Propulsores de aparatos espaciales.
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Las explicaciones se realizan de forma muy simple y
pragmática:
👀
Propulsores de aparatos espaciales.
En este momento de la historia de los seres humanos (año 2024), no existen medios de propulsión para salir del planeta Tierra (salvo motores químicos (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.
También se están usando pequeños propulsores inerciales (catapultas, sin capacidad de portar grandes Toneladas a una órbita baja).Y aviones cohete que se lanzan a la atmósfera superior durante la primera fase del lanzamiento del satélite o nave espacial. Desde cierta altura y desde el lomo de estos aviones a reacción como Space ship one y pequeños lanzadores tipo misil se acaban de empujar a una órbita baja estos aparatos espaciales.
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, proponiendo el primitivo método de 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 para llevar turistas a la estratósfera (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 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 naves
espaciales, utilizando aviones espaciales (lanzaderas), 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, algunas cápsulas y
sondas robóticas, 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 llamado satélite
científico (muy pocos en comparación con la basura
anteriormente mencionada), donde se crean nuevos materiales y medicinas, algunos para probar nuevas tecnologías (comunicación, astronomía).Todo
esto viene acompañado de más basura espacial (procedente de trozos
de cohetes, satélites e innumerables artefactos), este volumen
es ya tan alto que no sería difícil que se
desencadenara una cascada de ablación, de todas
formas las naves espaciales encontrarán en esa órbita
problemas.
Estas
cápsulas y satélites se lanzan fuera del planeta a través
de cohetes químicos que afortunadamente, comienzan a
ser reutilizables.
¿En qué se basan?. 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 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, uno es la catapulta
inercial, el otro es la vela (la vela solo tiene aplicación en el
vacío). 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 y se sigue usando en otras
misiones), o, como sabéis:
Propulsión
tipo nuclear o propulsión por medio de algún tipo de partícula
ionizada, cargada o plasma:
Métodos
de propulsión que utilizan reacciones nucleares o paneles solares
para producir energía, para expulsar un volumen
de partículas cargadas y generar empuje, a la vez usan una
serie de recipientes magnéticos y térmicos para contenerlas y
que no escapen y acelerarlas hacía determinado sitio
(tobera).
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 (2024) 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 viaja 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 (es el artefacto
más veloz en estos momentos).
- 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 han puesto en órbita algunos prototipos y han
funcionado. De momento, algo lejano, no es tanta ciencia
ficción, una sociedad planetaria ha propuesto enviar mini naves
espaciales con Velas solares a 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, 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.
Consiste en hacer estallar,
pulsos de bombas atómicas, sucesivos y estos le darían la
aceleración suficiente para desplazarse a la nave espacial.
Al
igual que la vela, con este método puede que también fueran 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.
El problema de
viajar a un % de la velocidad de la luz (suponiendo que no 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.
- Si encontráramos un
método antigravitatorio, permitiría el uso de naves
interestelares (antigravedad, motores Warp) a una sociedad espacial
(pero esto es meterse, en estos momentos, en el mundo de la ciencia
ficción y de la fantasía).
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