la primera Nave Espacial

La Segunda Nave Espacial

Nave espacial



Una nave espacial o astronave es un vehículo diseñado para funcionar más allá de la atmósfera terrestre, en el espacio exterior. Las naves espaciales pueden ser robóticas o bien estar tripuladas.
Dado el escaso desarrollo real de las naves espaciales, gran parte de las ideas y avances se encuentran todavía en el ámbito de la ciencia ficción, especialmente en la llamada ciencia ficción dura.



PRIMERAS IDEAS

Aunque la idea de los viajes espaciales se remonta al menos hasta la época del antiguo imperio romano, no ocurre lo mismo con el concepto de "nave espacial", pues la imaginación humana se vio severamente condicionada por la falta de desarrollo tecnológico. Autores como Plutarco en el siglo I (De facie in orbe lunae), y Kepler en el siglo XVII(Somnium) mencionan viajes a la Luna, no son capaces de concebir un artefacto capaz de realizar el viaje, valiéndose para ello de caminos ocultos o de la intervención de espíritus.
Los primeros intentos no mágicos para alcanzar el espacio aparecen en la segunda mitad del siglo XVIII, utilizando los precarios métodos disponibles en la época. Así, en Las aventuras del Barón Munchausen se alcanza la Luna en globo. No obstante, este relato sigue perteneciendo todavía al género de la fantasía épica. El salto de la fantasía a laciencia ficción se producirá casi un siglo después, en la famosa De la Tierra a la Luna, publicada por Julio Verne en 1865, en la que se emplea un gigantesco cañón balístico, de nuevo con destino a la Luna. En esta novela el autor ya trata de dar solución a algunos de los problemas de su método de viaje, tales como la ausencia de oxígeno fuera de la atmósfera o la compensación de la inmensa aceleración del despegue.
Años después, H. G. Wells seguiría usando el método del cañón en La guerra de los mundos (1898), pero en este caso con destino a Marte.
Es en esa época, ya en los inicios del siglo XX, cuando surgen finalmente las primeras ideas realistas sobre naves espaciales; ideas que vendrán asociadas al motor de reacción. La obra pionera en este campo es La exploración del espacio cósmico por medio de los motores de reacción, publicada por el físico ruso Konstantín Tsiolkovski en 1903. En este punto la ciencia ficción dará paso a la ciencia.


DISEÑO

El diseño de naves espaciales abarca tanto a las naves no tripuladas o robóticas (satélites y sondas) como a las tripuladas (estaciones espaciales, transbordadores y módulos).
Todas las naves espaciales hasta la fecha constan de dos partes:
  • Cohete: sección impulsora, compuesta por los motores y los depósitos de combustible, cuya misión es abandonar la atmósfera terrestre.
  • La nave en sí, que efectuará propiamente el viaje por el espacio, y que puede adoptar cualquiera de las formas anteriormente mencionadas.

SISTEMAS DE PROPULSIÓN

Los cohetes impulsores funcionan con combustible químico, ya sea sólido o propelente líquido, mientras que las naves pueden funcionar con motores químicos, nucleares,iónicos o incluso mediante velas solares.
Siendo por el momento la propulsión química la única con referentes en la realidad práctica, debería suponerse más abundantes los ejemplos de su uso en la ciencia ficción. Pudo ser así en la ciencia ficción más temprana, antes de generalizarse el uso de la fisión atómica como fuente de energía. Cuando la energía atómica se hizo una realidad, la soñadora mente de los escritores abandonó al viejo cohete como medio de salir de la Tierra.
Aun así se ha convertido en el emblema de toda una época y autores como Ray Bradbury, en Crónicas marcianas (1950), lo asociaron a su obra de manera casi indisoluble (si bien es posible que el tremendo calor del verano del cohete no fuera producido por combustión).
Los cohetes químicos tienen una autonomía muy limitada debido a su enorme gasto de masa propelente y sería poco probable que nos llevasen mucho más allá de Marte. De hecho, sin poder desterrar totalmente este tipo de impulsor, la NASA está evaluando la posibilidad de construir un cañón electromagnético en la falda de una montaña para auxiliar en el despegue a las lanzaderas espaciales, ahorrando combustible y disminuyendo los riesgos de accidentes.
En La Luna es una cruel amante, Robert A. Heinlein, ya en 1966, utiliza una catapulta electromagnética para acelerar carga desde una base lunar a la Tierra y el mismo mecanismo es usado por Arthur C. Clarke en el relato Maelstrom II, de 1965. Estas obras, alejadas de la fantasía de las revistas de usar y tirar, pretenden abordar el tema de la colonización de cuerpos cercanos con cierto rigor científico.
Aún hoy la idea del cañón continua vigente en la forma de catapultas electromagnéticas y la llamada «propulsión a explosión atómica», conceptualmente idéntica a la explosión química.

EJEMPLOS DE NAVES ESPACIALES

Naves espaciales tripuladas


El módulo de Comando/Servicio deApolo 15 visto desde el Modulo Lunarel 2 de agosto de 1971.
Orbitales
Véase también: Vuelo espacial tripulado
Suborbital
Véase también: Vuelo suborbital

Naves espaciales no tripuladas

El vehículo de transferencia automática Jules Verneaproximándose a Estación Espacial Internacional el lunes 31 de marzo de 2008.
Vehículo de aterrizaje suave (NASA).
Concepción artística de la sonda Cassini en su maniobra de inserción en órbita alrededor de Saturno.
Artículo principal: Nave espacial robótica
Véase también: Sonda espacial
Órbita terrestre
  • Vehículo de transferencia automatizado (ATV)—Nave espacial de carga no tripulada europea
  • Buran Transbordador soviético (una sola misión, reutilizable).
  • Explorer 1 Primer satélite de los EE. UU.
  • Progress Nave espacial de carga no tripulada soviética
  • Proyecto SCORE Primer satélite de comunicaciones
  • SOHO (Solar and Heliospheric Observatory: Observatorio Solar y Heliosférico).
  • Sputnik 1: primer satélite artificial del mundo
  • Sputnik 2: primer satélite en órbita con un animal (perra Laika).
  • Sputnik 5: primera cápsula del Vostok recuperada con sobrevivientes
  • STEREO: observación ambiental de la Tierra
  • Syncom: primer satélite de comunicaciones geosincrónico
  • Kepler: satélite para la búsqueda de planetas extrasolares.
Lunar
  • Clementine: misión de la Marina de Estados Unidos. Orbitó la Luna y detectó hidrógeno en los polos
  • Luna 1: primer vuelo lunar
  • Luna 2: primer contacto con la superficie lunar
  • Luna 3: primeras imágenes del lado oscuro de la luna
  • Luna 9: primer alunizaje
  • Luna 10: primera órbita lunar estable
  • Luna 16: primera recogida de muestras de la superficie lunar no tripulada
  • Lunar Orbiter: serie de exitosas naves espaciales que cartografiaron la Luna
  • Lunar Prospector: confirma la detección de hidrógeno en los polos lunares
  • SMART-1: sonda de impacto lunar de la ESA
  • Surveyor: primer alunizaje de Estados Unidos.
  • Chandrayaan-1: primera misión lunar de la India
Interplanetario
Otros (espacio profundo).
La nave espacial más rápida
Las naves espaciales más alejadas del Sol
  • Voyager 1, que en julio de 2008 se encontraba a 106,3 AU (unidad astronómica: la distancia media entre la Tierra y el Sol), alejándose a una velocidad cercana a las 3,6 UA (540 millones de kilómetros) al año.
  • Pioneer 10, que en 2005 se encontraba a 89,7 AU, alejándose a una velocidad cercana a las 2,6 UA (390 millones de kilómetros) al año.
  • Voyager 2, que en julio de 2008 se encontraba a 85.49 AU, alejándose a una velocidad cercana a las 3,3 UA (495 millones de kilómetros) al año.
La nave espacial más pesada

Naves espaciales en desarrollo/propuestas

Vehículo propuesto Oriónaproximándose a la Luna.

Interplanetario
Otros (espacio profundo).
La nave espacial más rápida
Las naves espaciales más alejadas del Sol
  • Voyager 1, que en julio de 2008 se encontraba a 106,3 AU (unidad astronómica: la distancia media entre la Tierra y el Sol), alejándose a una velocidad cercana a las 3,6 UA (540 millones de kilómetros) al año.
  • Pioneer 10, que en 2005 se encontraba a 89,7 AU, alejándose a una velocidad cercana a las 2,6 UA (390 millones de kilómetros) al año.
  • Voyager 2, que en julio de 2008 se encontraba a 85.49 AU, alejándose a una velocidad cercana a las 3,3 UA (495 millones de kilómetros) al año.
La nave espacial más pesada

Naves espaciales en desarrollo/propuestas[editar]

Vehículo propuesto Oriónaproximándose a la Luna.

Programas de naves espaciales cancelados/sin fondos

Primer vuelo de prueba del Delta Clipper-Experimental Advanced (DC-XA).
Multietapa
Reutilizables (SSTO).

NAVES ESPACIALES DE FICCIÓN

Las naves espaciales han sido siempre uno de los estandartes de la ciencia ficción. La Space Opera sería un género muy mermado sin la posibilidad de efectuar vuelos interestelares y la ciencia ficción dura se encontraría privada de la colonización de otros mundos si no se pudiera contar con el viaje interplanetario.
Las naves espaciales utilizadas en uno u otro género son muy diferentes, sobre todo en cuanto a su plausibilidad y a su posibilidad de materialización con la actual tecnología. El grado de desarrollo del saber científico en el momento de realización de la obra ha marcado la evolución del concepto de nave espacial y ha diversificado los métodos de propulsión. Así nos encontramos con diferentes tipos de propulsión que se corresponden con el nivel de especulación y de conocimiento característico de cada autor.
Algunas obras representativas que tratan sobre el tema son:

Motor de fisión nuclear

Entrada la Edad de Oro de los cómics, la mayoría de los autores se destacaron por sus naves de propulsión atómica para sus viajes imaginados, reflejando el auge que experimentó ese método de producción de energía en la época.
Por ejemplo, Arthur C. Clarke en El fin de la infancia (1953) muestra a dos superpotencias que compiten en la carrera espacial por conquistar la Luna mediante naves de propulsión atómica.
Sin embargo, las naves de fisión no dejan de ser en realidad motores de vapor, ya que utilizan el calor desprendido por una reacción nuclear controlada para evaporar fluido que, expulsado por las toberas de la nave, genera impulso.
Este motor duplica el rendimiento de un cohete químico y el propelente puede ser cualquier líquido susceptible de hervir. Puesto que el combustible nuclear teóricamente debe durar mucho tiempo, una nave propulsada por un motor de este tipo podría llevar a cabo un viaje de diez o doce años sin más que repostar periódicamente masa de reacción.

Explosión atómica: el proyecto Orión

Artículo principal: Proyecto Orión
Buscando un modo de utilizar más eficientemente la energía atómica surgió el Proyecto Orión, que consiste en utilizar una explosión atómica para producir plasma, que al chocar contra un plato en el vehículo espacial, generaría un enorme impulso.
La duración del estallido es tan breve que el plato de impulso, de acero o aluminio, apenas sufre un ligero desgaste.
El resultado es un motor con una relación de impulso miles de veces mayor que el de un motor químico. Además, necesita una masa de reacción mucho menor gracias a las altas velocidades que alcanza el plasma.
Sin embargo, un pequeño fallo en el proceso de detonación puede destruir la nave, así como todo lo que haya a su alrededor.
No obstante, la ciencia ficción ha podido soslayar estos inconvenientes. En la película Deep Impact, la nave está dotada de un sistema de propulsión Orión, y el plato de impulso se puede apreciar perfectamente en la secuencia de partida de la nave.

Naves de fusión[editar]

La fusión atómica consiste, en esencia, en fundir dos átomos de hidrógeno para formar helio, acompañado de un enorme desprendimiento de energía. Las partículas resultantes son altamente energéticas y se mueven a velocidades muy cercanas a la luz. Por tanto, ese sería el límite teórico de una nave de este tipo.[cita requerida]
Al igual que en la fisión, las partículas expelidas que proporcionan el impulso a reacción alcanzan temperaturas muy elevadas, lo que supone un problema a la hora de buscar materiales para fabricar las toberas. Sin embargo, en la fusión se puede ajustar la reacción de modo que los subproductos de la misma sean partículas cargadas en su mayor parte, lo que permitiría encauzarlas mediante campos electromagnéticos.
Gran parte de la energía que libera la fusión debe dedicarse al mantenimiento de estos campos. Aun así, teniendo en cuenta la tolerancia biológica del ser humano a la aceleración (situado en torno a 10 g) el reactor de fusión proporciona energía más que suficiente para alcanzar este límite.
Estas naves son capaces de mantener aceleraciones sostenidas de 1 g, emulando gravedad artificial. Al cabo de menos de un año, la nave se desplazaría a un décimo de la velocidad de la luz, lo que supone una opción viable para un posible viaje interplanetario.

Motores de antimateria

Una fuente energética aún más poderosa que la fusión sería la aniquilación materia-antimateria. Un motor de antimateria, produciría teóricamente unos 20.000 billones de julios por kilogramo de combustible, lo que sería el óptimo desde un punto de vista energético para la propulsión de una nave espacial.
En la aniquilación de protones y antiprotones se generan como subproducto piones que son susceptibles de ser manejados mediante campos magnéticos para producir impulso. Estos piones se mueven prácticamente a la velocidad de la luz, por lo que la velocidad final de estas naves también sería altísima.
Como se ha mencionado antes, el exceso de energía producida se puede emplear para propulsar naves mucho mayores que las anteriores.
Sin embargo, la antimateria es difícil de producir y altamente inestable, lo que complica su uso. Autores como Joe Haldemano Stephen Baxter han utilizado la artimaña de inventar una fuente natural de antimateria, pero ha sido más habitual encontrar el concepto asociado a usos oscuros y milagrosos, como en el caso de los motores de la nave Enterprise (de la serie Star Trek).

Agujero de gusano

Artículo principal: Agujero de gusano
Los agujeros de gusano son muy conocidos entre las películas, series y videojuegos (Star Wars o Stargate, por ejemplo), un fenómeno no comprobado científicamente que hace saltos en el espacio-tiempo.

Motores Warp

Artículo principal: Warp
Los motores Warp o de curvatura generan una distorsión en el tejido espacio-temporal que rodea la nave, de manera que no es la nave la que surca el espacio a alta velocidad, sino el propio espacio el que estira, transportando la nave con él. Este sistema posee la ventaja de que puede burlar la limtación de la velocidad de la luz, pudiendo en teoría alcanzarse velocidades arbitrariamente altas. El inconveniente es que la cantidad de energía requerida para un viaje así sería desproporcionada.

Velas solares

Artículo principal: Vela solar
Este sistema carece de motor y de propelente, y aprovechando en su lugar el viento solar o la radiación solar mediante enormes velas. Existen prototipos experimentales que confirman la validez del concepto, pero la tecnología actual carece de los materiales adecuados para hacer de este sistema un método útil. Aun así, las velas solares se emplean en numerosas obras de ciencia ficción.

VÉASE TAMBIÉN



El Sputnik 1 (ruso: Спутник-1, pronunciación: [ˈsputnʲɪk], que significasatélite) lanzado el 4 de octubre de 1957 por la Unión Soviética fue el primersatélite artificial de la historia.1

El Sputnik 1 fue el primero de varios satélites lanzados por la Unión Soviética en su programa Sputnik, la mayoría de ellos con éxito. Le siguió el Sputnik 2, como el segundo satélite en órbita y también el primero en llevar a un animal a bordo, una perra llamada Laika. El primer fracaso lo sufrió el Sputnik 3.1 2

Historia[editar]

Imagen artística del Sputnik 1 en órbita sobre la tierra.
La nave Sputnik 1 fue el primer intento no fallido, de poner en órbita un satélite artificial alrededor de la Tierra. Se lanzó desde el Cosmódromo de Baikonur en Tyuratam, 370 km al suroeste de la pequeña ciudad de Baikonur, en Kazajistán (antes parte de la Unión Soviética). La palabrasputnik en ruso significa "compañero de viaje" ("satélite" en astronáutica). El nombre oficial completo, se traduce sin embargo como "Satélite Artificial Terrestre" (ISZ por sus siglas en ruso).1 2
El Sputnik 1 fue el primero de una serie de cuatro satélites que formaron parte del programa Sputnik de la antigua Unión Soviética y se planeó como una contribución al Año Geofísico Internacional (1957-1958), establecido porOrganización de las Naciones Unidas. Tres de estos satélites (Sputnik 1,Sputnik 2 y Sputnik 3) alcanzaron la órbita terrestre. El Sputnik 1 se lanzó con el vehículo de lanzamiento R-7 y se incineró durante su reentrada el 4 de enero de 1958.1 2
La secuencia real de toma de decisiones en lo que respecta a la forma del Sputnik 1 fue enrevesada. Inicialmente el Académico Kéldysh ideó un satélite de 1,5 t en forma de cono, con la capacidad de hacer muchas mediciones físicas en el espacio, pero cuando los soviéticos leyeron que el proyecto estadounidenseVanguard tenía diseñados, y planeados dos satélites, uno pequeño tan sólo para ver si podían poner algo en órbita, los rusos decidieron hacer lo mismo, realizando lo que se traduce como "el satélite más simple", que tenía un centímetro más de diámetro y era bastante más pesado que el Vanguard. Ellos tuvieron que ver si las condiciones en órbita terrestre baja podían permitir a un satélite mayor permanecer allí durante el tiempo necesario. Cuando meses después del Sputnik 1, fue puesto en órbita el satélite de prueba Vanguard, Jruschev lo ridiculizó comparándolo con un "pomelo". Una vez que los soviéticos descubrieron que también podían poner en órbita satélites de prueba, pensaron en poner en órbita el satélite y laboratorio espacial Keldysh como Sputnik 3, haciéndolo tras un primer lanzamiento fallido.1 2

Reproducción del Sputnik 1 en el Planetario de Madrid (España).
Homenaje a los creadores del Sputnik.
El Sputnik 1 tenía una masa aproximada de 83 kg, contaba con dos transmisores deradio (20,007 y 40,002 MHz) y orbitó la Tierra a una distancia de entre 938 km en suapogeo y 214 km, en su perigeo. El análisis de las señales de radio se usó para obtener información sobre la concentración de los electrones en la ionosfera. La temperatura y lapresión se codificaron en la duración de los pitidos de radio que emitía, indicando que el satélite no había sido perforado por un meteorito.1 2
El satélite artificial Sputnik 1 era una esfera de aluminio de 58 cm de diámetro que llevaba cuatro largas y finas antenas de 2,4 a 2,9 m de longitud. Las antenas parecían largos bigotes señalando hacia un lado. La nave obtuvo información perteneciente a la densidad de las capas altas de la atmósfera y la propagación de ondas de radio en la ionosfera. Los instrumentos y fuentes de energía eléctrica estaban alojadas en una cápsula que también incluía transmisores de radio operando a 20,007 y 40,002 Mhz. (alrededor de 15 y 7,5 m en longitud de onda), las emisiones se realizaron en grupos alternativos de 0,3 s de duración. El envío a tierra de la telemetría incluía datos de temperatura dentro y sobre la superficie de la esfera.1 2
Debido a que la esfera estaba llena de nitrógeno a presión, el Sputnik 1 dispuso de la primera oportunidad de detectar meteoritos, aunque no detectó ninguno. Una pérdida de presión en su interior, debido a la penetración de la superficie exterior, se habría reflejado en los datos de temperatura.1 2 piki piola

Historial de funcionamiento

El Sputnik 1 fue el primero de una serie de cuatro satélites que formaron parte del programa Sputnik de la antigua Unión Soviética y se planeó como una contribución alAño Geofísico Internacional (1957-1958), establecido por Organización de las Naciones Unidas. Lanzado desde el Cosmódromo de Baikonur en Kazajistán, antes parte de la Unión Soviética. El Sputnik 1 se lanzó en un cohete R-7 y se incineró durante su reentrada el 4 de enero de 1958. Tres de estos satélites (Sputnik 1, Sputnik 2 y Sputnik 3) alcanzaron la órbita terrestre.1 2
Los transmisores funcionaron durante tres semanas, hasta que fallaron las baterías químicas de a bordo, y fue monitorizado con gran interés a lo largo de todo el mundo. La órbita del entonces satélite inactivo fue observada más tarde ópticamente, hasta caer 92 días después de su lanzamiento (3 de enero de 1958), después de haber completado alrededor de 1400 órbitas a la Tierra, acumulando una distancia de viaje, de aproximadamente unos 70 millones de km. El apogeo de la órbita decayó de 947 km tras el lanzamiento hasta 600 km el 9 de diciembre.
El cohete auxiliar de lanzamiento del Sputnik 1 también alcanzó la órbita terrestre y fue visible de noche, desde la Tierra, como un objeto de primera magnitud, mientras que la pequeña pero pulida esfera, apenas era visible en sexta magnitud, por lo que era más difícil seguirla desde Tierra. Varias réplicas del satélite Sputnik 1 pueden verse en museos de Rusia y otra está expuesta en el Smithsonian "National Air and Space Museum" (Museo Nacional Smithsonian del Aire y del Espacio) enWashington DC.1 2

Actualidad

En el 2003 una unidad de reserva del Sputnik 1, llamada "modelo PS-1" se vendió en eBay (sin la radio, que fue extraída durante los años 60 al ser clasificada como material militar). Había estado en exposición en un instituto de ciencias cerca deKiev. Se estima que se construyeron de cuatro a veinte modelos con propósitos de prueba. Un modelo del Sputnik 1 se entregó como regalo a las Naciones Unidas y ahora decora el vestíbulo de entrada de sus oficinas centrales en Nueva York.12

Véase también

  • ILLIAC 1 Primer ordenador en calcular la órbita del Sputnik 1

Referencias


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