Los sofisticados avances en la propulsión de cohetes podrían marcar el comienzo de una nueva era de vuelos espaciales

Los sofisticados avances en la propulsión de cohetes podrían marcar el comienzo de una nueva era de vuelos espaciales

mayo 14, 2021 0 Por RenzoC

ESPAPELIS


La Darpa (Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa de los Estados Unidos) encargó recientemente a tres empresas privadas, Blue Origin, Lockheed Martin y General Atomics, el desarrollo de cohetes térmicos de fisión nuclear para su uso en la órbita lunar.

Tal desarrollo, si se realiza, podría marcar el comienzo de una nueva era de vuelos espaciales. Dicho esto, esta es solo una de las muchas avenidas emocionantes en la propulsión de cohetes. Aquí hay algunos más.

Cohetes químicos

El medio estándar de propulsión para naves espaciales utiliza cohetes químicos. Hay dos tipos principales: combustible sólido (como los propulsores de cohetes sólidos del transbordador espacial) y combustible líquido (como el Saturno V).

En ambos casos, se utiliza una reacción química para producir un gas muy caliente y altamente presurizado dentro de una cámara de combustión. La boquilla del motor proporciona la única salida para este gas que, por lo tanto, se expande y proporciona empuje.

La reacción química requiere un combustible, como hidrógeno líquido o aluminio en polvo, y un oxidante (un agente que produce reacciones químicas) como el oxígeno. Hay muchas otras variables que, en última instancia, también determinan la eficiencia de un motor de cohete, y los científicos e ingenieros siempre buscan obtener más empuje y consumo de combustible de un diseño dado.

Recientemente, la empresa privada SpaceX realizó vuelos de prueba de su prototipo de lanzador Starship. Este vehículo utiliza un “motor de combustión por etapas (FFSC)”, el Raptor, que quema metano como combustible y oxígeno como oxidante. Dichos modelos fueron probados por los rusos en la década de 1960 y el gobierno de los Estados Unidos en la década de 2000, pero ninguno ha volado todavía al espacio. Los motores son mucho más eficientes en combustible y pueden generar una relación empuje / peso mucho más alta que los modelos tradicionales.

Cohetes de fisión térmica

El núcleo de un átomo está formado por partículas subatómicas llamadas protones y neutrones. Estos determinan la masa de un elemento: cuantos más protones y neutrones hay, más pesado es. Algunos núcleos atómicos son inestables y pueden dividirse en varios núcleos más pequeños cuando se bombardean con neutrones. Este es el proceso de fisión nuclear y puede liberar una gran cantidad de energía. A medida que los núcleos se desintegran, también liberan más neutrones que rompen más átomos, lo que produce una reacción en cadena.

En un cohete térmico de fisión nuclear, un propulsor, como el hidrógeno, se calienta mediante fisión nuclear a altas temperaturas, creando un gas a alta presión en la cámara del reactor. Al igual que con los cohetes químicos, estos solo pueden escapar a través de la boquilla del cohete, produciendo nuevamente empuje. No se prevé que los cohetes de fisión nuclear produzcan el tipo de empuje necesario para elevar grandes cargas útiles desde la superficie de la Tierra al espacio. Sin embargo, una vez en el espacio, son mucho más eficientes que los cohetes químicos: para una masa determinada de propulsor, pueden acelerar una nave espacial a velocidades mucho más altas.