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Propulsores de aparatos espaciales.

En este momento de la historia de los seres humanos (año 2025), no existen medios de propulsión para salir del planeta Tierra o cualquier otro planeta, Luna...(salvo motores químicos (con propelente y oxidante separados) o motores sólidos (basados en principios químicos con propelente y oxidante mezclados)), estos motores cohete no necesitan usar el oxígeno atmosférico, ya que lo llevan incorporado.

Son aparatos espaciales que se colocan sobre una lanzadera tipo misil (Ariane, Larga marcha, Miura, etc).

También existen aparatos que se lanzan desde la atmósfera superior y desde el lomo de aviones a reacción, durante la primera fase del lanzamiento del aparato espacial. En la segunda fase, el aparato enciende sus motores y llega a la atmósfera superior (que no es el espacio) por sus medios (Space ship one que transporta turistas).

Se basan en la pérdida de masa.

Existen otros que no se basan en la pérdida de masa:

Se usan globos estratosféricos (basados en la densidad de los gases), para llegar a la atmósfera superior. Se propuso lanzar aviones espaciales mediante un método tipo maglev (no parece algo  funcional).

Como anécdota, diremos que también se están usando pequeños propulsores inerciales (catapultas, sin capacidad de portar grandes Toneladas a una órbita baja). 

Estos motores son efectivos para llevar unas Toneladas de carga a una órbita baja o media del planeta, pero no son eficientes para ir más allá (no tienen el empuje suficiente fuera del planeta), además se piensa que este tipo de tecnología (propulsión química) ya está agotando su vida útil.

Se está empezando a dar pasos (minúsculos) y se están construyendo las primeras verdaderas naves espaciales para llevar personas a otros planetas (Starship), proponiendo el primitivo método de las naves cisterna que provean de combustible a otras. 

Hasta ahora solo se han construido y utilizado cápsulas espaciales, pequeñas estaciones que transportan a pocas personas a una órbita baja o media de la Tierra, globos preparados y algún lanzador privado, para llevar turistas a la estratosfera (que no es el espacio) y alguna sonda automática transportando robots e I.A. (inteligencia artificial) exploradoras a planetas y lunas distantes, en órbitas profundas (usando para ello los ridículos métodos de ahorro de energía, la asistencia gravitatoria y ventanas de lanzamiento). 

En ciertos momentos de la historia parecía que se avanzara hacía una continua presencia humana en el espacio a bordo de verdaderas naves espaciales, utilizando aviones espaciales, pero no era más que una "ilusión" seguida de una regresión a las cápsulas. 

La realidad en este momento, es que solo existen algún avión espacial militar (tipo dron), algunas cápsulas que transportan pocas personas y sondas robóticas (científicas), implementadas por algunos estados y alguna empresa privada. 

Se suelen poner cientos de satélites artificiales de comunicaciones, militares (y más basura espacial que está prevista), también (lo menos), algún  satélite científico, dónde se crean nuevos materiales y medicinas, otros para probar nuevas tecnologías (comunicación, astronomía), (muy pocos en comparación con la basura anteriormente mencionada).

Todo esto viene acompañado de más basura espacial (procedente de trozos de cohetes y lanzaderas, satélites e innumerables artefactos), este volumen es ya tan alto que no sería difícil que se desencadenara una cascada de ablación.

De todas formas aunque no se produzcan estos choques en cascada, las naves espaciales encontrarán, en esa órbita, problemas. 

Afortunadamente estas cápsulas y satélites se lanzan fuera del planeta a través de cohetes químicos que comienzan a ser reutilizables.

¿En qué se basan las lanzaderas de aparatos espaciales tipo misil?. 

Toda masa que se lanza al espacio obedece las leyes físicas (no es probable que las leyes físicas cambien, aunque nadie puede decir que no sean diferentes en otros lugares del Cosmos. La luz que nos llega de otras galaxias primigenias puede cumplir otras leyes y haberse desplegado partículas de campos distintas a las que se desplegaron en nuestra galaxia, quien sabe (todo esto no son más que especulaciones):

En principio, todos estos sistemas tipo misil son iguales, se basan en la intuitiva ley de acción y reacción de Newton, una masa sometida a la acción de un fuerza física ejerce una fuerza (de reacción igual a la de acción), en sentido contrario. 

Si se expulsa parte de esta masa en una dirección, el resto del objeto (la carga útil) se desplazará en su dirección opuesta. 

Existen varios métodos alternativos a la propulsión química (de momento anecdoticos). No se basan en la pérdida de masa.

@Métodos con pérdida de masa:

Propulsión química: Como hemos dicho la propulsión química es el método más comúnmente utilizado en cohetería para poner en órbita naves espaciales (el único que existe actualmente). 

Funciona mediante la explosión controlada de un combustible líquido (como el hidrógeno o el oxígeno) al mezclarse con un oxidante (como el oxígeno líquido o el dióxido de carbono), se produce una reacción química que genera gases y empuje.

Su funcionamiento es archiconocido:

1. El combustible líquido y el oxidante líquido se mezclan en una cámara.

Antes de la mezcla, se almacenan en tanques de combustible.

2. Se enciende la reacción química que combina el combustible y el oxidante, produciendo gases y empuje al soltarlos por una tobera.

3. El empuje se utiliza para acelerar la nave espacial.

Necesitan llevar consigo combustible.

Este método proporciona:

- Alta eficiencia: la propulsión química es muy eficiente y puede producir un empuje significativo.

- Facilidad de control: la propulsión química es fácil de controlar y puede ser ajustada para optimizar la propulsión.

Una vez esté orbitando al planeta, el método de propulsión de la llamada nave espacial, puede cambiar, seguir siendo propulsión química (como se usó en las misiones Apolo a la Luna y se sigue usando en otras misiones), o:

Propulsión tipo nuclear o propulsión por medio de algún tipo de partícula ionizada, cargada o plasma para expulsar un volumen de partículas cargadas y generar empuje, al mismo tiempo se usan una serie de recipientes magnéticos y térmicos para contenerlas y que no escapen y acelerarlas hacía determinado sitio (tobera), (la fusión es inexistente, lo más probable es que antes se use la fisión nuclear).

Estos métodos aún necesitan llevar consigo parte del combustible.

@Métodos sin pérdida de masa:

No necesitan llevar consigo combustible (como si ocurre con las naves que tienen pérdida de masa).

- Catapultas inerciales.

Consiste en acelerar carga útil y recientemente (2025) pequeños satélites a velocidades de hasta 8.000 km/h y dejar libre la masa cuando alcanza la velocidad necesaria para entrar en órbita terrestre.

- Por supuesto no olvidemos el anteriormente mencionado método de la asistencia gravitatoria.

Consisten en volar en determinadas trayectorias, girando la sonda alrededor de uno o varios planetas, con lo cual se usa el campo gravitatorio del planeta para darse impulso, como una catapulta inercial. 

La sonda solar Parker viajaba aproximadamente al 0,065 % de la velocidad de la luz, gracias a usar este método en repetidas ocasiones sobre el planeta Venus y su proximidad al Sol (era el artefacto más veloz en su momento).

- Y el sistema de energía directa, totalmente distinto a lo anterior, de, Vela: 

Con el que sería posible los viajes a planetas muy alejados, gracias a que llegaría a una velocidad alta (% alto de la velocidad de la luz.)

Se nombra este método de propulsión ya que se han puesto en órbita algunos prototipos y han funcionado. 

De momento es, algo lejano, una sociedad planetaria ha propuesto enviar mini naves espaciales con Velas solares al sistema Alfa Centauri, con este método tardarían 40 años terrestres en llegar al sistema. (No está construido).

El gran problema con las velas es que a cierta distancia de la estrella, su capacidad para la traslación disminuye, debido a que la acción electromagnética del viento solar o láser o método que se use, disminuye.

- También está el método de propulsión por medio de pulsos nucleares (naves espaciales tipo Orión).

Este método (no está construido) estuvo en experimentación durante un tiempo, hasta que se firmó el tratado para el uso pacífico de la energía nuclear en el espacio. 

Se nombra este método de propulsión ya que de seguro funcionaría.

Consiste en hacer estallar, pulsos de bombas atómicas, sucesivos y estos le darían la aceleración suficiente a la nave espacial para desplazarse.

Al igual que la vela, con este método también serían posible los viajes a planetas muy alejados, gracias a que llegaría a una velocidad alta (% alto de la velocidad de la luz). 

Necesitan llevar consigo combustible. 

No se conocen los efectos de esta radiación ionizante, de seguro provocaría muchos y graves problemas.

El problema de viajar a un % de la velocidad de la luz (suponiendo que no se transporte humanos), no es tanto la navegación (puede que un algoritmo cuántico lo solucionara), sino el blindaje que necesitaría, pues el espacio no está exento de materia. 

- También se han propuesto (no está construido) catapultas electromagnéticas (una especie de levitación).

Seria estupendo para transportar materiales.

- Adentrándonos en la fantasía y ciencia ficción, si encontráramos un método antigravitatorio o capaz de volar a velocidades mayores a la de la luz (métrica de Alcubierre), permitiría el uso de naves interestelares (con motores Warp) a una sociedad espacial.