Lección 02b

11/09/2013
MOTORES COHETE
Espacialidad PA
Juan Manuel Tizón Pulido (Teoría)
[email protected]
Departamento de Motopropulsión y Termofluidodinámica
Lección 2b: Evolución histórica, estado actual y perspectivas futuras
• Repaso histórico
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Estudio históricos y pioneros
Los primeros lanzamientos GMII
La carrera espacial
La explotación del espacio
Turismo espacial
• Algunos datos sobre sistemas de propulsion
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Los primeros motores, V2, RD 170, ..
Los motores del proyecto Apollo, F1, J‐2
Motores modernos, SSME, Voyager
Desarrollos modernos, motores eléctricos, scramjet…
© J. M. Tizón
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Antigüedad
Arquitas de Tarento (siglo V a. d. C.)
Fue el primero en adecuar la geometría a la mecánica y en solucionar el problema
de la duplicación del cubo, hizo descubrimientos sobre la polea y un autómata
llamado: La Paloma Volante, un pequeño artilugio de madera, parecido a una
paloma, que era impulsado por vapor contenido en su interior, es el primer
dispositivo conocido que usó los principios de la propulsión de manera premeditada,
aunque no se trataba de un resultado con respaldo científico (hay que esperar a que
Newton enuncie sus leyes).
Herón de Alejandría (siglo I d. C.)
Físico y matemático griego que vivió en Alejandría. Destacó, como cultivador de las
ciencias aplicadas convirtiéndose, en la época tolemaica, el científico más ilustre
después de Claudio Tolomeo. Su mayor logro fue la invención de la primera
máquina de vapor, conocida como eopila, y la Fuente de Herón, cuya aplicación
práctica en los templos le granjearon el pseudónimo de El Mago. La eropila
consistía en un recipiente que contenía agua y que después de ser calentado
giraba rápidamente sobre un eje soporte impulsado por el vapor de agua que se
expelía por sendas toberas contrapeadas. Herón fue autor de numerosos tratados
de mecánica, atribuyéndosele el primer libro de robótica de la historia y la
descripción de numerosos aparatos como el teodolito o el odómetro.
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Precedentes
Wu Tsung Ching Yao
Literalmente "Colección de las técnicas militares más importantes" fue un compendio
militar chino escrito en 1044. El libro cubre una amplia gama de temas, desde
buques de guerra a diferentes tipos de catapultas.
Aunque el filósofo Inglés y fraile Roger Bacon fue el primer occidental en describir los
ingredientes de la pólvora negra, el Wu Tsung Ching Yao fue el primer libro de la
historia en registrar las fórmulas escritas para formulaciones de pólvora negra con
salitre, azufre y carbón.
Isaac newton (1642-1727)
Newton describió las leyes de la mecánica, en su obra Philosophiæ Naturalis
Principia Mathematica (1687) enunció la Ley de la Gravitación Universal, estudió la
fuerza existente entre la Tierra y la Luna y describió las leyes físicas que rigen el
movimiento de los cuerpos. Además hizo aportaciones fundamentales en terrenos
dispares como el de la óptica o el calculo diferencial.
La primera aplicación del principio de acción-reacción, sin embargo, no se debe a
Newton, sino a un amigo suyo, Willian Grevesande que en una obra dedicada a los
trabajos de éste ilustra la tercera ley mediante un carro impulsado por un chorro de
vapor a través de una tobera convergente, el denominado, erróneamente, Carro de
Newton.
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Antecedentes
William Congreve (1772-1828)
Las guerras libradas entre la Compañía Británica de las Indias Orientales y el reino
de Mysore en la India hizo uso de cohetes como un arma. Después de la guerra,
varios cohetes de Mysore fueron enviados a Inglaterra, y desde 1801, William
Congreve llevó a cabo un programa de investigación y desarrollo en laboratorio. La
primera demostración de cohetes de combustible sólido fue en 1805. El cohete
Congreve típico constaba de un cuerpo cilíndrico metálico y una punta u ojiva cónica
también de metal. En el interior del cilindro se atacaba la pólvora que se prendía
mediante un sistema de mecha. La camisa metálica poseía en el costado una guía
ajustada a la plataforma de lanzamiento y, finalmente, para afinar la puntería una
cola que estabilizaba el vuelo. Los cohetes fueron utilizados con efectividad durante
la guerra napoleónica y la Guerra de 1812 .
Karl Gustaf Patrik de Laval (1845 - 1913)
Fue un prestigioso ingeniero sueco que realizó aportaciones en el campo de las
turbinas de gas y la industria láctea.
En 1882 presentó su concepto de una turbina de vapor de impulso y en su mejora
desarrolló una boquilla para aumentar la velocidad del chorro de vapor a velocidad
supersónica. La boquilla, ahora conocida como tobera de Laval, es una tobera
convergente – divergente que se utiliza en los modernos motores a reacción.
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Siglo XIX
Alfred Nobel (1833-1896)
Nació en una familia de ingenieros; a los nueve años de edad su familia se trasladó a
Rusia, donde él y sus hermanos recibieron una esmerada educación en ciencias
naturales y humanidades. En 1863 consiguió controlar mediante un detonador las
explosiones de la nitroglicerina (inventada en 1846 por el italiano Ascanio Sobrero) y
en 1867 consiguió la dinamita. Aún produjo otras invenciones en el terreno de los
explosivos, como la gelignita (1875) o la balistita (1887). Nobel patentó todos sus
inventos y fundó compañías para fabricarlos y comercializarlos.
Paul Vieille (1854-1934)
Graduado de la Ecole Polytechnique , fue un químico francés e inventor de los
propulsantes basados en nitrocelulosa en 1884. La nueva pólvora sin humo era tres
veces más potente que la pólvora negra para el mismo peso y prácticamente sin
residuos de combustión. Paul Vieille pronto se convirtió en director de la "Laboratoire
des central Poudres et Salpetres" en París, donde había desarrollado su
investigación. Su invento fue seguido ampliamente dentro de un corto período de
tiempo por todas las grandes potencias militares. Vieille recibió el Premio de Leconte
en 1889 en reconocimiento a su descubrimiento.
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Pioneros
Konstantin Tsiolkovsky (1857-1035)
En 1903 publica su estudio teórico de combustibles para cohetes y propone el uso
de hidrógeno líquido y oxígeno líquido como propulsantes. Reconocido como el
padre de la astronáutica, este maestro autodidacta de escuela elaboró las teorías
que mostraron por qué los cohetes son necesarios para los viajes espaciales. Dijo
que los combustibles líquidos y etapas múltiples probablemente serían las técnicas
de propulsión más eficientes. A él se debe el desarrollo de la Ecuación de Cohete
que relaciona la velocidad que adquiere el vehículo con las características
propulsivas del motor.
Robert H. Goddard (1882–1945)
Fue uno de los pioneros en el campo de los cohetes. Aunque su trabajo en este
campo fue revolucionario, a menudo fue ridiculizado por sus teorías, que estaban
muy por delante de su tiempo. Recibió poco reconocimiento durante su vida, pero
actualmente es reconocido como uno de los padres de los cohetes espaciales.
En 1919 publica un documento de 69 páginas sobre sus actividades de
investigación, titulado “Un método para alcanzar altitudes extremas”.
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Pioneros
Motor cohete de propulsante líquido (1926)
Goddard lanzó el primer cohete de combustible líquido el 16 de marzo de 1926, en
Auburn. En la entrada de su diario recogió: "El primer vuelo con un cohete usando
propulsantes líquidos se realizó ayer en la granja de la Tía Effie." El cohete, que se
denominaba "Nell“, funcionaba con gasolina y oxigeno y tenía el tamaño de un brazo
humano, se elevó apenas 12 metros durante un vuelo de dos segundos y medio,
aunque sería una importante demostración de que los propulsores de combustible
líquido eran posibles y el primer vuelo de un motor cohete de propulsante liquido.
Experimentos en Alemania (1930)
Miembros del Verein für Raumschiffahrt hacia 1930. Se trataba de una
sociedad de aficionados para el desarrollo y construcción de sistemas que
posibilitaran la exploración espacial. Durante los primeras años de la
década de los 1930 realizaron numerosos experimentos con cohetes cada
vez mas potentes llegando a alturas superiores al kilometro.
El hombre que está a la derecha del cohete es Hermann Oberth, los dos
de blanco son Rudolf Nebel y Klaus Riedel, el del sombrero Franz Ritter y
el joven de la derecha es Wernher von Braun, por entonces un simple
ayudante.
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Precursores
Hermann Oberth (1894-1989)
El libro de Hermann Oberth "El cohete en el espacio interplanetario", escrito en 1923,
provocó no pocas vocaciones entre profesionales y aficionados. Formó parte de un
grupo de aficionados del cohete, Verein für Raumschiffahrt (Sociedad del vuelo
espacial), que habían tomado su libro como inspiración, y actuaba como un mentor
para los entusiastas que había creado. Más tarde ayudó en la investigación en
tiempos de guerra con cohetes en Alemania, y en 1955 se unió al equipo de Arsenal
Redstone Estados Unidos.
Theodore von Karman.(1881-1963)
Estudio ingeniería en Budapest y se graduó en 1902 incorporándose al grupo de
Ludwig Prandtl en la Universidad de Göttingen, Disconforme con los eventos que se
suceden en Europa, en 1930 acepta la jefatura del Guggenheim Aeronautical
Laboratory en el Instituto Tecnológico de California (GALCIT) emigrando a Estados
Unidos. En 1936, junto con Frank Malina y Jack Parsons, funda la empresa Aerojet y en
1944 junto con otros que trabajaban en el GALCIT fundan el Jet Propulsion Laboratory
(JPL). Colabora en el establecimiento de numerosas entidades como el AGARD, ICAS,
o VKI. Su trabajo en aeronáutica y astronáutica conlleva importantes contribuciones a la
mecánica de fluidos, la teoría de turbulencia, el vuelo supersónico, las matemáticas en
ingeniería y la estructura de aviones.
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Tecnología
Lanzamiento de prueba de un A-4 en Peenemünde, en el verano de 1943. El A-4
fabricado en serie pasó a denominarse V-2 (Vergeltungswaffe Zwei, "Arma de Represalia
2"), el primer misil balístico de la historia. En los últimos meses de la guerra fueron
lanzados más de 4300, la mayor parte de ellos contra las ciudades de Amberes y
Londres, que causaron la muerte de un número estimado de 7.250 personas. Además las
V-2 se producían en la gran fábrica subterránea Mittelwerk, que utilizaba como mano de
obra esclava a prisioneros provenientes del campo de concentración de Buchenwald,
Fotografía de 1956 en la que aparecen los directores del programa de desarrollo de
misiles para el ejército estadounidense. El que está en primer término es Hermann
Oberth. Sentado en la mesa, detrás de él a su izquierda Wernher von Braun, antiguo
discípulo suyo y en aquella época su jefe (era el director del programa). Los otros
dos civiles son el doctor Ernst Stuhlinger, sentado a la derecha de Oberth, y el doctor
Robert Lusser, de pie detrás de Von Braun, ambos alemanes y colaboradores de Von
Braun desde los tiempos de Peenemünde. El militar es el general estadounidense
Holger Toftoy
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Posguerra
Wernher von Braun (1912-1977)
A la edad de 20 años W. Von Braun fue contratado como primer empleado civil del
ejército alemán en la investigación de cohetes y a los 25 años se convirtió en el
director técnico de este tipo de investigación en Alemania. Presidió el desarrollo del
cohete V-2. Después de la guerra se trasladó a los EE.UU. Von Braun se convirtió en
el director del Centro de Vuelo Espacial Marshall de la NASA y el principal diseñador
del Saturno V,3 que durante los años de 1969 y 1972 llevarían a los estadounidenses
a la Luna.
Operación Paperclip
La Operación Paperclip (originalmente Operación
Overcast) fue el nombre en clave de la operación
realizada por el Servicio de Inteligencia y Militar de
los Estados Unidos para extraer de Alemania
científicos especializados en las llamadas Armas
Maravillosas del Tercer Reich.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Project_Paperclip_Team_at_Fort_Bliss.jpg
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URSS
Valentin Glushko (1908-1989)
Un ingeniero soviético de origen ucraniano fue uno de los principales diseñadores de
naves espaciales y cohetes soviético. En 1946 se convirtió en el jefe de diseño de su
propia oficina, que jugaría un papel destacado en el desarrollo de motores de
cohetes en la Unión Soviética.
Sergei Korolev (1906-1966)
Creció en Odesa, actual Ucrania, y se formo en el campo de la aeronáutica de una
forma un tanto ecléctica obteniendo sus ultimas cualificaciones al abrigo de los
programas de formación acelerada comunistas. Fue capturado durante las purgas
estalinistas de 1938 y pasó seis años en un gulag siberiano. Después de su
liberación se convirtió en diseñador de cohetes y fue una figura clave en el desarrollo
del programa ICBM ruso. Como diseñador principal del programa espacial soviético,
supervisó los programas Spútnik 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.
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La Era Espacial
Sputnik (1957)
Marcó el comienzo de la era espacial el 4 de octubre de 1957.
El Sputnik 1 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.
Y Laika (1957)
Como se sabía poco sobre los efectos que los vuelos espaciales podían producir
sobre los seres vivos en el momento de la misión de Laika, y la tecnología de
suborbital no se había desarrollado todavía, no había ninguna expectativa de que
Laika sobreviviera. Algunos científicos creían que los humanos no podrían sobrevivir
al lanzamiento o a las condiciones del espacio exterior, por eso los ingenieros de
vuelos vieron a los vuelos de animales como los precursores necesarios para las
misiones humanas. A sabiendas enviado a su muerte, Laika sobrevivió en órbita
durante varias horas antes de sucumbir al estrés y sobrecalentamiento.
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La Carrera Espacial
Explorer 1
William Pickering, James Van Allen y Wernher von Braun mostrar un modelo del
primer satélite estadounidense, el Explorer 1, en una conferencia de prensa de 01 de
febrero 1958. Explorer 1 descubrió lo que sería conocido como los cinturones de
radiación de Van Allen.
Yuri A. Gagarin (1934-1968)
Como teniente de la fuerza aérea, Gagarin fue seleccionado en el primer grupo de
cosmonautas soviéticos. El 12 de abril de 1961, Gagarin se convirtió en el primer ser
humano en viajar al espacio en la nave Vostok 1. La nave espacial de las Vostok
estaban formadas por una cabina esférica de una persona, con una masa de 2,46
toneladas, y diámetro de 2,3 metros y un módulo cónico para el equipamiento, la
cabina tripulada y comandada por el tripulante y eran propulsados por el motor RD107 que se diseño entre 1954 y 1957, en la Agencia de Diseño y Laboratorio
experimental de Dinámica de Gases (OKB-456), bajo la dirección de Valentín
Glushkó. Estos laboratorios estaban perfeccionando el material capturado a los
alemanes al final de la Segunda Guerra Mundial.
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La visita a Luna y la Exploración
Apolo 8(1968)
Apolo 8 despega del Centro Espacial Kennedy almohadilla 39-A el 21 de diciembre
de 1968. El cohete Saturno V, el más grande jamás lanzado, envió a los primeros
seres humanos más allá de la órbita de la Tierra y la Luna. La nave completó diez
órbitas de la Luna y regresó a la Tierra el 27 de diciembre.
Apollo 11 (1969)
El módulo lunar Apollo 11 "Eagle", visto desde el módulo de mando "Columbia"
después de desacoplar el 20 de julio de 1969. La nave espacial desgarbado llevaría
a los astronautas Neil Armstrong y Buzz Aldrin en la superficie de la Luna, mientras
que Michael Collins permanecía en órbita.
Voyager I y II (1997-)
Las dos sondas fueron enviadas para la exploración de los planetas exteriores.
Como curiosidad cabe citar que portan un disco de oro ideado por el divulgador Carl
Sagan en el que se incluye una variopinta información sobre la Civilización Humana
en el planeta Tierra. En la actualidad se espera que la vida útil de las sondas se
alargue lo suficiente como para estudiar la zona denominada heliopausa en la que
interacciona el viento solar con las partículas eléctricas que componen el medio
interestelar.
Por tanto, las sondas Voyager se han convertido en los instrumentos artificiales más
lejanos jamás enviados por el hombre.
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Actual: Uso comercial
Transbordador, Space Transport System (STS) (1977-2011)
La primera nave espacial reutilizable y la primera capaz de poner satélites en órbita
(LEO), y traerlos de vuelta a la superficie. Cada transbordador (5) tenía una vida útil
proyectada de 100 lanzamientos. La flota de transbordadores espaciales, junto con
los vehículos soviéticos, fueron los encargados de elevar los distintos módulos de la
Estación Espacial Internacional, así como de la provisión regular de suministros.,
El uso comercial del espacio
El numero actual de satélites en orbita operativos es de 1045, sin embargo hace 10
años había 10,000 objetos catalogados y cerca de 50,000 de tamaño inferior al
centímetro orbitando la tierra lo que sin duda pone de manifiesto el “uso comercial”
que estamos haciendo del espacio que nos rodea.
Mir (1986-2001)
Estaba situada en una órbita entre los 300 y 400 kilómetros de la superficie terrestre,
orbitando completamente la Tierra en unas dos horas. Sirvió como laboratorio de
pruebas para numerosos experimentos científicos y observaciones astronómicas,
estableciendo récords de permanencia de seres humanos en el espacio.
International Space Station (1998-)
También conocida como la Estación Orbital Internacional, es una estación espacial
tripulada que también funciona como un centro de investigación en la órbita terrestre,
cuya administración, gestión y desarrollo está a cargo de la cooperación
internacional. Está considerada como uno de los logros más grandes de la ingeniería
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El Futuro
Transporte espacial privado 2012
La SpaceX Dragon es una nave espacial reutilizable, desarrollada por la empresa
privada estadounidense SpaceX, capaz de llevar carga y hasta siete tripulantes a
órbita terrestre baja (LEO). Actualmente tiene un contrato con la NASA para
reemplazar las operaciones de reabastecimiento y transporte de tripulaciones que
antes realizaba la flota de transbordadores.
El 25 de mayo de 2012, la sonda fue lanzada desde Cabo Cañaveral con destino a la
Estación Espacial Internacional, llevando suministros para la tripulación de
astronautas, siendo la primera misión privada de transporte a la EEI de la historia.
Turismo espacial 2013
Desde que en 2004 la nave ShipSpaceOne gano el premio Ansari X-Prize, dotado
con 10 millones de dólares, se han sucedido las iniciativas privadas por poner en
marcha empresas que oferten los viajes espaciales al publico en general
.
Exploración e investigación ("To infinity ... and beyond!")
Puede consultarse http://www.nasa.gov/missions/current/index.htm o
http://www.esa.int/Our_Activities/Space_News
para repasar la gran cantidad de interés que el espacio a nuestro alrededor suscita
en la mente humana.
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Bomba volante (V‐2)
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Sputnik (1957): Motor RD 107
• APLICACIONES: Inserción en órbita
del satélite SPUTNIK (1957) y del
astronauta Gagarin (1961) • PROPULSANTES: LOx/Keroseno
• CICLO: G.G. (H2O2 + catalizador)
• PRESIÓN DE CÁMARA: 5 Mpa
• Alta fiabilidad (97.5%) en mas de 1500 lanzamientos
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Amartizaje del Viking (1976)
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Viking: Sistema de Alimentación
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Viaje Tripulado a la Luna (1969)
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F‐1A
Empresa: Rocketdyne (1967)
Propulsantes: Lox/Queroseno
Empuje (vac): 9,189.600 N
Isp: 310 sec
Tiempo: 158 segundos
Peso: 8,098 kg
Presión de cámara: 70.00 bar
Relación de áreas: 16.00
Empuje/Peso: 115.71 © J. M. Tizón
MOTOR VULCANO (ARIAN‐ESA)
VULCAIN
Empresa: SEP (Francia, 1996)
Propulsantes: LOx/LH2
Empuje (vac): 1,075.000 N
Isp: 431 sec.
Tiempo: 605 sec.
Peso: 1,300 kg
Diámetro: 2.00 m
Longitud: 3.00 m
Presión de cámara: 102 bar
Relación de áreas: 45
O/F: 6.2
Empuje/peso: 84
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MOTORES DE LANZADORES DE PROPULSANTE LÍQUIDO
Lanzador
Escalón
Motores
Atlas/Centaur (1962)
0
1
2
Rocketdyne YLR89-NA7 (x2)
Rocketdyne YLR105-NA7
P&W RL-10A-3-3 (x2)
Titan II (1964)
1
2
Aerojet LR-87-AJ-5 (x2)
Aerojet LR-91-AJ-5
Saturn V (1967)
1
2
3
Rocketdyne F-1 (x5)
Rocketdyne J-2 (x5)
Rocketdyne J-2
Space Shuttle (1981)
Delta II (1989)
0
1
OMS
RCS
0
1
2
Propulsantes
Impulso
específico
LOX/RP-1
LOX/RP-1
LOX/LH2
259s sl / 292s vac
220s sl / 309s vac
444s vac
NTO/Aerozine 50
NTO/Aerozine 50
259s sl / 285s vac
312s vac
LOX/RP-1
LOX/LH2
LOX/LH2
265s sl / 304s vac
424s vac
424s vac
PBAN Solid
LOX/LH2
NTO/MMH
NTO/MMH
242s sl / 268s vac
363s sl / 453s vac
313s vac
280s vac
HTPB Solid
LOX/RP-1
NTO/Aerozine 50
238s sl / 266s vac
264s sl / 295s vac
320s vac
Thiokol SRB (x2)
Rocketdyne SSME (x3)
Aerojet OMS (x2)
Kaiser Marquardt R-40 & R-1E
Castor 4A (x9)
Rocketdyne RS-27
Aerojet AJ10-118K
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Voyager I y II (1977)
Empresa: JPL
El sistema de propulsión de la sonda Voyager (lanzada en 1979 para el estudio de los planetas
exteriores) consiste en un motor de propulsante sólido para ayuda en el lanzamiento inicial y una
batería de motores de hidracina para maniobras de ajuste orbital, control del vector empuje en el
funcionamiento del motor cohete sólido y control de actitud.
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Deep Space 1 (1998‐2001)
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Smart‐1 (2003)
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Estado Actual
•
PROGRAMAS, DESARROLLOS Y LOGROS ESPECTACULARES
•
FIABILIDAD Y SEGURIDAD Programa “Apollo”: fiabilidad 83%, seguridad 92%
Datos estadísticos globales de los lanzadores actuales: fiabilidad 95‐98%
•
COSTES DE EXPLOTACIÓN
– 7000–10.000 $/kg con lanzadores fungibles modernos
– 20.000 $/kg con el Shutltle
– 20 M$/turista
•
INVERSIONES/PRESUPUESTOS
– Coste desarrollo del Saturno V ………….. 7.500 M$ (1966); 43.000 M$ (2004)
– Coste total programa Shuttle hasta 2005 … 145.000 M$
– Coste del Ariane 5 …………………………. 10.000 M€
•
TIEMPOS DE VIAJE Y FUENTES DE ENERGÍA
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OBJETIVOS Y PERSPECTIVAS FUTURAS
• Abaratar el transporte de cargas y tripulaciones a la órbita terrestre baja.
• Continuar la explotación robotizada del sistema solar (Proyectos JIMO y Bepi‐Colombo p.e.).
• Explotación del turismo espacial.
• Viaje tripulado a Marte(Programas Aurora y Space Exploration Vision)
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Opciones Propulsivas
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Scramjet
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PROGRAMAS SCRAMJET
•
•
•
•
•
1974. Proyecto X‐15. Ensayo de vuelo con motor cohete. Problemas térmicos. Exploración del vuelo hipersónico, M6‐7.
1962‐1978. Proyecto SCRAM (Supersonic Combustion Ramjet Missile) Rango de vuelo M =4‐10, H= 25.000 m. Bajas eficiencias de combustión.
1986‐1994. Proyecto NASP. Utilización del H2 como combustible. Problemas tecnológicos diversos. Cancelación por falta de financiación.
1995‐2002. Proyecto HyShot. Ensayos conducidos por la Universidad de Qeensland. Éxito al conseguir mayor empuje que resistencia.
1994‐2000’s. Proyecto X‐43. – X‐43 A: 2001 accidente, 2004 Vuelos con éxito M=7 y 10.
– X‐43 B ISTAR, X‐43 C Hytech, X‐43 D M=15
•
2005 Proyecto FASST. Ensayo en vuelo usando hidrocarburos.
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Scramjet: Ensayo en Vuelo
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X‐30 NASP (1986)
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Sänger II (1988)
EHTV Temperatures at Stage Separation Conditions
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HOTOL (años 80s)
RB545 (1985)
Motor secreto de Rolls‐Royce que utilizaba hidrógeno líquido, aire líquido y oxígeno líquido, combinándolos según la fase de vuelo. Capaz de 700 segundos de impulso y unos 368 kN de empuje. La primera fase de vuelo es como un aerorreactor convencional hasta Mach 5 y unos 26 km de altura en el que se produce la transición a funcionamiento como motor cohete.
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VentureStar (años 90s)
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Ares I Crew Launch Vehicle
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Ares V Cargo Launch Vehicle
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Avanzados: VELAS SOLARES
Proyectos
Está previsto que en 2010 la Agencia de Exploración Espacial de Japón lance al espacio la primera nave propulsada por
una vela solar, el proyecto "IKAROS" (Interplanetary Kite-craft Accelerated by Radiation Of the Sun) que viajará a
Venus. También la Planetary Society de EEUU lanzará un satélite el "LightSail-1" en orbita terrestre.
Tras dos fracasos (en 2001 y 2005) la Planetary Society utilizará la tecnología de la Cosmos 1 para lanzar la vela solar LightSail 1 en una órbita baja de 800 km de altura a finales de 2010. El coste total del proyecto es de 1,8 millones de dólares y la financiación es exclusivamente privada.
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Turismo Espacial
Proyectos
El 4 de octubre de 2004, el SpaceShipOne consiguió alcanzar el espacio
por segunda vez en 15 días, consiguiendo con ello ganar el premio Ansari
X-Prize, dotado con 10 millones de dólares, y proclamarse el primer
vehículo espacial tripulado de capital privado. La SpaceShipOne es una
nave espacial suborbital con espacio para un tripulante con dos pasajeros.
Posee un motor de cohete que consume una mezcla de combustible
sólido y óxido nitroso.
Antes de iniciar el descenso, la nave pliega sus alas de forma que
presenta un perfil aerodinámico estable hasta que llega a cotas bajas,
donde devuelve las alas a su forma original y planea hasta aterrizar en un
aeropuerto convencional.
SpaceShipTwo es una nave espacial suborbital destinada a llevar a los
turistas espaciales, bajo desarrollo de The Spaceship Company, que
planea operar una flota de cinco de estas naves de transporte de
pasajeros en servicio de vuelos espaciales privados a partir de 2011
Durante estos últimos años muchas empresas están trabajando para
enviar civiles-turistas al espacio, como por ejemplo, ARCASPACE,
Bigelow Aerospace, Blue Origin, da Vinci Project, EADS Astrium, Excalibur
Almaz, Galactic Suite Ltd., Interorbital Systems, PlanetSpace, Reaction
Engines Ltd., Rocketplane Kistler, Rotary Rocket, Scaled Composites,
Space Adventures, Space Transport Corp., SpaceX, Spotel Foundation,
Inc., t/Space, Venturer Aerospace, Virgin Galactic o XCOR Aerospace.
Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Turismo_espacial
© J. M. Tizón
Especulativo: Antimateria
Planteamiento inicial
La aniquilación de materia y antimateria (con la producción de
energía radiante en forma de rayos gamma) es la mayor fuente de
energía conocida, en término de densidad de energía, Z:
Reacción química:
Fisión nuclear:
Fusión nuclear:
Antimateria:
1 107 J/kg
8 1013 J/kg
3 1014 J/kg
1 1017 J/kg
Sin embargo el uso de esta fuente de energía lleva asociados una
serie de problemas:
–
No existe antimateria en la Naturaleza, debe ser
creada.
–
Almacenamiento (en espacio y tiempo)
Además:
Vmax  I sp  Z
La creación de antiprotones, la antimateria mas
usual, es por medio de la colisión de protones
muy energéticos (acelerados hasta casi la
velocidad de la luz) con un blanco de tungsteno de
tal forma que la energía cinética de los protones
se convierte en materia, partículas subatómicas
de las cuales algunas son antimateria ( del orden
de nanogramos)
Para el almacenamiento se utilizan confinadores
electromagnéticos súper‐enfriados 
© J. M. Tizón
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