Cohete Espacial

Un cohete espacial es el vehículo que ha permitido al hombre salir de la Tierra para iniciar la gran epopeya de la exploración espacial. Conocido desde la antigüedad y utilizado durante siglos como instrumento de guerra, sólo desde hace relativamente poco tiempo el cohete ha sido tomado en consideración como pacífico medio de propulsión capaz de vencer la fuerza de atracción que nos mantiene unidos a nuestro planeta. Su desarrollo efectivo comenzó poco después de la última guerra mundial y después de haber sido, una vez más, empleado por el hombre como instrumento de muerte. Características. Por cohete se entiende habitualmente un huso aerodinámico que contiene en su interior un motor a reacción, los depósitos para los propulsores y la llamada «carga útil» para transportar, y que es capaz de elevarse verticalmente o con una determinada inclinación desde el suelo o desde el aire. El corazón de un vehículo de este tipo es el motor a reacción o cohete, que está en condiciones de proporcionar el empuje necesario a su movimiento aprovechando el principio físico de acción y reacción.


Un cohete es un vehículoaeronave o nave espacial que obtiene su empuje por la reacción de la expulsión rápida de gases de combustión desde un motor cohete. A ciertos tipos de cohete se los denomina misil y en este cambio de nombre no interviene el tamaño o potencia, sino que generalmente se llama misil a todo cohete de uso militar con capacidad de ser dirigido o manejado activamente para alcanzar un blanco.

Empuje

El empuje es una tensión de reacción descrita cuantitativamente por la tercera ley de Newton. Cuando un sistema expele o aceleramasa en una dirección (acción), la masa acelerada causará una fuerza igual en dirección contraria (reacción). Matemáticamente esto significa que la fuerza total experimentada por un sistema se acelera con una masa m que es igual y opuesto a m veces la aceleracióna, experimentada por la masa.

Ejemplos de empuje

Un avión genera empuje hacia adelante cuando la hélice que gira, empuja el aire o expulsa los gases expansivos del reactor, hacia atrás del avión. El empuje hacia adelante es proporcional a la masa del aire multiplicada por la velocidad media del flujo de aire.


Similarmente, un barco genera empuje hacia adelante (o hacia atrás) cuando la hélice empuja agua hacia atrás (o hacia adelante). El empuje resultante empuja al barco endirección contraria a la suma del cambio de momento del agua que fluye a través de la hélice.

 

Un cohete (y toda la masa unida a él) es propulsado hacia adelante por un empuje igual y en dirección opuesta a la masa multiplicada por su velocidad respecto al cohete.

 

Uso de los Cohetes

Los cohetes se usan para acelerar, cambiar las órbitas, órbitas de reentrada, para el aterrizaje completo si no hay atmósfera (e.j. aterrizaje en la Luna), y algunas veces para suavizar un aterrizaje con paracaídas justo antes del impacto en tierra.

Funcionamiento

El principio de funcionamiento del motor de cohete se basa en la tercera ley de Newton, laley de la acción y reacción, que dice que "a toda acción le corresponde una reacción, con la misma intensidad, misma dirección y sentido contrario".

Imaginemos una cámara cerrada donde exista ungas en combustión. La quema del gas producirá presión en todas las direcciones. La cámara no se moverá en ninguna dirección pues las fuerzas en las paredes opuestas de la cámara se anularán.

Si practicáramos una abertura en la cámara, donde los gases puedan escapar, habrá un desequilibrio. La presión ejercida en las paredes laterales opuestas continuará sin producir fuerza, pues la presión de un lado anulará a la del otro. Ya la presión ejercida en la parte superior de la cámara producirá empuje, pues no hay presión en el lado de abajo (donde está la abertura).

Así, el cohete se desplazará hacia arriba por reacción a la presión ejercida por los gases en combustión en la cámara de combustión del motor. Por esto, este tipo de motor es llamado de propulsión a reacción.

Como en el espacio exterior no hay oxígeno para quemar el combustible, el cohete debe llevar almacenado en tanques no sólo el combustible (carburante), sino también el oxidante(comburente).

La magnitud del empuje producido (expresión que designa la fuerza producida por el motor de cohete) depende de la masa y de la velocidad de los gases expelidos por la abertura. Luego, cuanto mayor sea la temperatura de los gases expelidos, mayor será el empuje. Así, surge el problema de proteger la cámara de combustión y la abertura de las altas temperaturas producidas por la combustión. Una manera ingeniosa de hacer esto es cubrir las paredes del motor con un fino chorro del propio propelente usado por el cohete para formar un aislante térmico y refrigerar el motor.

 

Tipos de Cohetes (combustible-fase)

En cuanto al tipo de combustible usado, existen dos tipos de cohete:

  • Cohete de combustible líquido - en que el propelente y el oxidante están almacenados en tanques fuera de la cámara de combustión y son bombeados y mezclados en la cámara donde entran en combustión;

 

 

En cuanto al número de fases, un cohete puede ser:

 

  • Cohete de múltiples fases - posee múltiples fases que van entrando en combustión secuencialmente y van siendo descartados cuando el combustible se agota, permitiendo aumentar la capacidad de carga del cohete.