A la tercera, va la vencida de Elon Musk: su cohete Falcon 9 aterriza indemne

Frieda dijo:

¿Esos cohetes serán tripulados en un futuro?. Lo pregunto porque un aterrizaje vertical parece un poco inestable, ¿no?.

Qué curioso, hace unos pocos días que vi la película Woman in the Moon (de 1929) de Fritz Lang. El aterrizaje en la Luna era vertical, jiji.

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Lo que aterriza es el cohete de la primera fase, el más grande y costoso.


Al que dice que este método de recuperación es una cosa y los hay mejores, debe ser más listo que todos los ingenieros de spacex juntos. :XX:

wanamaker dijo:

Y no podria ser una nave espacial nuclear? Si un submarino puede.
Pregunto, ignorante total al respecto.

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Estamos hablando de cohetes que salen de la Tierra.

Los cohetes se suelen definir por dos parámetros principales. El "empuje" que es la fuerza, e indirectamente, la aceleración que pueden lograr.
Y otro es el "impulso" que es la eficiencia con la que emiten lanzan su propelente.

En cohetes, propelente y combustible no siempre coinciden. Combustible es lo que proporciona la energía, y propelente lo que se expulsa para obtener empuje e impulso.

Para obtener más empuje puedes optar por usar la misma energía, lanzando más propelente, o usar más energía, para enviar el propelente más rápido.

Los cohetes sufren un problema. Y es que como portan su propio propelente (no como un avión, que lo que empujan, su "propelente" es el aire circundante, y por tanto no lo necesitan llevar consigo), deben empujarlo también.

Mira un cohete marcha atrás. Comienza siendo solo lo que realmente quieres lanzar.
Para llevarlo allí necesitas un motor, un depósito y la sonda en sí misma.
Ese depósito se va gastando... Imaginemos simplificando que el motor crea un empuje fijo, consumiendo una cantidad de combustible fija.
A medida que retrocedes en el tiempo, hay más masa en el depósito (vamos hacia atrás en el tiempo). Por tanto el empuje (la fuerza) debe empujar MÁS masa (el combustible que tenemos en el depósito), así que la misma fuerza contra más masa es menos aceleración.

El problema es que si sigues aumentando el combustible, llega un momento en que el empuje es muy reducido...

Y ahora comencemos desde el lanzamiento. Estás es un pozo gravitatorio. No puedes salir de él sí no tienes, como mínimo, tanto empuje como gravedad soportas, porque si no el cohete no se mueve.
Eso implica que no puedes tener solo un pequeño motor. El empuje debe ser proporcional a la masa para garantizar un empuje mínimo que proporcione un despegue.

Pero esa masa... Los motores y los depósitos, es proporcional siempre al combustible. Eso implica que no importa cuan grande hagas un cohete, si solo es de una etapa (un grupo de propulsión), no podrás salir del planeta, porque todos tienen la misma relación entre el combustible y la masa restante, y si eso no es suficiente para salir del pozo gravitatorio, no servirá hacerlo más grande.

Es decir... si no logras salir piensas... ¡meto más combustible! Pero al hacerlo, necesitas más motores... que es más peso "muerto". ¡Y al final llegas al mismo punto!

¿Cómo se soluciona eso? Pues pensando en "etapas". Cada cohete puede llevar otro "cohete más pequeño" más lejos. El segundo cohete (etapa) siempre va a ser más pequeña, con menos motor y combustible que la anterior, pero puede tener la misma relación proporcional.

La conclusión a la que llegamos es que los cohetes tienen una relación "exponencial". Necesitan una masa exponencial en relación a la velocidad final que se pretende alcanzar.

De vuelta a la Tierra, despegamos de un pozo gravitatorio, que debemos hacerlo a más de 1G para que podamos despegar. Necesitamos un gran empuje.

Estos empujes tan grandes tienen el problema de requerir una cantidad de energía muy grande, en muy poco tiempo, muy concentrado. Si además pretendemos hacerlo con un gran impulso, requeriríamos AUN más energía.

Con un reactor nuclear, para igualar semejante empuje necesitarías tras*ferir de forma muy eficiente la energía al propelente, calentar el combustible muy rápido y todo para alcanzar temperaturas que, estructuralmente, ya están muy cerca de los límites.
Símplemente jamás se ha logrado algo así.

Te voy a poner un ejemplo. Este cohete debe tener una potencia como de 9 GW más o menos. ::
¿Te dás cuenta de la burrada de energía de la que hablamos en el espacio de ese cohete?
De hecho, deben usar trucos en el que parte de la energía es absorbida por el combustible aún por quemar para evitar que la tobera no se acabe derritiendo.

Obviamente el problema no es la energía de la fisión. Claro que nuclearmente puedes generar esa energía. Si puedes químicamente, ¿cómo no vas a poder hacerlo nuclearmente?
Pero la cuestión es que, salvo que te importe un pimiento contaminar la atmósfera (proposiciones ha habido para hacer un "cohete" por explosiones nucleares) la idea es hacer un circuito cerrado y tras*ferir la energía del reactor al propelente.
¡Es demasiada energía para poder hacerlo!

Otra cosa es una vez que estás en órbita, dado que no hay una exigencia propiamente dicha al empuje más allá de los tiempos de las órbitas, que son muy grandes. Puedes mantener un alto impulso con empujes bajísimos y valores de energía razonables. De ahí que una vez en el espacio puedas usar reactores nucleares o paneles solares como fuente de energía y emitir muy poco propelente.

Y es que hay dos fases claramente diferenciadas. La que corresponde a entrar o salir de un pozo gravitatorio hasta entrar en órbita, y los cambios entre órbitas.
Las tecnologías de propulsión a órbita tienen exigencias mínimas de empuje. Las de cambio de órbita no, así que se suele buscar maximizar el impulso y el ahorro de combustible con otras técnicas como la asistencia gravitatoria.