EVOLUCIÓN Y USOS HISTÓRICOS DE LOS COHETES

EVOLUCION

Como bien sabemos ya el primer lanzamiento al espacio ocurrió el 4 de octubre de 1957 este satelite puesto en órbita por la unión de repúblicas socialistas soviéticas fue llamado Sputnik 1.

Los cohetes se dividían y siguen dividiéndose en dos tipos: los de carburante sólido, como los misiles balísticos intercontinentales, y los de carburante líquido, como el impulsor espacial Saturno V.En un cohete de carburante líquido, los combustibles propulsores se almacenan en tanques separados y se hacen entrar en cantidades adecuadas dentro del motor; por el contrario, en los cohetes de carburante sólido la carga propulsora se almacena y se quema dentro del motor. 

Se cree que los primeros en utilizar cohetes fueron los chinos y posteriormente esa tecnología pasó a Europa.

Uno de los primeros europeos en diseñar, desarrollar y perfeccionar cohetes fue el coronel inglés Willian  Congreve.  Congrevediseño, desarrollo y perfeccionando cohetes. A su muerte, en 1826, dejó entre sus documentos planos de un cohete de un calibre de 20 cm y notas relativas a cohetes que pesaban 200 y 300 kg. 

Poco se avanzó en el desarrollo de la cohetería durante las últimas décadas del siglo XIX. Durante la I Guerra mundial, los cohetes se utilizaron para hacer señales y los franceses los usaron en derribar globos de observación llenos de hidrógeno. Entre 1914 -1918, se reanudaron las investigaciones, pero con intereses puramente científicas. Entonces, aparecieron los primeros científicos que convirtieron al cohete en un sistema para impulsar vehículos aeroespaciales tripulados.

Tsiolkovski (1857). Es considerado el padre de la astronáutica. En 1898 propuso por primera vez el empleo de propergoles líquidos, y preconizo para los cohetes una combinación de hidrógeno y oxigeno liquido o de hidrocarburos livianos. y puso a punto la ley fundamental de la velocidad final de los cohetes. Realizó los primeros cálculos relacionados con a la posibilidad de los vuelos interplanetarios

Más tarde Hermann Oberth (1894). Nació en Transilvana, Estudio medicina pero fue apasionado por los cohetes. En 1923 publicó “Los cohetes en el espacio interplanetario” y en 1929, “Los caminos de la Astronáutica”.

Al convertirse en ciudadano rumano por causa de la guerra, volvió a su país natal para proseguir sus investigaciones, donde se dedico a desarrollar numerosos proyectos de cohetes, incluyendo astronaves. Aunque no tuvo apoyo suficiente para llegar a cabo sus proyectos, abrió el camino a la más grande realización de la civilización humana. 

Robert Goddard (1881). Nació en Massachussets, fue profesor de la universidad de Clarke. Publico “Acerca de los métodos para alcanzar alturas extremas”. En ella Goddard discutiría, la posibilidad de llegar la Luna con un cohete experimental. Después de numerosos cálculos y ensayos, lanzo el 16 de marzo de 1926, el primer cohete de propergol liquido (oxigeno liquido y petróleo puro).

Durante la Segunda Guerra Mundial, los alemanes, guiados por Wernher von Braun, desarrollaron los cohetes V-1 y V-2. El V-1 tenía más características de misil con propulsión a choro, pero en esencia, puede considerarse como un avión a reacción no tripulado, que requería combustible constituido por gasolina mezclada con aire.
El V-2, fue el primer misil del mundo usado por la Alemania nazi durante la Segunda Guerra Mundial. El misil, se trasladaba en un transportador-erector de ruedas llamado Meilerwagen, el cual poseía un sistema hidráulico que elevaba el misil hasta colocarlo en ángulo de 90° en una base giratoria sobre un dispositivo de lanzamiento, y era remolcado por un tractor.

Los cohetes V, fueron base para el desarrollo de los cohetes balísticos rusos y estadounidenses destinados para uso militar. El programa espacial soviético, por ejemplo, utilizó cohetes derivados del misil balístico R7, utilizados durante la Guerra Fría entre 1959 y 1968. Este tenia una longitud de 34 m, un diámetro de 3 m y un peso de 280 t, impulsado por cuatro motores cohete y alimentados con oxigeno liquido y queroseno.

Los Estados Unidos construyeron cohetes con un calibre de 11,3 milímetros que se podían disparar desde lanzadores simples o múltiples instalados en las alas de los aviones. Su longitud podía ir desde los 76 m hasta los 1,90 m, se estabilizaban con alerones, favoreciendo su precisión. Por ejemplo, el Cohete HVAR, era muy común, tenía 12 cm. de largo, transportaba una cabeza explosiva de unos 21 kilogramos y tenía un alcance de más de 4.570 metros. 

Apoyándose en los logros y avances alcanzados por los científicos pionerios, países como Francia, Japón, China, Brasil, la India y el consorcio europeo a través de la Agencia Espacial Europea (ESA), en las últimas décadas, también han construido cohetes en el marco de un programa espacial en cada país. La ESA por ejemplo, desde 1979, ha empleado en cinco lanzamientos exitosos al espacio, los cohetes Ariane.

Luego de hacer este corto recorrido por la evolución de la cohetería, nos es más fácil reconocer y dar créditos a aquellos científicos que motivados por el animo de hacer ciencia o lograr triunfos militares, abrieron el camino hacia la conquista del universo, ya que, sin un avanzado mecanismo de propulsión, el hombre jamás hubiera conocido la belleza del espacio que nos rodea. 

USOS DE LOS COHETES 

USO MILITAR

El cohete constituye un medio capaz de transportar una carga útil a grandes velocidades de un punto a otro. Como arma un cohete puede transportar un explosivo a grandes distancias en un tiempo lo bastante corto como para tomar al enemigo por sorpresa. El cohete presenta otras ventajas con respecto a los proyectiles: tiene un radio de acción más grande y su trayectoria puede ser controlada. 

Existen cohetes militares de muy variado tamaño, potencia y radio de acción. Los pequeños pueden ser lanzados directamente por los soldados o desde vehículos en movimiento, y suelen ser utilizados para atacar las aeronaves del enemigo. La capacidad de controlar su vuelo también les permite ser usados para atacar objetivos fijos con bastante precisión.

Los misiles de gran tamaño pueden llegar a tener un radio de acción de miles de kilómetros y se utilizan para bombardear las instalaciones introducidas en territorio enemigo sin necesidad de enviar tropas o aviones. Su gran velocidad también dificulta la intercepción. De especial atención son los misiles balísticos intercontinentales . Estos cohetes tienen un radio de acción de decenas de miles de kilómetros y siguen una trayectoria balística que los lleva, efectivamente, fuera de la atmósfera terrestre.

USO CIVIL

Fuera del campo militar, el uso más importante de los cohetes es el de lanzar objetos al espacio exterior, normalmente poniéndolos en órbita en torno a la Tierra. Para este objetivo, el cohete es el único medio disponible. Por una parte, son los únicos vehículos capaces de alcanzar la velocidad necesaria para esta aplicación, y de la otra sólo el cohete es capaz de propulsarse en el vacío del espacio.

Sin embargo, el cohete no deja de ser un medio ineficaz de lanzar objetos al espacio. Debido a su propia naturaleza el cohete habrá siempre de ser mucho mayor que el objeto que tiene que transportar, y eso quiere decir que en un lanzamiento la mayor parte de la energía será utilizada para acelerar el propio cohete y no su carga útil.

En razón del creciente desarrollo y la alta tecnología que involucra, no puede dejarse de lado la cohetería vocacional, conocida también como cohetería amateur.

FUNDAMENTO DE LOS COHETES

Los principales fundamentos de los cohetes son el centro de gravedad y las bolas que se empujan mutuamente.
Estos fundamentos nos dicen que cualquier objeto ó serie de objetos, las fuerzas que solo involucran a esos objetos y a nada más ("fuerzas internas") no pueden mover al centro de gravedad. Un ejemplo sobre esto es: que un astronauta no puede moverse a no ser que sea involucrado algo mas, es decir, si tiene una herramienta y la tira para un lado el se movería al lado contrario.

1.1¿POR QUÉ VUELAN LOS COHETES?

Los cohetes vuelan siguiendo los principios expuestos por Isaac Newton en su famosa Tercera ley del Movimiento: A una fuerza llamada acción se opone otra llamada reacción, de igual magnitud, pero de sentido contrario. Así es como dentro del cilindro del cohete, (que tiene una base cerrada y la otra no) se coloca una carga de pólvora prensada en cuya parte central, a lo largo de su eje, hay un canal hueco. La combustión de la pólvora comienza por la superficie de este canal y se propaga durante un tiempo. Los gases producidos por la combustión presionan en todas las direcciones; pero mientras las presiones laterales de estos gases se equilibran entre sí, la presión sobre el fondo del cohete en que se encuentra la pólvora no tiene presión contraria que la equilibre (puesto que por este lado los gases pueden salir libremente) y empuja al cohete hacia adelante, en la dirección en que éste se colocó en el banco de lanzamiento antes del encendido.

DISTINTOS TIPOS DE COHETES

Americanos

Los cohetes americanos empezaron a construirse a partir de la segunda guerra mundial cuando tropas americanas entraron en Berlin y se llevaron se parte de los ingenieros de allí. 

Los americanos utilizaron como punto de partida el V2, un cohete formado por los rusos, para desarrollar una nueva tecnología militar. 

A diferencia de los rusos, los americanos, confiando en la potencia de sus bombarderos de gran autonomía, al principio no construyeron grandes misiles y prefirieron concentrar sus esfuerzos en el diseño de pequeños cohetes tácticos. Sin embargo, en 1947, también los americanos se dedicaron al estudio de misiles balísticos intercontinentales para estar preparados, en caso necesario, a combatir a los soviéticos.

Surgieron tres proyectos diferentes. El primero fue llamado "Teetotaler" porque no se utiliza alcohol en el carburante; el segundo fue bautizado "Old Fashioned" (viejo estilo) porque se basaba en la vieja V 2; el tercero se denominó Manhattam porque el cohete transportaría una bomba atómica, la criatura del llamado proyecto Manhattan. 

Aparecieron así una serie de cohetes. El primero, simple reelaboración de una V 2, fue llamado Bumper.

Después del programa Bumper el ejército americano construyó el primer misil operativo. El grupo de trabajo estaba dirigido por el ingeniero alemán Werner von Braun. Pero los americanos advirtieron su error en el desarrollo de misiles militares. Para superarlo, nace el programa Atlas. Había comenzado así la era de los grandes cohetes americanos que tendría un posterior e importante desarrollo a finales de 1955, cuando comenzaron los trabajos sobre dos misiles de alcance intermedio: el Thor y el Júpiter.

RUSOS

Los cohetes rusos, al igual que los americanos, empezaron a construirse en la segunda guerra mundial. Hicieron lo mismo que los americano, también fueron a Berlin y raptaron a ingenieros misilísticos. 

Los rusos, soviéticos, temerosos de la potencia americana en los convencionales bombarderos de amplio radio de acción, se dedicaron de inmediato a un programa que, a través del desarrollo de los cohetes a combustible líquido, llevaría a la creación del primer misil balístico intercontinental. Bajo la guía de los ingenieros alemanes, los rusos lanzaron su primer V2 en octubre de 1947 y más tarde, en 1949, lograron realizar un misil más avanzado que llamaron T1.

Cincco años más tarde, en 1954, los rusos construirán ya vehículos de varias secciones, los primeros de una generación de misiles de largo alcance, capaces de llevar sus cabezas atómicas a las bases enemigas a miles de quilómetros de distancia.

Y uno de los cohetes más moderno ruso es el Bulavá. 

CHINOS

Hace más de 500 años, durante el reinado de la dinastía Ming (1368-1644), Wan Hu, un funcionario apasionado por el diseño y la fabricación de cohetes, decidió que era hora de que el ser humano volase como los pájaros. Un buen día se sentó en una silla en la que había instalado dos cometas y 47 cohetes y dio orden a sus 47 ayudantes de que prendieran fuego a los proyectiles. Se produjo una fuerte explosión. Cuando se disipó el humo, Wan y la silla habían desaparecido. El científico probablemente nunca alcanzó las estrellas, pero en su honor hay un cráter en la luna que lleva su nombre.

El intento de Wan -si realmente se produjo- tuvo lugar en una época en que los misiles eran ampliamente utilizados por el Ejército chino. En el Museo Militar Revolucionario del Pueblo, en Pekín, situado en un edificio de estilo soviético en cuyo vestíbulo se eleva una gran estatua de Mao Zedong, hay una buena muestra del dominio que los artificieros tenían de la pólvora y la balística.


El más curioso de los artilugios entre los muchos que fueron utilizados para combatir a los mongoles es el llamado Dragón de fuego despegando de las aguas, considerado el primer cohete de varias etapas de la historia. Consiste en un tubo de bambú con cabeza del animal mitológico, al cual están adosados otros cuatro tubos más pequeños, que al ser encendidos actuaban de propulsores. El ingenio es un precursor del proyectil de varias etapas Larga Marcha 2F, que ha colocado el primer astronauta chino en el espacio, y del cual hay varios modelos a escala.

EUROPEOS

La familia más importante de cohetes europeos está constituida por los Ariane. Desde 1979, se han lanzado cinco tipos de cohetes Ariane desde el puerto espacial de Kourou en la Guayana Francesa.
La versión básica del cohete Ariane-5, llamada Ariane-5 Generic, realizó su primer vuelo en 1997. Pesaba 750 toneladas en el despegue. Tenía capacidad para elevar dos satélites de un peso total de más de seis toneladas para situarlos en una órbita de transferencia geoestacionaria.

Aunque, por lo general, el tamaño de los satélites de comunicaciones está aumentando, todavía existe la necesidad de un lanzador pequeño para colocar otros tipos de satélite en el espacio. Con esta finalidad, la ESA está construyendo un cohete de combustible sólido de bajo coste denominado Vega, de unos 1000 kg.

Y Europa también ha acordado con Rusia lanzar naves Soyuz desde Kourou, el puerto espacial europeo situado en la Guayana Francesa.

CLASES DE PROPULSIONES, COMBUSTIBLE, LÍQUIDOS, SÓLIDOS Y SISTEMAS DE INDICIÓN.

Propulsión química es la más utilizado en los cohetes. El proceso químico que lo alimenta es la combustión de propulsores.

El propulsor químico de un cohete debe de tener, además del combustible, también un oxidante o comburente, es decir, un compuesto químico necesario para hacer quemar el combustible, debido a que el cohete debe volar sobre todo en el vacío del espacio, donde no hay oxígeno.

Los cohetes de propulsión química pueden ser de dos tipos: de propulsor con combustible sólido y de propulsor con combustible  líquido.
En los cohetes de propulsor sólido, el combustible y el oxidante se mezclan conjuntamente bajo la forma de un polvo compacto y solidificado que se acumula en la cámara de combustión adhiriéndose perfectamente a las paredes y dejando un agujero cilíndrico central. Una de las combinaciones más utilizadas para propulsores sólidos es la mezcla de poliuretano, un combustible plástico, con perclorato de amonio como oxidante.

Los cohetes de propulsor líquido llevan el combustible y el oxidante en dos depósitos separados. Los dos líquidos son enviados por medio de una bomba a la cámara de combustión donde, al entrar en contacto, desarrollan el proceso químico que da lugar a un potente flujo de partículas gaseosas. Una de las combinaciones más empleadas para los cohetes de propulsor líquido es la de hidrógeno líquido con oxígeno líquido.

Y el sistema de ignición es un sistema de lanzamiento que tiene un dispositivo de seguridad extraible con el interruptor de lanzamiento y utiliza un interruptor de lanzamiento que vuelve a la posición "off" cuando se ha lanzado el modelo. 

HISTORIA DE LA CARRERA ESPACIAL

ORÍGENES

Al término de la segunda guerra mundial, los científicos y la tecnología de los cohetes de los alemanes pasaron a manos de los Estados Unidos y de la Unión Soviética, en este mismo instante se abrió la posibilidad de una competencia de contornos dramáticos entre estas dos naciones para lograr la supremacía. El enfrentamiento de estas potencias se desarrolló gracias a varios factores, como la política, entendiendo como sistema de gobierno e ideologías políticas distintas; orgullo nacional y el significado del espacio desde el punto de vista militar. Todo esto enmarcado en un ambiente de tensión mundial, que llamamos Guerra Fría. Esta guerra se produjo en el siglo XX, desde 1948 hasta el fin de la URSS, entre Estados Unidos y la Unión Soviética, y fue la originaria de la segunda guerra mundial. Fue así, como los proyectos de viajes espaciales se convirtieron en materias de primera prioridad. Los organismos internos de ambas potencias, sus fuerzas armada, sus pueblos y sobre todo sus científicos, se dedicaron, exclusivamente, a los temas relacionados con la conquista del espacio.

Los primeros científicos que empezaron a hablar de cohetes, como vehículos espaciales, fueron los alemanes Werner Von Braun y Donberger que fueron los que crearon el cohete de combustible líquido V2, misil que podía lanzar una carga de una tonelada a una distancia de 320 km.

Cuando Alemania llegó a la ruina, Estados Unidos y Rusia, desmantelaron los cuarteles enemigos, llevando se todo lo que necesitaban, para el avance científico. Gracias a esto Estados unidos se apoderó de archivos secretos de 13 años de Von Broun, esto hizo que este se fuera a Norteamérica con más de 500 miembros de personal y con su familia, para proseguir sus investigaciones.

Por su parte, la Unión Soviética, comenzaba a elaborar satélites con la ayuda de seis mil alemanes, capturados, junto a ingenieros soviéticos. El principal científico de este país, fue Friedrich Tsander, quién al morir entregó el liderazgo a Serguei Karoliov, personaje que se preocupó de llevar a cabo el programa espacial de su nación.

PRIMERAS MÁQUINAS Y COHETES

SATÉLITES

En la mañana del 4 de Octubre de 1957 el mundo recibió una de las noticias más impactantes del siglo XX: por primera vez en la historia de nuestra civilización se logró enviar un artefacto al espacio exterior. El nombre del aparato enviado era Sputnik I que se convirtió en el primer satélite artificial creado por la humanidad. Lo increíble era que dicho satélite alcanzaba a duras penas el tamaño de un balón de baloncesto, y pesaba solo 183 libras, alcanzando una órbita elíptica alrededor de la Tierra en 98 minutos.

El impacto que tuvo el Sputnik I sobre el desarrollo tecnológico en el resto del siglo XX es más que importante: se inició la carrera por el espacio que tendría su culminación a fines de la década de los 80´s. La entonces Unión Soviética había vencido a los Estados Unidos de Norteamérica en la lucha por colocar el primer satélite artificial, ahora la meta era ver quién colocaba al primer ser vivo en el espacio.

Después de esto apareció una lucha entre dos grandes potencias: Estados Unidos y la Unión Soviética. Dicha lucha implicaba aspectos políticos, económicos, culturales, deportivos y militares. Precisamente, luego del desarrollo de las bombas atómicas el poseer un satélite artificial implicaba tener la posibilidad de lanzamientos de misiles aire - tierra desde satélites artificiales, el Sputnik I creó en los países occidentales el temor creciente de una guerra nuclear sin escalas desde el cielo. Más tarde, la Unión Soviética, enviaron el segundo satélite artificial: el Sputnik 2 que llevaba un ser vivo, una perra llamada Laika.

Más tarde, nuestro país, puso en órbita su primer satélite, el Intasat. Desde entonces han sido otros cinco pájaros los que hemos lanzado al espacio. A principios de los 90 fueron los dos primeros Hispasat, a los que se dio una aplicación comercial que, entre otras cosas, permite ver partidos de fútbol de cualquier ciudad española en el punto del planeta que se quiera. El siguiente lo hicieron profesores y alumnos de la universidad politécnica de Madrid, al que siguió el Minisat 01 y, hace menos de un año, el último Hispasat.

COHETES

La tecnología necesaria para la exploración espacial estuvo disponible con la construcción de los primeros cohetes. Permiten poner en órbita satélites artificiales para estudio tanto de la Tierra como del espacio exterior. También permiten el envío de astronautas al espacio exterior. Desde los antiguos chinos, que inventaron la  pólvora, se hacen experimentos con cohetes.

Pero fueron Pedro Paulet (Perú), Robert Hutchings Goddard (EE.UU.), Konstantin Tsiolkovsky (Rusia) y Hermann Oberth (Alemania) los pioneros en la concepción de cohetes. Estos científicos hicieron que la ciencia astronáutica diese sus primeros pasos.

Pedro Paulet diseñó y construyó el primer motor cohete en 1897. El motor pesaba 2.5 kilogramos, tenía un empuje de 200 libras, experimentaba 300 explosiones por minuto y estaba impulsado por combustible de propelente líquido; un componente formado por peróxido de nitrógeno y gasolina. 

El primer cohete de carburante líquido por Goddard y lanzado en 1926, cerca de Auburn en Massachusetts

y se llamaba Nell que alcanzó una altitud de 12,5 metros en un vuelo que duró unos 2 segundos. Este cohete media 3 metros de altura. Para que pudiera conseguir un vuelo estable sin necesidad de aletas, el pesado motor estaba situado en la parte superior, alimentado por líneas que salían desde los depósitos de combustible llenos de óxido líquido y de gasolina, localizados en la parte inferior del cohete.

Uno de los primeros cohete de carburante sólido fueron los V2 creados por el ejercito alemán y fue un arma de amenaza. Debido a que estos misiles volaban mucho más rápidos y más altos que cualquier aeroplano, los británicos no tenían forma de interceptarlos t bombardear sus bases de lanzamiento, ya que los V2 usaban lanzaderas móviles.

Y el primer cohete con un ser humano fue la nave Vostok 1, creada por la Unión soviética y tripulada por Yuri Gagarin. Este cohete hizo, con Yuri Gagarin, un vuelo que coonsistía en una sola órbita a la Tierra a una altitud de 315 km. La carga de la nave incluía equipamiento de soporte vital, radio y televisión para monitorizar las condiciones del cosmonauta.

El vuelo fue totalmente automático pero Gagarin tenia un sobre con el código numeral por si tenía que tomar el control manual de la nave.

El modulo de equipamiento no se separó de la capsula al final de la misión, por algún problema técnico, y acabó probocando una situación crítica, al quemarse en la reentrada. 

Haciendo que Gagarin terminara descendiendo en paracaidas.