La Historia de la Astronaútica
El origen de los cohetes: las flechas de fuego chinas
Los primeros cohetes fueron construidos en China en el año 1000, gracias a que ya sabían fabricar pólvora con nitrato, azufre y polvo de carbón. Rellenaban tallos de bambú para fabricar petardos para ceremonias y festivales religiosos. Algunos de ellos no explotaban y salían en todas direcciones. Entonces los chinos comprendieron que estos tubos se propulsaban solos por los gases emitidos por la pólvora inflamada.
La siguiente aplicación de los cohetes fue la guerra. Los chinos construían flechas propulsadas por los primitivos cohetes, que utilizaron por primer vez en la batalla de Kai-Keng contra los mongoles. Estas “flechas de fuego” eran verdaderos cohetes de carburante sólido. Consistían en un tubo abierto por un lado y lleno de pólvora fijados sobre una flecha. Cuando la pólvora se enciende su combustión produce llamas, humo y gas que se escapan por el extremo libre e impulsan la flecha. Las aletas dirigen su vuelo. Aunque no causaron daños entre los mongoles, las flechas de fuego los hicieron huir. Y después de esta batalla fueron exportadas a toda Europa.
El perfeccionamiento de los europeos
En el siglo XIII, el monje ingles Roger Bacon mejora la calidad de la pólvora y aumenta así el alcance de los cohetes. En Francia se inventa el antepasado del lanzacohetes, al disparar un cohete desde un tubo metálico los cohetes, con lo que se perfecciona la precisión. En el siglo XVI se produce un gran avance fundamental para las naves que mas tarde llegaran al espacio: el cohete de cuerpos, para enviar los fuegos artificiales mas lejos. El cohete se divide en varias etapas que se van quemando y desprendiendo hasta que la última y mas pequeña llega al objetivo.
Desde 1750 ingenieros alemanes y rusos consiguieron construir cohetes de mas de 45 kg. En 1804, durante las guerra naval de los ingleses contra Napoleón se emplean cohetes de alcance superior a 2500 metros, pero cuyo principal defecto era su falta de precisión. Unos años mas tarde en Inglaterra surge la idea de estabilizar el cohete con pequeñas válvulas orientables en su base, por las que pasa una parte de los gases de escape.
Robert Hutchings Goddard
El norteamericano Robert Hutchings Goddard (1882-1945) fue uno de los personajes clave en el desarrollo temprano de la astronaútica desde los años 10 a los años 40. Concibió muchos sistemas de guía, propulsión y pilotaje, sin embargo, no recibió el apoyo de las autoridades de su país, a los que no les interesaba los cohetes ni su uso militar.
Su logro mas importante fue el lanzamiento de un cohete de combustible líquido en Massachusset en el prado de la granja de su tía. Su cohete se alimentaba de gasolina y oxígeno líquido, que eran conducidos hasta la cámara de combustión, donde se inflamaban a altísimas temperaturas, y los gases resultantes salían por una tobera De Laval, impulsando el cohete. Para refrigerar la cámara de combustión y evitar que se fundiera, Goddard ideó un ingenioso mecanismo que se sigue usando hoy en día: el oxígeno líquido era conducido por sus paredes a través de multitud de tubos, enfriando el metal. Montó su revolucionario cohete en un armazón de metal y lo encendió. El cohete inició la combustión unos 20 segundos antes de alcanzar suficiente empuje (o suficiente aligeramiento del tanque de combustible). Durante ese tiempo se fundió parte de la tobera, y la cámara con la que Mrs. Esther Goddard estaba intentando grabar el vuelo se quedó sin filme, por lo que no existe una grabación de ese vuelo.
Wernher von Braun
Wernher von Braun fue un ingeniero alemán interesado desde su juventud en los cohetes. Estudio en Berlin y después en Zurich. Pertenecio al VfR, un club de astronautica alemán que contaba con los personajes que impulsarían la carrera espacial.
Trabajo para la armada alemana y creo el V2 siendo director del centro de investigación de Peenemünde.
En 1945 se entregó a los americanos y fue llevado a Texas, donde desarrollo el primer misil balístico guiado de los estados unidos, el Red Stone y después el Júpiter que en el 58 lanzo el Exploreer 1, el primer satélite espacial norteamericano.
De 1960 en adelante dirigió la NASA y el programa espacial de los EEUU. Fue el principal artífice de la construcción del cohete Saturno 5 que llevó en 1969 a Amstrong, Alldrin y Collins a la luna.
Murió en 1977 en Virginia.
El V2
El V2 (en alemán “arma de represalias”) es un cohete de artillería alemán desarrollado en la Segunda Guerra Mundial por Wernher von Braun y su equipo en Peenemünde. Estos cohetes fueron disparados desde Alemania contra Londres y las costas inglesas.
Medía 14 metros de largo y tenía un empuje de 28.000 Kgs. Su capacidad de carga era de 1.100 Kg, pudiendo llevar esa carga a una distancia de 140 Kms desplazándose a una velocidad de 1.750 km por hora (Mach 1,43).
El V2 era impulsado por un motor de combustible líquido de alcohol y oxígeno y los dos combustibles eran entregados a la cámara de combustión por dos bombas rotatorias movidas por una turbina de vapor. Su carga explosiva, de hasta una tonelada, era capaz de destruir una manzana de edificios.
Los cohetes en la URSS
Independientemente, las investigaciones continuaron en la Unión Soviética bajo el liderazgo de Sergei Korolev. Con la ayuda de técnicos alemanes, la V-2 fue duplicada y mejorada como los misiles R1 o R5. Los diseños avanzaron hasta la construcción del cohete R-7, puso en órbita el primer satélite artificial, el primer hombre en el espacio y las primeras pruebas en la luna y siguen estando en uso hoy día.
Los cohetes se volvieron extremadamente importantes para usos militares con los misiles balísticos intercontinentales cuando los gobiernos se dieron cuenta de que no se podrían defender de un cohete con carga nuclear una vez éste se hubiése lanzado, de tal forma que se empezaron a fabricar masivamente con este fin bélico.
Sergei Korolev (1907 – 1966)
Sergei Korolev fue un ingeniero y diseñador de cohetes durante la carrera espacial. Se formó como diseñador aeronáutico pero sin embargo, destacaría en la organización, integración del diseño y planificación estratégica. Fue capturado durante unas purgas estalinistas y pasó seis años en un gulag siberiano. Como diseñador principal y líder del programa espacial soviético supervisó los programas Sputnik y Vostok y los planes para enviar un hombre a la Luna. Murió repentinamente a la edad de 59 años debido a problemas de salud causados por su dura estancia en el Gulag.
El cohete soviético Zemiorka-Soyuz
La nave espacial Soyuz es un modelo de nave espacial tripulable que forma parte del programa espacial Soyuz de la antigua Unión Soviética. La nave puede llevar una tripulación de hasta tres miembros y es lanzada por el vehículo de lanzamiento Soyuz. Este vehículo de lanzamiento ha sido utilizado para enviar al espacio el Sputnik y a Gagarin, ademas de varias misiones externas al programa Soyuz, incluyendo misiones científicas de la Agencia Espacial Europea (ESA) como recientemente la sonda Mars Express. Hablando con propiedad, el cohete o lanzadera se llama Zemiorka, y es la versión espacial del misil R7, y Soyuz es el nombre de la cápsula que alberga la carga útil.
El programa Soyuz fue creado por Serguéi Koroliov, el diseñador principal del programa espacial soviético durante la carrera espacial.
El Cohete Soyuz o R-7, es el más longevo, más adaptable y más exitoso de la historia de la astronáutica, prueba de esto es su índice de confiabilidad del 97.5% en más de 1.700 lanzamientos desde su creación.
El programa Sputnik
El programa Sputnik es un conjunto de misiones no tripuladas enviadas por la Unión Soviética para experimentar con los satélites artificiales. El nombre “Sputnik” (”Спутник”) viene del ruso y su significado es “satélite” o “compañero de viaje”. Se lanzaron ocho naves en el programa Sputnik, aunque algunas fallaron.
Sputnik 1
El Sputnik 1 fue el primer satélite artificial en orbitar la Tierra. Fue lanzado Lanzado el 10 de octubre de 1957 por la Unión Soviética.
Tenía una masa aproximada de 83 kg, contaba con dos transmisores de radio y orbitó la Tierra a una distancia de entre 938 km en su apogeo 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 la presión se codificaron en la duración de los pitidos de radio que emitía, indicando que el satélite no había sido perforado por un meteorito.
El Sputnik 1 se lanzó con el vehículo de lanzamiento R-7 y se incineró durante su reentrada el 3 de enero de 1958.
Sputnik 2
El Sputnik 2 se lanzó un mes después, el 3 de noviembre de 1957, llevando a bordo al primer pasajero vivo, la pequeña perra Laika. Es la primera vez que un ser vivo llegaba al espacio.
Era una cápsula cónica de 4 metros de alto con una base de 2 metros de diámetro. Contenía varios compartimentos destinados a alojar transmisores de radio, un sistema de telemetría, una unidad programable, un sistema de control de regeneración y temperatura en cabina e instrumental científico.
Los planes de la misión no proporcionaban un regreso seguro de la nave espacial o su pasajero, haciendo de Laika la primera víctima del espacio; la muerte sobre este animal es insegura, algunos aseguran que murió calcinada al descender debido a la fricción de la atmósfera, otros aseguran que fue envenenada para evitar el sufrimiento del animal.
Yuri Gagarin (1934 – 1968)
Yuri Gagarin se convirtió en el primer ser humano en viajar al espacio, al hacerlo a bordo de la nave Vostok 1 y orbitar la Tierra.
En 1960, después de un proceso de selección, el programa espacial soviético seleccionó a Gagarin de entre otros 20 cosmonautas. Fue sometido a una serie de experimentos y pruebas para determinar su resistencia física y psicológica durante el vuelo y aprobó los exámenes con los niveles más altos. Además, cumplía el ideal comunista de ser hijo de trabajadores.
A la vuelta de su viaje, Gagarin se convirtió en un héroe de la causa soviética, pero no se adaptó a la fama. Su nueva situación, junto a los problemas que tenía en su matrimonio y la orden del mando de no permitirle volar aviones, le llevaron a comenzar a beber demasiado.
Gagarin falleció el 27 de marzo de 1968 cuando el MiG-15 que pilotaba durante un vuelo rutinario se estrelló cerca de Moscú, formando un cráter de seis metros de diámetro.
El viaje a la Luna del Apolo 11
Apolo 11 es el nombre de la misión espacial que los Estados Unidos enviaron al espacio el 16 de julio de 1969; fue la primera misión tripulada en llegar a la superficie de la Luna. El Apolo 11 fue impulsado por un cohete Saturno V.
La tripulación del Apolo 11 estaba compuesta por el comandante Neil A. Armstrong, de 38 años y comandante de la misión; Edwin E. Aldrin Jr., de 39 años y piloto del módulo lunar (Águila), apodado Buzz; y Michael Collins, de 38 años y piloto del módulo de mando.
El comandante Neil Armstrong fue el primer ser humano que pisó la superficie de nuestro satélite el 20 de julio de 1969 al Sur de Mar de la Tranquilidad.
El 24 de julio, los tres astronautas amerizaron en aguas del Océano Pacífico poniendo fin a la misión.
El transbordador espacial de EEUU
El transbordador espacial es una nave reutilizable construido por la NASA estadounidense. Sus misiones son el transporte de grandes cargas hacia varias órbitas, para el abastecimiento y colocación de módulos orbítales en la Estación Espacial Internacional (ISS) y para realizar misiones del mantenimiento (como por ejemplo en el Telescopio espacial Hubble). Además, una de sus capacidades originales y que todavía no se ha aprovechado, es la posibilidad de traer de nuevo a la Tierra satélites en su bodega para ser reparados.
El programa del transbordador espacial comienza a finales de los años 60 y se convierte en prioridad principal de la NASA en los 70. En enero de 2004, la NASA anunció que retirará la flota entera de transbordadores y los sustituirá en 2010 por el vehículo Orión, todavía en fase de desarrollo. Después del desastre del Columbia en 2003, no hubo más vuelos. Después de más de dos años de suspensión, el 26 de julio de 2005 el Discovery reanudó las operaciones con la Estación Espacial Internacional (ISS).
Partes del transbordador espacial
Vehículo transbordador u Orbitador: Es la parte reutilizable del transbordador que transporta los astronautas y la carga útil. Tiene tres motores principales, que se alimentan de hidrógeno y el oxígeno líquidos del tanque externo para elevar la nave. También tiene otros motores de maniobra más pequeños, que funcionan con combustibles hipergólicos (parejas de combustible y oxidante que entran en ignición cuando se juntan). Cuando está en el espacio, produce su energía mediante una pila de hidrógeno. El vehículo transbordador regresa tras la misión planeando y aterriza como un avión. Toda la nave está cubierta de miles de losetas térmicas de silicio que la aíslan del inmenso calor de la reentrada.
Tiene una bodega de carga que se abre al espacio por dos compuertas, y un brazo giratorio, albergado en su interior permite manejar la carga. El compartimento para la tripulación está separado de la bodega, pero está comunicado y por aquí salen los astronautas a sus paseos espaciales.
Tanque Externo de combustible líquido: El Tanque Externo es el elemento más grande y más pesado del transbordador espacial. Además de alimentar a los tres motores principales del Orbitador, el Tanque cumple la función de espina dorsal del Transbordador al absorber las cargas de empuje durante el lanzamiento. No es reutilizable. Almacena el hidrógeno y el oxígeno líquidos a temperaturas criogénicas, una combinación de gran eficiencia.
Cohetes de combustible sólido: El transbordador espacial usa el cohete de propulsión sólida más grande del mundo. Cada cohete reforzador, contiene 453.600 kg de propelente en la forma de una sustancia sólida de consistencia similar a la goma de borrar. Tiene un hueco central con sección de estrella en la que se produce la combustión.