Una de los esfuerzos y logros que el ser humano ha realizado en su existencia, es la exploración del espacio. Una parte de lo increíble de este fenómeno es la complejidad. La exploración del espacio es complicado porque hay muchos problemas que resolver y muchos obstáculos que salvar. Hay ciertas cosas a tener en cuenta, como el vació del espacio, problemas de calentamiento, la dificultad de la reentrada, problemas de órbita, radiaciones solares y cósmicas, etc.
El mayor problema de todos, es reunir toda la energía para simplemente levantar una nave del suelo. Aquí es donde entran los cohetes. Los cohetes son por un lado, tan simples, que puedes construir un cohete casero y hacerlo volar tú mismo de una forma bastante barata. Por otro lado, los cohetes y sus sistemas de combustible son tan complicados, que solo unos pocos países han puesto a gente en órbita.
Cuando la mayoría de las personas piensan en motores o dispositivos mecánicos similares, piensan en la rotación. Por ejemplo, un motor de gasolina produce energía rotacional para mover las ruedas. Un motor eléctrico produce energía rotacional para mover un ventilador o girar un disco. Un motor de vapor se usa para lo mismo, como muchas turbinas de gas.
Los cohetes son fundamentalmente diferentes. Son dispositivos de reacción. Los principios básicos para hacer funcionar un cohete es el famoso principio de Newton que dice que “A cualquier reacción, hay una reacción igual y opuesta”. Un cohete lo que hace es lanzar masa en una dirección y se beneficia de la reacción que ocurre en la otra dirección como resultado.
El concepto de “lanzar masa y beneficiarse de la reacción” puede ser difícil de coger al principio, porque no es lo que parece que está pasando. Los cohetes parecen ser todo llamas, ruido y presión… no algo que “lanza cosas”.
Para comprenderlo, tenemos el ejemplote un globo, el cual cuando inflamos y luego soltamos, volará por toda la habitación antes de quedarse sin aire, por lo que habrás creado de alguna manera un “cohete”. En este caso, lo que está siendo lanzado, son las moléculas de aire que están dentro del globo. Mucha gente piensa que las moléculas de aire no pesan nada, pero la verdad es que si. Cuando son lanzadas fuera de la boquilla del globo, el resto de dicho globo reacciona en la dirección opuesta.
Acción y reacción
Imagina el siguiente escenario: Tienes puesto un traje espacial y estás flotando en el espacio al lado del Space Shuttle y un par de satélites, y tienes una pelota de tenis en la mano. Si lanzas la pelota, tu cuerpo reaccionará moviéndose en la dirección opuesta de la bola. Lo que controla la velocidad de tu cuerpo al alejarse, es el peso de la pelota que lanzas y la cantidad de aceleración que aplicas al hacerlo. La masa multiplicada por la aceleración es fuerza (F=MxA). Cualquier fuerza que apliques a la pelota, será igualada por cualquier fuerza de reacción similar aplicada a tu cuerpo.
Digamos que la pelota pesa 1 kilo (solo para el ejemplo), y tu cuerpo más el traje espacial pesa 100 kilos. Lanzas la pelota a una velocidad de 10 kilómetros por hora. Lo que estamos haciendo es acelerar la pelota de 1 kilo con tu brazo para que obtenga una velocidad de 10 kph. Tu cuerpo reacciona, pero pesa 100 veces más que la pelota de tenis. Por ello, se aleja proporcionalmente a la velocidad de la pelota, que sería a 0,10 kph.
Si quieres generar más potencia de la pelota, hay dos opciones: aumentar la masa o aumentar la aceleración. Puedes subir el peso de la pelota o tirar un mayor número de pelotas una detrás de otra (aumentar la masa), o lanzar la pelota más rápidamente (aumentar la aceleración). Pero eso es todo lo que puedes hacer.
Un cohete es generalmente el lanzamiento de masa en la forma de gas de alta presión. EL dispositivo lanza la masa de gas en una dirección en orden de obtener una reacción en la dirección opuesta. La masa viene del peso del combustible que el cohete quema. El proceso de quemado acelera la masa de combustible con lo que sale de la abertura del cohete a alta velocidad.
El factor donde el combustible se convierte de un sólido o líquido a un gas cuando se quema, no cambia la masa. En artículos siguientes, hablaremos del combustible que utilizan los cohetes y su proceso de quemado.
