Cómo Funcionarán Los Cohetes Que Respiran Aire

{h1}

Los cohetes que respiran aire tienen el potencial de reducir drásticamente los costos de lanzamiento y pueden hacer que el espacio sea más accesible para todos. ¡vea cómo funcionará!

Si bien la mayoría de los proyectos de la NASA miran hacia el futuro en busca de inspiración, uno de los proyectos de la agencia espacial es buscar una tecnología de motor más convencional para abaratar los viajes espaciales. En un esfuerzo por aligerar la carga de las naves espaciales en el lanzamiento, los ingenieros de la NASA han diseñado un nuevo motor de cohete que elimina la necesidad de un oxidante a bordo. En cambio, esta nueva cohete que respira aire El motor extraerá oxígeno del aire para quemar combustible a medida que acelera su órbita.

Galería de imágenes de cohetes

La idea de un motor que aspira aire para proporcionar empuje no es nueva. Los motores a reacción han estado utilizando este proceso durante décadas. El uso del aire de la atmósfera para los motores a reacción supersónicos para impulsar una nave espacial liviana reducirá en última instancia el costo de poner la nave en órbita. Actualmente, cuesta alrededor de $ 10,000 por libra ($ 22,000 / kg) para poner un objeto en órbita. A esos precios, costaría $ 1,500,000 enviar a una persona de 150 libras al espacio. El objetivo de la NASA es reducir el costo de lanzamiento a solo unos pocos cientos de dólares por libra en los próximos 25 años. Creen que una forma de hacerlo es descargar los más de un millón de libras de oxidante líquido que se necesita actualmente para la combustión.

"Las tecnologías de motores de cohetes que respiran aire tienen el potencial de abrir la frontera espacial a la gente común", dijo Uwe Hueter, del Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama. En esta edición de Cómo funcionarán las cosas, descubrirá cómo puede volar al espacio en uno de estos cohetes que respiran aire, cómo funcionan los motores y cómo se lanzarán al espacio cohetes que respiran aire.

El motor

Prueba de disparo de un motor de cohete de respiración de aire en 1998.

Prueba de disparo de un motor de cohete de respiración de aire en 1998.

En un motor de cohete convencional, un oxidante líquido y un combustible se bombean a una cámara de combustión donde se queman para crear una corriente de alta presión y alta velocidad de gases calientes. Estos gases fluyen a través de una boquilla que los acelera aún más (siendo típicas las velocidades de salida de 5,000 a 10,000 mph), y luego dejan el motor. Este proceso proporciona empuje para la nave espacial.

Si ha leído el artículo sobre cómo funcionan los motores de cohetes, entonces sabe que el transbordador espacial necesita 143,000 galones de oxígeno líquido, que pesa alrededor de 1,359,000 libras. Cuando está vacío, el transbordador pesa solo 165,000 libras, el tanque externo pesa 78,100 libras y los dos propulsores sólidos de cohetes pesan 185,000 libras cada uno. Eso es un total de 613,000 libras. Cuando agrega combustible y oxidante, el peso total del vehículo aumenta a 4.4 millones de libras.

La NASA ha determinado que puede bajar fácilmente el peso de un vehículo en el lanzamiento si eliminaran el líquido oxidante, lo que rápidamente reduciría el peso del vehículo a aproximadamente 3.1 millones de libras. Eso sigue siendo un vehículo pesado, pero significaría una enorme reducción en el costo de lanzar un vehículo en órbita.

Por lo tanto, si elimina el oxígeno líquido, ¿no podría el combustible quemarse y proporcionar empuje? Tienes que pensar fuera del funcionamiento normal de un motor de cohete convencional. En lugar de utilizar un oxidante líquido, un cohete que respira aire, como su nombre lo indica, absorberá aire de la atmósfera. Luego lo combinará con el combustible para crear combustión y proporcionar empuje.

Un motor de cohete que respira aire, también llamado motor de ciclo combinado basado en cohetes, es muy similar a un motor a reacción. En un motor a reacción, el compresor aspira el aire. Luego, el motor comprime el aire, lo combina con un combustible y quema el producto, que se expande y proporciona empuje. Un motor a reacción solo puede usarse hasta Mach 3 o 4 antes de que sus partes comiencen a sobrecalentarse. En un chorro de combustión supersónico, o scramjet, una entrada de aire aspira aire. El aire disminuye y se comprime a medida que el vehículo viaja a través de la atmósfera. El combustible se agrega al flujo de aire supersónico, donde los dos se mezclan y se queman. Los combustibles más propensos a ser utilizados con los cohetes que respiran aire incluyen hidrógeno líquido o combustible de hidrocarburos.

Despegar

Las pistas de levitación magnética podrían usarse algún día para lanzar vehículos al espacio.

Las pistas de levitación magnética podrían usarse algún día para lanzar vehículos al espacio.

Tan eficientes como son los cohetes que respiran aire, no pueden proporcionar el empuje para el despegue. Para eso, hay dos opciones que están siendo consideradas. La NASA puede usar turborreactores o cohetes de aire comprimido para sacar el vehículo del suelo. Un cohete de aire aumentado es como un motor de cohete normal, excepto que cuando alcanza una velocidad suficientemente alta, tal vez en Mach dos o tres, aumentará la oxidación del combustible con aire en la atmósfera y tal vez suba a Mach 10 y luego vuelva a Función normal del cohete. Estos cohetes aumentados de aire se colocan en un ducto que captura el aire y podrían aumentar el rendimiento en un 15 por ciento con respecto a los cohetes convencionales.

Además, la NASA está desarrollando un plan para lanzar el vehículo cohete que respira aire utilizando pistas de levitación magnética (maglev). Usando pistas maglev, el vehículo acelerará a velocidades de hasta 600 mph antes de elevarse en el aire.

Tras el despegue y después de que el vehículo alcance el doble de la velocidad del sonido, los cohetes de aire comprimido se apagarían. La propulsión sería provista por un vehículo cohete que respirará aire, que inhalará oxígeno durante aproximadamente la mitad del vuelo para quemar combustible.La ventaja de esto es que no tendrá que almacenar tanto oxígeno a bordo de la nave como lo ha hecho una nave anterior, lo que reduce los costos de lanzamiento. Una vez que el vehículo alcance 10 veces la velocidad del sonido, regresará a un sistema convencional de propulsión de cohetes para un empujón final en órbita.

Debido a que reducirá el peso del oxidante, el vehículo será más fácil de maniobrar que las naves espaciales actuales. Esto significa que viajar en un vehículo propulsado por cohetes que respira aire será más seguro. Eventualmente, el público podría viajar en estos vehículos al espacio como turistas espaciales.

El Centro Marshall y el Centro de Investigación Glenn de la NASA en Cleveland planean diseñar un motor de cohete que respire aire dentro de la empresa para una demostración de vuelo para 2005. Ese proyecto determinará si los motores de cohete que respiran aire pueden ser lo suficientemente livianos para un lanzamiento vehículo.

Otros enlaces interesantes:

  • Motores de respiración (Scientific American)
  • Serie completa de pruebas de motores de cohetes que respiran aire (Spaceflight Now)
  • La NASA prueba el motor de cohete que respira aire (SpaceViews)
  • El programa de transporte espacial de la NASA avanza

Suplemento De Vídeo: Como Hacer Un Cohete Casero Con Vinagre y Bicarbonato de Sodio│Homemade Rocket.




ES.WordsSideKick.com
Reservados Todos Los Derechos!
La Reproducción De Cualquier Permitió Sólo Prostanovkoy Enlace Activo Al Sitio ES.WordsSideKick.com

© 2005–2019 ES.WordsSideKick.com