Viaje al espacio en cuatro motores

Crédito imagen: Graham Murdoch | Visto en Popular Science.

Esta es la clase de proyecto que sabes que quizás no veas realizar mientras vivas, pero que te hace disfrutar como cuando leías la saga Fundación. Todos sabemos que la crisis (o el sentido común) hizo que Obama se cargara el “ambicioso” programa Constellation de Bush, que pretendía llevar al hombre a Marte en cuestión de décadas. Y es que poner un kilo de carga útil en órbita sigue siendo carísimo con nuestros viejos cohetes químicos.

Desde los tiempos en que Goddard lanzó su primer cohete de propelente líquido y hasta nuestros días, el concepto técnico de la propulsión necesaria para abandonar el campo gravitatorio terrestre no ha variado demasiado. Ciertamente tenemos un nuevo enfoque “económico” de la mano de Virgin Galactic y su primera fase de vuelo aviónico + segunda fase cohetal, pero a esta idea tampoco se la puede llamar revolucionaria.

Sin embargo ahora, los ingenieros de la NASA proponen algo novedoso que podría ahorrar millones de dólares en propelentes, mejorar la seguridad de los astronautas y elevar la frecuencia de los lanzamientos.

¿Cómo? Usando cuatro motores: motor lineal + motor a reacción + scramjet + cohete.

La idea sería fabricar una pista de tren de 3,2 kilómetros de longitud y usarla como pista de despegue, o como también se la conoce: una catapulta magnética. Este maglev sería el primer motor y se usaría para acelerar la nave en su fase inicial (en un motor lineal la propia vía imantada es el motor).

Para que la catapulta electromagnética acelerase a la nave de 0 a 1.770 Kmh (mach 1,5) en solo 60 segundos, la instalación tendría que contar con su propia central eléctrica, la cual debería ser bastante grande ya que se necesita suministrar 240.000 caballos de potencia.

Una vez que la nave alcanza esa velocidad supersónica, el piloto activaría unos motores turbojet similares a los de un caza de combate (los segundos del pack) y la nave se despegaría de los raíles. Cuando la nave alcance en vuelo la velocidad de Mach 4, la entrada de aire a los motores sería lo bastante rápida como para comprimirlo, calentarlo a 1.650ºC y encender el hidrógeno de la cámara de combustión, produciendo miles de kilos de empuje. Ese sería el tercer motor: el scramjet.

Según la nave se acercase a la órbita – viajando ya a Mach 10 – el aire comenzaría a escasear, por lo que el scramjet dejaría de generar empuje. Aquí es donde el modulo espacial se dividiría del avión. El primero proseguiría hacia el espacio, y el segundo daría media vuelta y regresaría al suelo para volver a ser reutilizado. Una vez separada, la nave espacial activaría sus clásicos cohetes de propelente químico (los cuartos del lote).

Y claro, una vez que la nave espacial libera su carga en el espacio, esta también reingresa en la atmósfera y baja planeando hacia el lugar de lanzamiento. En 24 horas, tanto la nave scramjet como el módulo espacial están listas para otro lanzamiento.

Básicamente toda la tecnología existe ya, ahí tenemos funcionando trenes Maglev, y aviones scramjet como el NASA X-43. Así que, ¿por qué no intentarlo? Con algo así, la NASA podría lanzar hoy un carguero de 4.500 kilos, y al día siguiente una misión tripulara hacia la luna, empleando una fracción del propelente que necesitan nuestros cohetes actuales.

Ok, tal vez la NASA no quiera invertir en esto a corto plazo, pero al menos sobre el papel todo son ventajas. Menos consumo, menos contaminantes, menos demoras y más económico.

Salvo que los ingenieros pongáis pegas que se me escapan, a mi la idea me ha convencido.

Lo vi en Popular Science

34 Comentarios

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Gouki

El futuro esta en un vehiculo scramjet con propulsion quimica para llegar a orbita, y si surge alguna sorpresa con algun reactor de fusion, con propulsion mediada por fusion en vez de propulsion quimica. El primer caso es el Skylon.

Maikelnai

Completamente de acuerdo, por eso puse (o el sentido común) cuando hablaba de Obama. De todos modos entrecomillo lo de “ambicioso” para darle algo de ironía al asunto. Precisamente ayer leía algo el El Ladrón de Cerebros de Pere Stupinya en ese sentido, lo de Bush era algo irreal. Ahora mismo con robots se hace ciencia más barata y menos peligrosa.

Gouki

No estoy de acuerdo. El final ultimo de un programa espacial debe ser expandir a la humanidad en el espacio. Y con robots para hacer ciencia no vamos a ningun sitio.El nuevo rumbo de la NASA si lleva a colonizar el espacio.

Gouki

Ciertamente. Poner a 4 personas sea en la Luna o en Marte por muchos miles de millones, y necesitando 15-25 años no es nada ambicioso, menos si no das dinero.
Menos mal que Obama ha puesto las cosas en buen camino.

BernardoBernardo

Como con el transbordador, la complejidad hará que la probabilidad de avería sea muy grande. Lo veo como otro elefante blanco.

AlejandroAlejandro

Me gustaría comentar que el coste real de un lanzamiento no consiste en alcanzar una altura ya que el punto en equilibrio con la tierra es el infinito. El problema es conseguir acelerar un cuerpo de gran masa para crear una órbita geoestacionaria o similar. Se necesita una aceleración centrifuga-centrípeta capaz de compensar la gravitatoria. Por lo tanto la mayor parte del combustible se gasta en dar “vueltas” a la tierra hasta conseguir ese equilibrio (que es función de la distancia al centro de masas de la Tierra, si). Alcanzar altas velocidades dentro de la atmósfera es perder energía en rozamiento con la atmósfera. Espero que sirva de algo la reflexión. Me encanta este blog. Un saludo

JorgeJorge

Efectivamente, el asunto no es llegar a cierta altura, sino dar a tu payload un aumento de velocidad de 7 km/s. La mayor parte de la masa de combustible, sin embargo, no se gasta en dar vueltas a la Tierra, sino en el despegue: Es una consecuencia de la rocket equation que el mayor gasto está al principio, cuando la nave pesa más. Además, para reducir las pérdidas por gravedad, quieres que el motor del primer estadio no sea necesariamente el más eficiente, sino el que produce más aceleración. Eso contribuye más a que la mayoría de combustible se queme al principio.

Sobre la idea del tren y el avión y tal… ¿qué clase de velocidades alcanzarían? Porque si entre el tren y el avión llegasen a poner a la nave a la velocidad del sonido, estaríamos hablando de sólo el 5% del delta-v necesario para ponerte en LEO. Un tren de estos es más útil en la luna, donde como no hay atmósfera puede alcanzar mayores velocidades, y la gravedad a batir es menor. :)

facundofacundo

Un maglev es mucho más un cañón con rieles magnéticos que “un tren de estos”. Las velocidades están bien descritas en el artículo: mach 1.5 al terminar el maglev, mach 4 la etapa de avión, y mach 10 la del scramjet. Eso es 10 veces la velocidad del sonido antes de entrar a la etapa de cohete.

txeiktxeik

Todo ésto aprovechando la excelente rampa de lanzamiento del Kilimanjaro, con el primer motor situas la nave a 6 Km de altura.

carguacargua

Si en alguna de las misiones anteriores hubiesen dejado una cuerda atada en la luna, ahora podrían subir y bajar por ella ahorrándose el combustible, si es que las soluciones simples y económicas existen, solo que no se aplican. ;)

kronosreykronosrey

Jeje pedazo cuerda… hace unos años leí por ahí también la teoría del ascensor.

JaviJavi

Si, pero en vez de a la luna, mejor a algún satélite geoestacionario, así no se te enrolla en la tierra.

apartofmyuniverseapartofmyuniverse

La idea es interesante pero a primera vista parece demasiado complicada, 4 motores diferentes pueden generar una infinidad de problemas.

¿Qué pasaría si alguno de los motores no funcionase y no lograse entrar en órbita?.

Como tormenta de ideas no está mal pero no la veo práctica.

jotajota

La idea falla desde el primer motor
no se puede alcanzar una velocidad match 1.5 al nivel del mar y encima sobre railes
si alcanzase esa velocidad el rozamiento del aire a esa altura derretiria cualquier metal

Gouki

Las temperaturas alcanzadas a Match 1.5 distan mucho de fundir todos los metales.

+1 (0 Votos)
jotajota

hombre, no se va a convertir en liquido pero el metal de la superficie perderia todas sus caracteristicas y fallaria

PiperrakPiperrak

ademas ya hay vehículos terrestres impulsados por cohetes que alcanzan velocidades cercanas a 1,5 veces la velocidad del sonido.
Eso si, no veo muy viable económicamente la construcción de una catapulta magnética con las prestaciones que se le piden.

jotajota

@Maikelnai pero hay friccion con el aire no? digo yo
@http://www.youtube.com/watch?v=TYEtQGLzvkI&feature=related es lo maximo yo creo(por el momento xD

0 (0 Votos)
edcachedcach

Cualquier caza militar moderno es capaz de viajar entre match 1 y 2. Además un misil supersónico actual alcanza hasta match 3 a pocos metros sobre el mar (ya que se suelen usar como misiles anti-buque).
Osea que de derretir metales ni hablar.

Saludos

DarkSapiens

Vaya, estaba ausente cuando se publicó esta entrada en su momento y no la he visto hasta ahora.

Yo también le veo la pega de la complejidad, pero no porque pueda fallar uno de los cuatro motores en el despegue, sino por otra bien distinta: los costes de desarrollo. En mi opinión, juntar todas esas tecnologías diferentes en un mismo vehículo funcional se llevaría una cantidad de tiempo, pruebas y dinero bastante mayor que otras opciones.

Como Gouki en el primer comentario, de momento me decantaría por algo como el Skylon, que parece que va a empezar a recibir fondos del gobierno de UK el año que viene.

Saludos!

Gouki

Lo malo es que lo dado equivale a una gota en el mar. El Skylon necesitaria unos cuantos miles de millones de euros :(

La unica diferencia entre el Skylon y este de la entrada es la parte del maglev, las otras son iguales. Y la parte del maglev puede sacar experiencia de los proyectos de trenes magneticos ya existentes y en proyecto. La parte complicada es la del scramjet. Asi que no veo un incremento demasiado alto de complejidad. Por lo menos a primera vista.

Saludos

AlbertoAlberto

Sinceramente, lo único que veo viable a largo plazo como han dicho es un ascensor espacial, pero para ello hay que subir un montón de kilos a órbita o tener una colonia estable en la luna donde fabricar y ensamblar componentes.
Lo más barato va a ser desempolvar los viejos Apolo y fabricarlos en serie. Una vez arriba las posibilidades son infinitas.

SimonSimon

Lo mas viable un ascensor orbital??? eso si es tecnicamente dificl, y aun no sabemos como hacerlo funcionar, que tipo de mecanismo necesitas para subir toneladas de peso a kilometros de distancia, soportando vientos y cambios de temperatura extremos, como mantienes “el piso de arriba” en orbita geoestacionaria? necesitara motores.
Lo unico que tenemos del ascensor orbital es que se podria usar nanotubos de carbono, punto no hay mas, y una pregunta, cuanto cuesta el kilo de nanotubos de carbono??? como lo montaremos desde arriba a bajo? desde abajo arriba??? como???? automontable???? aun asi necesita velocidad para igualar la rotacion terrestre y mantenerse recto, maniobralidad para luchar contra los vientos, cuanto tiempo duraria el viaje?? enserio, mejor una idea que por ahora es solo un sueño, contra la combinacion de tecnologias que salvo el scramjet, son todas probadas y “seguras” este modelo de nave cambia el despege vertical, por el orizontal, reduciendo drasticamente la necesidad de combustible , una pregunta cuantas etapas que se queman en la reentrada tiene los cohetes actuales??? cuantos motores??? sabeis que no todos son iguales? Bueno vale estas preguntas ya no son como antes que ahora los cohetes han sido simplificados, y la mayoria de las etapas son “re-utilizables”, pero nadie leyo que con este tipo de nave se podria mandar a dos naves con una diferencia de 24 horas, una robotica con material/viveres/combustible extra y la otra tripulada, eso si nos ayudaria a llegar mas aya de la luna, aunque soy partidario de explorar el espacio desde el salon de mi casa, la robotica ya nos puede poner ayi sin tener que cargar una nave con agua comida y oxigeno.

miguel angel andres quintialmiguel angel andres quintial

porque no un globo estratosferico y hacer el lanzamiento a 30 kilometros de altura … lento pero seguro ademas de barato…

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