Breve introducción a la propulsión espacial

Breve introducción a la propulsión espacial

Básicamente son dos los efectos que producen la aceleración de cualquier tipo de motor cohete. Uno es el intercambio de cantidad de movimiento entre los gases expulsados y la nave (principio de conservación de la cantidad de movimiento para todo sistema aislado), y el otro son las fuerzas de presión que se producen en la sección de salida de la tobera. 

Esta explicación física es un poco oscura para los profanos en estas cuestiones, sin embargo, para poder comparar distintos tipos de propulsión entre sí, existen una serie de variables de uso más entendible que las fuerzas o las velocidades. Una de las más importantes es el Impulso Específico (Isp), que da una medida de la eficiencia del gasto de propulsante. Esto es, para un mismo gasto, a mayor Isp, mayor eficiencia obtenemos. 

En pocas palabras Isp más grande, Mayor rendimiento del cohete. 

Los motores con combustible sólido tienen aproximadamente un Isp de 250-280 segundos, mientras que los motores criogénicos (como los que usaba el transbordador espacial) pueden alcanzar 430-450 segundos, por lo tanto los segundos son más eficientes.

Otro aspecto fundamental es el empuje, que como toda fuerza tiene la forma clásica de F= m.a,; esto es relevante ya que el empuje es independiente del impulso específico, una definición acorde a nuestro tema seria que el empuje es la aceleración con la que el cohete aumenta su velocidad, lo cual es diferente según el tipo de motor. 

El empuje necesario aumenta con la masa del cohete, ya que si no fuese así el cohete no podría despegarse del suelo

Estas dos características principales determinan la eficiencia de un motor cohete y sus aplicaciones en materia espacial.

El problema actual de nuestra tecnología espacial es que solo disponemos de dos tipos de motores cohetes: Aquellos con empujes altísimos pero baja eficiencia (combustible sólido, hidrazina etc), y los muy eficientes pero con bajísimo empuje (iónicos, vela solar etc.). 

El santo grial de la astronáutica es el desarrollo de un motor cohete que reúna ambas cualidades, un empuje importante junto con un Isp elevado.

Fuente Imagen: De NASA – https://rockettest.ssc.nasa.gov/ssc_ptd/projects_rs68.htm , http://www.nasa.gov/images/content/148709main_d4_testing_08.jpg, Dominio público, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=797906

Por Prof. Pedro Francisco Acosta Melo

El Parlante

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