Llevar un objeto fuera de la
estratosfera, luchar contra la gravedad sin que todo salga por los aires y
batir fronteras cada vez más lejanas no es algo sencillo, sobre todo si además
buscamos reutilizar los cohetes espaciales. No cabe duda de que sus propulsores
son potentísimos, pero además hay algunas particularidades de los motores para
cohetes que además de espaciales los hacen especiales.
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| Imagen | NASA Commons |
En su día echamos la vista
atrás para recordar once lanzamientos con sus imágenes, observando lo espectacular
del proceso en cada ocasión. Ahí ya pasábamos por encima de la evolución que
esto ha experimentado en 70 años, y es que además de la forma y diseño de los
cohetes su uso ha variado y los motores han tenido mejorar también en paralelo.
Potencia, frío, calor y
presión, todo a la vez y todo muy bestia
Hace poco os hacíamos jugar a
los motores, aunque no precisamente los que participan en un lanzamiento de
cohetes. Lo hacíamos con un simpático simulador de la misión InSight, que ya
posa sobre Marte (también su sismómetro) y con lo que os retábamos a rescatar
la física del instituto para recordar la fuerza gravitatoria, el momento
angular y todo lo que hay que calcular para que la propulsión fuese la adecuada
para posar la sonda sobre Marte, y no explotarla o perderla en la inmensidad
cósmica.
De propulsión habla la propia
NASA al explicar los sistemas que vemos en cohetes o aviones a reacción,
también refrescándonos aquella física y en concreto la dinámica newtoniana.
Toda propulsión se genera por alguna aplicación de la tercera ley de Newton, es
decir, por cada acción hay una reacción, y en esta otra página podemos ver una
animación de los componentes de un motor básico de avión a reacción: el
compresor, la turbina, los rotores, la boquilla, la cual se encarga de acelerar
el gas caliente para producir la propulsión.
Y una vez hechas las
presentaciones, es interesante saber algunas particularidades de los motores y
cómo han influido las nuevas necesidades en los cambios que se han realizado en
ellos, como el hecho de que los cohetes ahora estén pensados para ser
reutilizados. Parte de esto lo cuenta Steven Siceloff, del Centro John F.
Kennedy de la NASA.
La temperatura que alcanza un
motor espacial puede llegar a los 3.300 grados centígrados, pero esa boquilla
que veíamos antes permanece fría, en ocasiones llega a crearse escarcha sobre
ella incluso. De hecho, la tecnología de la boquilla junto a otras han sido
clave para que los cohetes puedan reutilizarse, como decíamos antes, siendo
ejemplos las siguientes:
Un ordenador que es capaz de
realizar 50 tests de salud por segundo al motor usando datos de 200 sensores.
Una turbobomba de hidrógeno
que hace girar 567 veces por segundo las turbinas generando 700 caballos de
potencia.
Un sistema de tuberías que
aguanta presiones de más de 475 atmósferas.
Un diseño eficiente y compacto
que produce ocho veces la propulsión de un motor de avión a reacción moderno.
Una cámara de combustión tan
fuerte como para resistir la explosión de 970 kilogramos de oxígeno y 74
kilogramos de hidrógeno cada segundo, de manera continua durante ocho minutos y
medio.
Motores 02
Un técnico examinando el motor
principal de un transbordador. Imagen: NASA/Jack Pfaller
Con estas innovaciones además
se consigue que el motor de un cohete alcance una eficiencia de más del 99,9%,
lo que significa que casi la totalidad de oxígeno e hidrógeno se usan para
crear esa propulsión. Esto choca bastante con el dato que cita Siceloff acerca
del motor de un automóvil, hablando de que éste logra alrededor de un tercio de
la eficiencia del espacial (hay mucha energía que se desprende en forma de
calor y esto no gira las ruedas, aclara).
El motor de un cohete alcance
una eficiencia de más del 99,9%, tres veces más que el motor de un automóvil
Lo que añade Stephen Prescott,
ingeniero especializado de Pratt & Whitney Rocketdyne, es que al parecer se
lleva la fama la boquilla, que es la parte visible del motor (ésa de la que
salen las llamas) pero en realidad "la acción" ocurre en la parte
frontal del motor, en un laberinto de maquinaria llamado cabeza motriz. Explica
Prescott que es esta parte la que suministra la propulsión, aunque la boquilla permite
acumularla.
Un motor a prueba de fuego en
el centro espacial de la NASA en Mississippi. Se ve el hielo que se forma en la
parte exterior, aunque dentro se alcancen más de 3.000 grados centígrados.
Imagen: NASA
Una mejora para otros planetas
que no debería olvidar éste
Lo que explica además es que
había un plus de dificultad en el diseño de motores antes de los setenta, es
decir, de la llegada de la computación en cuestión de esta disciplina. Es
decir, que para misiones como la Apollo 11 (que nos llevaba a la Luna en 1969)
no se contaba con softwares de diseño y se tiraba de cálculos, reglas y todo lo
que pudieron aprender de la construcción de grandes motores para el cohete
Saturno V, un trabajo que recuerda al estudio de Christine Darden acerca del
sonic boom, en un principio también sin ordenadores.
Lo que vimos hace poco con
relación a esto es el sistema para controlar la temperatura y la energía en un
lanzamiento, para el cual se lanzan más de 1.700.000 litros de agua en un
minuto. De este modo protegen tanto la nave como la plataforma y el resto e
estructura de ese ambiente extremo a nivel de temperatura y acústica.
Aunque lo que habría que
seguir investigando es si tanto lanzamiento, por eficiente que sea, al final
está teniendo parte de responsabilidad en el calentamiento global. Algo que
también planteamos hace poco tras haberse publicado un trabajo que intentaba
poner atención a la necesidad de tener conocimiento de las emisiones de los
lanzamientos y su impacto de cara a un número creciente de los mismos.
FuenteXATAKA/ANNA MARTÍ
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