajo impacto que se está desarrollando para futuros buques estadounidenses.
El dispositivo incluye una sonda expansible transportada por la embarcación que realiza la maniobra de atraque y un cono transportado por el vehículo pasivo. Cada parte se ubica fuera del buque al final del túnel cerrado por una trampilla y en el centro del anillo de amarre que debe formar la pared y asegurar el sellado del paso formado entre los dos buques. El vehículo activo debe maniobrar de manera que encaje la sonda en el cono: este último por su forma asegura el guiado final y amortigua el movimiento del buque maniobrador hasta que queda inmovilizado. Cuando la sonda está correctamente acoplada, las cerraduras se cierran alrededor de la cabeza para asegurar los vasos y luego la sonda se retrae para hacer contacto con los anillos de amarre que crean un túnel estrecho después de bloquearse juntos. Durante la reconciliación, los dispositivos mecánicos corrigen las desalineaciones residuales de los dos vasos. Después de asegurarse de que la conexión sea estanca por varios medios, las tripulaciones de los buques abren las escotillas a ambos lados y posiblemente retiren parte del dispositivo sonda-cono para liberar el túnel y permitir la comunicación entre los buques.
El sistema de acoplamiento sonda-cono ruso fue desarrollado en la Unión Soviética en la década de 1960 y utilizado por primera vez con éxito por la nave Soyuz y la estación espacial Salyut 1 , en 1971 . Desde entonces, se ha convertido en el sistema de acoplamiento estándar utilizado por las naves espaciales Soyuz y Progress , así como por las estaciones espaciales , especialmente en la parte rusa de la Estación Espacial Internacional . También es utilizado por el buque de carga europeo ATV , que abastece a la Estación Espacial Internacional al acoplarse con el módulo ruso Zvezda . El diámetro interior del paso realizado por este sistema es de 80 cm .
La unión entre dos embarcaciones se realiza cuando los anillos de amarre del vehículo, que formarán las paredes del túnel de tráfico, entran en contacto superponiendo perfectamente los mecanismos de bloqueo situados en su borde (8 pernos) así como los distintos eslabones y conexiones.: 4 enchufes macho / hembra para electricidad e informática así como 2 tubos, uno macho y otro hembra, para fluidos ( propulsores ). Para lograr este objetivo, la nave activa debe acercarse a baja velocidad, alineándose perfectamente con la nave objetivo y colocar la sonda que porta en el cono que lleva la otra nave.
En cada buque se encuentra en el centro del anillo de amarre una de las dos mitades del sistema de amarre:
En los barcos rusos, el amarre es una operación automática con la posibilidad de cambiar al modo manual en caso de anomalía. El operador puede ser el centro de control, el piloto (si el barco lleva pasajeros) o alguien en la estación espacial que tenga una estación de control remoto. La guía la proporciona el sistema Kours , que se basa en el uso de radares y reflectores. El proceso de amarre solo puede iniciarse si se cumplen las condiciones específicas de alineación y velocidad. Para el ATV, que utiliza este sistema para acoplarse al módulo Zvezda de la Estación Espacial Internacional, los valores son:
El procedimiento de amarre es el siguiente (caso de ATV):
La maniobra de separación requiere volver a colocar el sistema de sonda. Se cierran las escotillas y se hace un vacío en el túnel entre los dos recipientes. Después de soltar los pernos, el movimiento de separación se inicia mediante empujadores con resorte ubicados en el borde de los anillos de amarre. Cuando la embarcación en movimiento ha alcanzado una distancia de seguridad (variable según el atracadero), con el fin de limitar el riesgo de daños o contaminación por productos de combustión de los motores de maniobra, se utiliza propulsión para alejarla. Si el sistema de amarre no libera la embarcación, se planean varias soluciones de respaldo. Si todo falla, un sistema pirotécnico permite que la embarcación se separe de su sistema de atraque.
El llamado sistema de acoplamiento "droga y sonda" también se desarrolló a principios de la década de 1960 para permitir el acoplamiento entre el módulo lunar Apollo y la nave espacial Apollo . Tiene una sonda y un cono cada uno fijado al exterior de una de las dos embarcaciones en el anillo de amarre que sobresale de la trampilla :
Antes de la maniobra de atraque, la tripulación de la nave espacial que lleva la sonda la despliega en posición boca abajo. Una vez que la cabeza de la sonda está bloqueada en el cono, la tripulación del barco que lleva la sonda activa su retracción: los anillos de amarre de los dos barcos se vuelven contiguos y doce pernos se enganchan automáticamente (se pueden configurar manualmente). Las tripulaciones verificaron la estanqueidad del túnel ubicado fuera de las escotillas y luego las abrieron antes de retirar el dispositivo de cono de sonda que estaba almacenado en la cabina.
Posteriormente se desarrollaron varios otros sistemas de acoplamiento entre naves espaciales:
La sonda en posición extendida es claramente visible en este carguero Progress a punto de atracar en la estación.
Mecanismos ubicados en la base de la sonda rusa
Apertura de la escotilla en la estación espacial después de atracar la Soyuz.
Podemos ver el cono en el módulo de acoplamiento Pirs de la estación espacial.
La trampilla de un buque Soyuz.
Sonda de la nave espacial Apolo y sistema de cono
Diagrama detallado de la sonda Apolo
Montaje y desmontaje de la sonda y el cono de los buques Apolo
La sonda es claramente visible al final de la nave espacial Apolo 17.