Clasificación de las naves espaciales

Naves espaciales que pasaron a la historia. Clasificación.

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Ilustración de un traje EMU avanzado, realizada por Gigi Moaramore

En mi opinión, entre los más importantes logros tecnológicos de la civilización humana y, lógicamente, más reciente que el ferrocarril, se encuentran las naves espaciales: increíbles vehículos capaces de abandonar la atmósfera terrestre, que destacan por su potencia y su velocidad. Desde el punto de vista físico, hay dos conceptos que siempre me han fascinado: el tiempo y la energía. Por eso creo que lo más interesante a la hora de hablar sobre naves espaciales consiste en la velocidad que pueden alcanzar y, sobre todo, los sistemas de propulsión. ¿Qué hace que un vehículo espacial se proyecte en contra de la fuerza gravitatoria?

Para responder a esta pregunta debemos establecer primero una clasificación. Existen tres tipos de vehículos espaciales: 1) vehículos lanzadera, 2) naves no tripuladas o robóticas, y 3) naves espaciales tripuladas.

  1. VEHÍCULOS LANZADERA:

atlantis

Como su propio nombre indica, se trata de un cohete autopropulsado que sirve para lanzar una carga útil al espacio, normalmente un satélite artificial, una sonda o una nave tripulada. La potencia del sistema de propulsión resulta especialmente importante, ya que este vehículo debe escapar de la atracción gravitatoria y colocar su carga útil en órbita, de forma que esta no se precipite radialmente atraída por la intensidad de la gravedad terrestre. Estos cohetes impulsores funcionan mediante combustible químico sólido o bien propelente líquido, o ambos.

El más potente jamás construido pertenecía a los EE.UU. y su nombre era Saturno V. Este gigante, de 3500 toneladas de empuje y 2900 toneladas de peso, era capaz de transportar 118 toneladas en órbita baja terrestre, pero fue retirado en 1973. Con más de 100 metros de altura y una potencia de 32000×5 caballos, permitió transportar la nave tripulada Apolo hasta la Luna. La Unión Soviética necesitó 14 años para poner en funcionamiento un cohete impulsor comparable al Saturno V, aunque no llegase a igualarlo. El lanzador Energía medía 60 metros, pesaba 2400 toneladas, podía transportar 100 toneladas, y tenía un empuje de 3060 toneladas. Usaba petróleo refinado y oxígeno líquido como combustible y ponía en órbita al transbordador Buran. Lo retiraron solo un año después de su inauguración.

En la actualidad, tanto Rusia como EE.UU. emplean lanzaderas menos potentes pero algo más eficientes. Aunque Rusia apuesta por la dimetilhidracina y el óxido de nitrógeno, mientras que la NASA usa más frecuentemente propelente líquido, como el hidrógeno y el oxígeno. El Delta IV norteamericano y el Protón ruso representan dos de los principales vehículos autopropulsados que se utilizan en la actualidad para poner satélites y componentes de la EEI en órbita.

Sin embargo, no debemos olvidar que los cohetes propulsados mediante combustión química no destacan actualmente por su eficiencia. De hecho, su autonomía resulta limitada porque consumen demasiada masa propelente. Por sí solos, estos combustibles no podrían recorrer más de 250 millones de kilómetros— que daría para ir a Marte y regresar cuando este se encuentra en oposición en perihelio con la Tierra—. Por eso la NASA estudia la posibilidad de contribuir energéticamente al despegue de los vehículos lanzadera mediante cañones electromagnéticos, dejando, de momento, la fisión atómica para el ámbito de la ciencia-ficción. Hago un inciso aquí para recomendar la magistral obra de Ray Bradbury, “Crónicas Marcianas”. No sabemos si EE.UU. habrá materializado el mecanismo de propulsión electromagnética adicional para cuando envíen al espacio la más novedosa de sus naves tripuladas, Dragón V2, transportada por la lanzadera espacial Falcon IX.

1. Lanzadores

  1. NAVES ESPACIALES NO TRIPULADAS:

Galaxias 1

Esta categoría resulta la más nutrida, pese a que no se incluyen aquí los numerosísimos satélites artificiales que orbitan geoestacionariamente, o no, nuestro planeta (salvo los primeros de la historia. Se pueden identificar estos en la tabla porque, obviamente, no precisan de combustible— los satélites suelen emplear celdas fotovoltaicas y se desplazan aproximadamente a 12000 km/h).

De esta categoría, el más importante, y activo actualmente, es el vehículo de transferencia automatizada (ATV) que sirve para abastecer, limpiar y regular periódicamente la elevación de la EEI. Esta nave robótica cuenta con cuatro motores de combustión de monometilhidracina (MMH) y óxido nítrico, que le dan un empuje de 0,2 toneladas.

En cuanto a naves no tripuladas se refiere, su principal objetivo estriba en estudiar otros cuerpos celestes. Por eso las primeras de la historia tenían como finalidad estudiar a nuestro satélite natural, es decir, inmediaciones y superficie lunares, por su proximidad.

Con el tiempo la investigación aeroespacial se preparó para abordar aquellos planetas del sistema solar que más fascinación han suscitado siempre a la humanidad, a priori, por interés puramente científico.

3. Naves no tripuladas

Para estudiar,

Saturno y sus lunas: sonda Cassini-Huygens. Se trata de un proyecto ejecutado conjuntamente por la NASA (EE.UU.), la ESA (Europa) y la ASI (Italia), que todavía sigue en marcha. Esta sonda emplea MMH y tetróxido de nitrógeno como combustible y tiene un empuje principal de 45,39 kg. Desplazándose a unos 18000 km/h tardó casi 7 años en llegar a su destino. Permanece activa.

Júpiter: 1) Pionero X, la primera de la historia en llegar. Ahora sabemos que se desplaza inercialmente hacia la estrella Aldebarán. Se calcula que llegará dentro de 1,6 millones de años. 2) Pionero XI, gemela de la anterior, pesa 258 kg y tiene un empuje de 26 kg. Igualmente, se desplaza sin energía de forma inercial. Se estima que llegará a la estrella Lambda dentro de 4 millones de años. 3) Sonda Galileo, destruida en la actualidad, poseía un empuje principal de 0,4 toneladas.

Marte: donde más sondas se han enviado. 1) Mariner IV, la primera que sobrevoló el planeta, se halla actualmente en algún lugar de la órbita marciana sin energía. Empleaba hidracina como combustible y tenía un empuje de solo 22,44 kg. 2) La Mariner IX, la primera en orbitar con éxito el planeta, ahora permanece inactiva. 3) El Pionero de Marte constituye la primera nave en llevar un todoterreno para explorar la superficie del planeta, que incorporaba bolsas de aire para amortiguar el impacto al tocar Marte. 4) Vikingo I, la primera sonda en tocar Marte de forma controlada y enviar imágenes de la superficie. Cuenta con dos partes, el orbitador: con un empuje de 134,9 kg propulsado por nitrógeno comprimido; y el aterrizador— ¿sería más correcto decir “amartizador”?—: con un empuje de 272 kg que usaba hidracina como combustible. Permanece en Marte sin energía. 5) Laboratorio de Ciencia “Curiosity”, robot sonda que se encuentra activo, con un empuje de 336,73 kg.

Mercurio: 1) Mariner X, actualmente inactiva, orbita el sol. Fue la primera sonda en enviar imágenes de Mercurio después de sobrevolar Venus. 2) La sonda Mensajero entró en la órbita mercuriana el 18 de marzo de 2011, la primera en lograrlo. Pesa 1093 kg y posee un empuje principal de 65,79 kg.

Plutón: 1) la sonda estadounidense New Horizons, destinada a explorar Plutón y sus lunas, llegó al semiplaneta el 14 de julio de 2015, gracias a 16 motores, 4 con un empuje de 0,44 kg, y 12 de 0,09 kg. Viajaba a unos 56000 km/h y tardó más de 9 años en llegar a su destino, aunque se espera que prosiga su viaje más allá del cinturón de Kuiper.

Urano y Neptuno: la sonda Viajero II, ahora flota activa en algún lugar del espacio exterior, fue la primera en alcanzar estos dos planetas.

Sol: Helios, se trata de dos sondas pioneras pertenecientes a un proyecto emprendido por Alemania y EE.UU. con el objetivo de estudiar el sol. Constituyen los vehículos más veloces jamás construidos por el ser humano, 70,4 km/s. Actualmente orbitan sin energía alrededor del sol.

Venus: puesto que EE.UU. posee, digamos, el monopolio de la investigación en Marte, los competidores rusos, tal vez, pensaron que convenía escoger otro planeta cercano a la Tierra. No entraremos en si se trata de una buena o una mala elección. El caso es que Rusia ha sido la pionera en mandar, en 1967 y en 1975, dos sondas para explorar este planeta. 1) La primera, la Venera IV, consiguió posarse suavemente sobre la superficie, todo un hito— ya que antes de esta, las sondas eran lanzadas con paracaídas y podían caer bien o no—. Pero sus restos permanecen en la superficie después de quedar devastada el 18 de octubre del año 67. 2) La Venera IX consiguió por primera vez captar imágenes de la superficie. Probablemente, como en el caso anterior, la presión atmosférica venusiana la aplastó, justo el día de Navidad de 1975.

  1. NAVES ESPACIALES TRIPULADAS:

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Resulta meridiano que su propósito consiste en mandar seres humanos al espacio para tareas de reparación, mantenimiento o investigación, en misiones donde se precisa de la destreza y de la toma de decisiones de personas, en detrimento de las máquinas.

A lo largo de la historia se han empleado para tres fines: 1) misiones lunares (Apolo, Módulo Lunar, Soyuz); 2) experimentación y estudio del comportamiento humano en condiciones ingrávidas y en el exterior de la cápsula (Vostok— la primera de la historia en llevar un ser humano al espacio—, Voskhod, Mercury, Mir— estación espacial rusa destruida, que supuso un fracaso y un despilfarro—, Skylab, Salyut y la EEI); 3) mantenimiento de satélites, probar acoplamientos con otras naves y equipos electrónicos (Orbitador del Transbordador Espacial— vehículo de carga con conexión a la EEI—, Gemini, Mercury, Unidad de Maniobra acoplada al traje EMU).

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En este apartado cabe destacar los grandes centros de investigación espaciales en órbita terrestre. El primero fue el Skylab estadounidense, actualmente destruido, pesaba 77 toneladas y orbitaba a 435 km. El segundo de la historia, el Salyut soviético, también destruido, pesaba 19,8 toneladas y orbitaba a una media de 248,9 km de distancia sobre la superficie terrestre. Ambos con una capacidad para 3 personas. El único que permanece activo es la Estación Espacial Internacional, con capacidad para siete personas, 420 toneladas de peso y orbitando a 386 km de distancia. En este proyecto participan la NASA (EE.UU.), la Agencia Espacial Federal Rusa (Rusia), la Agencia Japonesa de Exploración Espacial (Japón), la CSA (Canadá) y la ESA (Europa).

2. Naves tripuladas

Para leer noticias más recientes sobre naves espaciales recomiendo esta página: http://www.informador.com.mx/376/naves-espaciales

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