Cohete

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La responsabilidad internacional por daños en el derecho del espacio

A los cohetes-sonda se aplica el Convenio sobre responsabilidad, pero no otras manifestaciones convencionales de Derecho Espacial, como el Convenio sobre registro.

Evolución del Transporte Aéreo

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El nacimiento de la propulsión moderna de cohetes

El descubrimiento de los cohetes ha abierto el cosmos a los humanos y ha traído consigo una notable capacidad para hacer la guerra y avanzar en nuestras vidas en paz. Las reacciones químicas entre un combustible y un oxidante producen gases calientes a alta presión en la cámara de combustión de un motor de cohete. Estos gases se aceleran y salen a gran velocidad por una abertura de forma especial, una boquilla, produciendo empuje, una fuerza que actúa en el cohete en la dirección opuesta. El perfeccionamiento de los cohetes se centra en lograr las mayores velocidades posibles del propulsor saliente. A diferencia de un avión, un cohete lleva todos sus propulsores, no necesita el aire del entorno para funcionar, y por lo tanto es capaz de navegar en el vacío del espacio. La cohetería combina diversos campos de la ciencia pura y aplicada y la ingeniería sofisticada. Han pasado siglos para que visionarios, científicos e ingenieros de diversas tierras conviertan los cohetes en vehículos potentes y precisos.

HUMILDES COMIENZOS
Los antiguos griegos observaron el principio de la propulsión de cohetes hace más de dos mil años.Entre las Líneas En el siglo I d.C., el Héroe de Alejandría (c. 10-79 d.C.) construyó un eolipile, una esfera hueca con tubos curvados para la salida de vapor, que fue el primer dispositivo conocido para transformar el vapor en movimiento rotatorio mediante propulsión reactiva. Mil años después, los primeros cohetes primitivos aparecieron en China y tal vez en la India. Más tarde fueron redescubiertos en muchas otras partes del mundo. El interés por los fuegos artificiales, y especialmente por las armas de guerra, guió el desarrollo de los cohetes durante muchos siglos. Se utilizó una combinación de carbón, azufre y salitre -pólvora negra- para propulsar los primeros misiles. Los propulsores sólidos seguirían siendo la única forma práctica de propulsión de cohetes hasta la década de 1930.

Los cohetes habían aparecido en Europa en el año 1300. La palabra cohete probablemente se originó a partir del término rocchetta, un diminutivo de la palabra italiana rocca para “rueca”, que se asemejaba a los primeros cohetes en apariencia. A principios del siglo XIX, el inventor británico William Congreve (1772-1828) convirtió los ineficaces y erráticos misiles en un sistema de armas modernas con piezas estandarizadas e intercambiables. Estos cohetes de guerra británicos, conocidos como los Congreves, debutaron durante las guerras napoleónicas. Fueron utilizados durante el bombardeo de Fort McHenry, cerca de Baltimore, en 1813. Francis Scott Keys inmortalizó los mortales misiles en su famosa línea “Y el resplandor rojo de los cohetes” en el himno nacional americano.

El concepto de movimiento de cohetes se basa en la conservación del momento, dilucidado por primera vez por el matemático inglés John Wallis (1616-1703) en Mechanica sive de motu, tractatus geometricus (Sobre la mecánica del movimiento, un tratado geométrico). Describir el movimiento de un cohete, un cuerpo de masa continuamente decreciente debido al consumo de propulsores, bajo una fuerza de escape de gases calientes, había presentado un gran desafío. De hecho, no fue hasta 1813 que el matemático inglés William Moore (fl. c. 1806-1823) logró calcular la velocidad adquirida por un cohete y su altitud por agotamiento, el punto en el que se consumía todo el propulsor. El avance de la física, las matemáticas, la mecánica, la termodinámica y la dinámica de los gases condujo gradualmente a la comprensión científica de los principios de propulsión de los cohetes. La ciencia ha guiado el desarrollo de los motores de cohetes durante más de cien años, complementando la experimentación práctica anterior.

El siglo XIX fue testigo de la rápida proliferación de la tecnología de los cohetes en todo el mundo y luego de su declive. Los cohetes de guerra habían perdido la competencia de la artillería con la introducción de los cañones estriados, la carga de culata y el proceso de acero Bessemer. Entonces, los escritores intervinieron como guardianes del interés en la cohetería y los vuelos espaciales. Nadie capturó más la imaginación del público por las aventuras espaciales que el autor francés Julio Verne (1828-1904). Sus novelas, traducidas a muchos idiomas, “prendieron fuego” y motivaron a numerosos jóvenes que décadas más tarde transformarían un sueño de vuelos espaciales en una realidad.

GRANDES PIONEROS
El comienzo del siglo XX se convirtió en el momento en que se comenzó a trabajar en la fundación de la moderna
cohetería y vuelos espaciales. Cuatro visionarios de cuatro países que trabajaban en condiciones muy diferentes se convirtieron en los grandes pioneros del nuevo campo: el ruso Konstantin E. Tsiolkovsky (1857-1935); el francés Robert Esnault-Pelterie (1881-1957); el estadounidense Robert H. Goddard (1882-1945); y el alemán Hermann Oberth (1894-1989). Todos ellos contribuyeron de manera única e importante al avance de la cohetería.

Tsiolkovsky nunca construyó cohetes. Sus escritos combinaron el desarrollo de las ideas científicas y tecnológicas de la cohetería con la visión de las aplicaciones espaciales e inspiraron a una generación de entusiastas de los cohetes soviéticos. Él y otros pioneros espaciales llegaron independientemente a la conclusión de que los combustibles líquidos y los oxidantes podían proporcionar más energía química que los propulsores sólidos existentes y, por consiguiente, conducir al empuje y la velocidad de salida de gases más elevados posibles.Entre las Líneas En particular, señalaron la excepcional promesa del hidrógeno líquido combinado con el oxígeno líquido.

Un graduado en ingeniería de la Universidad de la Sorbona en París, Esnault-Pelterie, ganó fama por primera vez como pionero de la aviación con muchos inventos innovadores. Su prestigio aportó la credibilidad y aceptación necesarias en el campo emergente de la cohetería y los vuelos espaciales.Entre las Líneas En 1913, Esnault-Pelterie fue el primero en publicar un artículo relacionado con los vuelos espaciales en una revista científica, el Journal de physique theorique et appliquee (Revista de física teórica y aplicada). Su amplio tratado L’Astronautique (Astronáutica) apareció en 1930, estableciendo la palabra “astronáutica” en el lenguaje de la ciencia.

Los primeros cohetes tenían un propulsor sólido embutido en una caja que servía de cámara de combustión con una pequeña abertura para la salida de gas. Si la presión dentro del cohete era lo suficientemente alta, los gases calientes salían de la abertura con una velocidad igual a la del sonido local del gas. Con un doctorado en física, Goddard había probado experimentalmente en 1915 que una parte adicional divergente de la abertura aumentaba significativamente la velocidad de salida a velocidades supersónicas. Desde entonces, los motores de cohetes emplearían tales boquillas convergentes-divergentes, también conocidas como boquillas de De Laval, en honor al ingeniero sueco Carl G.P. de Laval (1845-1913) que las introdujo por primera vez en las turbinas de vapor a finales del siglo XIX.

El 16 de marzo de 1926, Goddard demostró el primer motor de cohete de propulsión líquida. El pequeño cohete experimental quemó gasolina y oxígeno líquido y alcanzó una altitud de 12 metros (41 pies) y aterrizó a 56 metros (180 pies) del lugar de lanzamiento, aproximadamente a la misma distancia que el primer vuelo de los hermanos Wright.Entre las Líneas En menos de treinta y dos años, esta tecnología abriría el cosmos a los humanos. Goddard siguió su avance con otros numerosos primeros en cohetería.

Oberth no pudo convencer a las universidades alemanas de que le permitieran basar su tesis de doctorado en su detallado diseño de ingeniería de un sofisticado cohete. Así que publicó su trabajo como un libro, Die Rakete zu den Planetenrmen (El cohete en el espacio interplanetario), en 1923. Este influyente tratado sirvió de inspiración para una generación de entusiastas de los vuelos espaciales, especialmente en Europa, e introdujo numerosas ideas y conceptos en la cohetería.

Los primeros coheteros trabajaron de forma aislada y desarrollaron de forma independiente importantes conceptos. No sólo sus comunicaciones eran limitadas en aquellos días, sino que muchos científicos y el público instruido descartaron y ridiculizaron la cohetería y los vuelos espaciales. Tan tarde como en 1920, un artículo editorial del New York Times (13 de enero) se burló y cuestionó la integridad y el profesionalismo de Goddard que había escrito que un cohete funcionaría en el vacío del espacio. El sensacionalismo de los periódicos y el despiadado desdén dejaron una profunda impresión en Goddard que se volvió reservado sobre su trabajo y evitó la publicidad.Entre las Líneas En consecuencia, muchos resultados del trabajo de Goddard permaneció en gran parte desconocido para los científicos e ingenieros contemporáneos debido a su auto-impuesto secretismo.

TECNOLOGÍAS COMPLEJAS
Construir grandes misiles balísticos y llegar al cosmos requería cohetes de propulsión líquida muy eficientes. La combustión de un combustible de alcohol o queroseno con oxígeno líquido producía gases muy calientes que se quemaban rápidamente a través de las paredes de las cámaras de combustión y las boquillas. La solución a este problema dependía de hacer circular un componente de propulsor frío a través de una camisa especial alrededor de la boquilla y la cámara de combustión antes de su inyección en la cámara. Esta técnica de refrigeración regenerativa, de la que fueron pioneros los cohetes alemanes y soviéticos y el estadounidense James Wyld (1913-1953) en la década de 1930, hizo posible el funcionamiento a largo plazo (véase más en esta plataforma general) de los motores de propulsor líquido. Se había abierto así un camino hacia el gran cohete moderno.

Los cohetes potentes pertenecían a una categoría de tecnologías avanzadas intrínsecamente complejas en las que un solitario creador e inventor dotado no podía tener éxito. Sólo los esfuerzos concertados de numerosos científicos e ingenieros profesionales bien organizados y apoyados por importantes recursos podían conducir a sistemas prácticos. Los Estados totalitarios como la Unión Soviética y la Alemania nacionalsocialista fueron los primeros en hacer realidad la promesa militar de la cohetería y en reunir los recursos necesarios para el desarrollo a gran escala de misiles balísticos.

Ya en 1934, el Instituto de Investigación Científica de Propulsión a Chorro soviético (RNII), patrocinado por el ejército, empleaba a cuatrocientos ingenieros y técnicos en un amplio complejo en Moscú.Entre las Líneas En ese momento, el programa de misiles soviético empequeñeció el esfuerzo y el trabajo alemán en otros países. Más tarde en la década, el programa soviético sufrió purgas políticas y no volvió a crecer hasta 1944. Sergei P. Korolev (1906-1966) y Valentin P. Glushko (1908-1989) estuvieron entre los primeros empleados del RNII. Korolev eventualmente lideraría el desarrollo de cohetes y satélites, logrando el primer misil balístico intercontinental y el primer satélite artificial en 1957. Glushko desarrollaría motores de propulsión líquida de alto empuje que lo hicieron posible.

El ejército alemán intensificó sus esfuerzos en materia de cohetes en 1932. Liderado por Walter Dornberger (1895-1980) y Wernher von Braun (1912-1977), el programa alemán creció enormemente y produjo, en 1942, el primer misil balístico verdaderamente moderno A-4, más conocido como el V-2. Una maravilla tecnológica, el A-4 alimentado con combustible pesaba más de 12,5 toneladas métricas (13,8 toneladas cortas); sofisticados dispositivos electromecánicos guiaban el misil y entregaban una ojiva de 1000 kilogramos (2200 lb) a distancias de hasta 300 kilómetros (200 mi). El motor del cohete desarrolló un empuje de 25 toneladas métricas (56.000 lb) y consumió 72 kilogramos (160 lb) de oxígeno líquido y 58 kilogramos (130 libras) de un combustible de alcohol etílico cada segundo. La industria alemana construyó 5800 A-4, de los cuales 2000 fueron disparados operacionalmente contra Inglaterra y liberaron partes de Europa durante la Segunda Guerra Mundial. Después de la guerra, Von Braun y más de cien de sus ingenieros se establecieron en los Estados Unidos. La Unión Soviética transfirió numerosos especialistas alemanes a sus programas de armas mientras que otros coheteros fueron a trabajar a Inglaterra y Francia.

La guerra mundial (o global) también fue testigo del uso generalizado de cohetes de barrera de propulsión sólida más pequeños y de misiles disparados desde aviones, así como de dispositivos de cohetes de despegue asistido por avión (JATO) que facilitaban el despegue de aviones pesados desde pistas cortas. El gran y mortal misil alemán V-2 había centrado la atención en la promesa de la tecnología de cohetes.

Pormenores

Las armas atómicas emergentes hacían que los misiles balísticos de largo alcance, incluso con una precisión limitada, fueran especialmente importantes para la guerra futura.Entre las Líneas En consecuencia, tanto los Estados Unidos como la Unión Soviética se embarcaron en enérgicos programas de avance de cohetería.

Las continuas mejoras en propulsión, guía y electrónica pronto condujeron a nuevas familias de misiles con capacidades crecientes y diversas. Los misiles guiados lanzados desde aviones, los misiles antiaéreos para defensa aérea y los misiles balísticos de corto alcance se desplegaron masivamente por primera vez después de la Segunda Guerra Mundial. El desarrollo de misiles balísticos intercontinentales fue una de las prioridades nacionales. Al mismo tiempo, los entusiastas del espacio abogaron por el lanzamiento de satélites artificiales para la exploración espacial, mientras que los líderes militares visionarios mostraron un creciente interés en los vehículos espaciales para el reconocimiento, las comunicaciones y la alerta temprana de ataques con misiles.

El rendimiento (véase una definición en el diccionario y más detalles, en la plataforma general, sobre rendimientos) energético superior de los propulsores líquidos permitió que las primeras generaciones de misiles balísticos y antiaéreos. El oxígeno líquido criogénico proporcionó las propiedades más ventajosas como oxidante, pero fue difícil de almacenar durante mucho tiempo y, por lo tanto, no era adecuado para muchas aplicaciones militares en las que los misiles debían mantenerse -durante meses y años- listos para su lanzamiento inmediato.Entre las Líneas En consecuencia, se desarrollaron varios propulsores que podían mantenerse a temperatura ambiente. Entre esos propulsores almacenables figuraban el ácido nítrico, el tetróxido de nitrógeno (NTO) y la hidracina y sus derivados, la monometilhidracina (MMH) y la dimetilhidracina asimétrica (UDMH). Estos propulsores altamente tóxicos y peligrosos requerían un cuidado especial en su manejo.

Los misiles balísticos y los lanzadores espaciales utilizaron ampliamente la NTO, la MMH y la UDMH durante muchos años. Los motores bipropulsores que queman NTO y MMH siguen siendo comunes para la propulsión en el espacio para maniobrar en el espacio. Al mismo tiempo, una combinación de oxígeno líquido criogénico y un combustible de tipo queroseno, como el RP-1, se convirtió en la preferida de los lanzadores espaciales, en los que los preparativos para el lanzamiento pueden llevar días.Entre las Líneas En la propulsión química, los motores que queman una combinación de oxígeno líquido e hidrógeno líquido proporcionan velocidades de escape insuperables en los sistemas de propulsión que obtienen su energía de reacciones químicas.

Detalles

Las etapas superiores de los lanzadores espaciales se utilizaron por primera vez para emplear esos motores en el decenio de 1960; también se han utilizado más tarde en la propulsión de la primera etapa, incluso en el recientemente retirado transbordador espacial.

AVANCE HACIA EL ESPACIO
No había ninguna brecha tecnológica en la cohetería entre la Unión Soviética rival y los Estados Unidos en la década de 1950. Convertirse en el primero en lanzar un satélite artificial fue una cuestión de enfoque y compromiso nacional más que de capacidad tecnológica.Entre las Líneas En agosto de 1957, la Unión Soviética demostró con éxito el primer misil balístico intercontinental R-7. Luego, el R-7 modificado colocó en órbita el primer satélite artificial del mundo, el Sputnik-1, el 4 de octubre de 1957. El segundo, mucho más grande, Sputnik-2, con el perro Laika a bordo, alcanzó con éxito la órbita un mes después. La era espacial había comenzado.

Basado en la experiencia de varios autores, mis opiniones, perspectivas y recomendaciones se expresarán a continuación (o en otros lugares de esta plataforma, respecto a las características en 2026 o antes, y el futuro de esta cuestión):

En los Estados Unidos, el Presidente Dwight D. Eisenhower ordenó que los primeros satélites estadounidenses fueran puestos en órbita usando el nuevo lanzador espacial no militar, especialmente desarrollado, Vanguard. Este programa había estado progresando constantemente pero aún no estaba listo para el lanzamiento. La presión política de los éxitos espaciales soviéticos dio lugar a la decisión de Eisenhower, permitiendo a los ansiosos EE.UU. equipo del ejército, liderado por John Medaris (1902-1990) y bajo la dirección técnica de von Braun, intentar también lanzar satélites. El 31 de enero de 1958, el misil Júpiter C modificado del Ejército puso en órbita con éxito el primer satélite americano Explorer I. Luego, el vehículo de lanzamiento Vanguard desplegó el satélite Vanguard I en órbita el 17 de marzo de 1958.Entre las Líneas En diciembre de 1958, el misil balístico intercontinental Atlas modificado de las Fuerzas Aéreas desplegó un satélite con la primera carga útil de comunicaciones de la historia.

Los cohetes de propulsión líquida se convirtieron en los vehículos preferidos para el lanzamiento de satélites debido a las propiedades energéticas superiores de sus propulsores. Al mismo tiempo, la tecnología de los misiles de propelente sólido continuó avanzando. Los propulsores compuestos, inventados durante la Segunda Guerra Mundial en los Estados Unidos, incluía un aglutinante similar al plástico, que servía de combustible, y cristales incrustados de oxidante como los percloratos. Los propulsores compuestos mejoraron considerablemente la capacidad de los motores de propulsor sólido y permitieron el diseño y la producción de diversos misiles, incluidos cohetes de gran diámetro.

Durante mucho tiempo, los propulsores sólidos no tuvieron la energía suficiente para producir las velocidades de escape necesarias para los misiles balísticos de alcance intermedio e intercontinentales. Un importante descubrimiento estadounidense en el decenio de 1950 demostró que las grandes adiciones de polvo de aluminio a las mezclas de propulsores sólidos aumentan significativamente la liberación de calor y, por lo tanto, mejoran las velocidades de salida de los propulsores. Este avance tecnológico permitió el primer misil balístico de alcance intermedio de propulsor sólido lanzado desde un submarino, el Polaris. A principios de los años sesenta, también fue posible poner en órbita pequeños satélites utilizando lanzadores espaciales de propulsor sólido puro. Las nuevas generaciones de misiles balísticos intercontinentales dependen de motores de cohetes de propulsor sólido mejorados.

La cohetería y la exploración espacial y sus aplicaciones se han convertido en un verdadero esfuerzo internacional. Los países proyectan su destreza militar, sus intereses nacionales y su imagen a través de poderosos misiles balísticos y llegan al espacio. Nueve países se unieron a la Unión Soviética y a los Estados Unidos en el club de élite de naciones que dominaron la propulsión de cohetes y lanzaron sus propios satélites en sus propios lanzadores espaciales: Francia (1965), Japón (1970), República Popular China (1970), Reino Unido (1971), India (1980), Israel (1988), Irán (véase su perfil, la Economía de Irán, la Historia Iraní, el Presidencialismo Iraní, las Sanciones contra Irán, la Bioética en Irán, los Problemas de Irán con Estados Unidos, el Derecho Ambiental en Irán, el Derecho Civil Iraní, el Nacionalismo Iraní, los Activos Iraníes, la Diplomacia Iraní, el Imperio Sasánida, los medos, los persas y el Imperio Selyúcida) (2009), Corea del Norte (2012) y Corea del Sur (2013). Los países europeos han combinado sus esfuerzos y han lanzado sus satélites desde 1979 a través de la Agencia Espacial Europea (ESA).

La propulsión de los cohetes aún no está lista para el vuelo interestelar.Si, Pero: Pero ha permitido a los seres humanos establecer una presencia permanente y diversas aplicaciones en el espacio cercano a la Tierra y ha creado la posibilidad de aventurarse gradualmente más allá.

Datos verificados por: Marck

Recursos

Traducción al Inglés

Traducción al inglés de cohete: Rocket

Véase También

Programa Apolo
Velocidad
Rocketry
Reacciones químicas
Misiles balísticos
Satélites (Nave espacial)
El oxígeno líquido
Vuelo espacial
Combustión
Motores de cohetes
Exploradores 1 y 3 y los Cinturones de Radiación de Van Allen; Luna, Exploración Temprana del Sputnik

Bibliografía

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