Partes de una nave espacial.

Una nave espacial está compuesta por varios subsistemas, dependiendo de su función. Aquí vemos los principales subsistemas que podemos encontrar en prácticamente todas las naves:

SOPORTE VITAL:
Aquellas naves espaciales que van a ser tripuladas tienen una cabina para los pasajeros.

CONTROL DE ACTITUD:
Es un sistema cuya función es asegurar la correcta orientación en el espacio y responder a las fuerzas exteriores adecuadamente. Está formado por una serie de sensores y actuadores junto con un algoritmo de control.

COMUNICACIONES:
Tanto las naves tripuladas como las no tripuladas utilizan varios sistemas de comunicación. Lo hacen mediante radio frecuencias y comunicación óptica.

OBTENCIÓN DE ENERGÍA:
Las naves espaciales necesitan subsistemas de generación y distribución de energía para alimentar al resto de subsistemas. En las naves que viajan cerca del Sol, se usan con frecuencia paneles solares para generar energía eléctrica. Las que han sido diseñadas para viajar a lugares más lejanos, como por ejemplo, Júpiter, usan generadores de radioisótopos termoeléctricos. Esta energía es derivada hacia una unidad de distribución para después llegar a los distintos componentes de la nave. Normalmente, las naves disponen de batería que almacenan energía. Dicha energía será utilizada cuando la fuente primaria de energía no esté disponible, por ejemplo, durante un eclipse solar.

COHETES AUXILIARES:
Ayudan en el despegue y después son liberados.

CONTROL TÉRMICO:
Las naves deben estar diseñadas para aguantar la salida de la atmósfera (altas temperaturas) y el espacio exterior (bajas temperaturas). Por lo tanto, deben se capaces de soportar grandes variaciones de temperatura, además de los cambios de presión. Consecuentemente, se utilizan materiales de baja densidad y de una alta temperatura de fusión como el berilio y carbono-carbono o tungsteno.

PROPULSIÓN:
Las naves pueden o no tener un subsistema de propulsión, dependiendo si la misión lo requiere. Las naves LEO, por ejemplo, incluyen sistemas para maniobras de ajustes en altitud e inclinación. También lo necesitan las naves que realizan maniobras de control en el momento. Los componentes que forman los sistemas de propulsión pueden ser: combustible, válvulas, tanques, tuberías y propulsores. El sistema de control térmico también regula ciertos aspectos del sistema de propulsión.

TANQUE DE COMBUSTIBLE:
Es un departamento cerrado en el que se almacena el combustible.

CARGAMENTO.
El cargamento depende de la misión de la nave, pero suele incluir material científico: cámaras, telescopios, detectores de partículas...

VEHÍCULO DE LANZAMIENTO:
Propulsa la nave desde la superficie de la Tierra a través de la atmósfera hasta llegar a la órbita concreta o hasta salir de la zona en la que se manifiesta la gravedad terrestre. ESte vehículo de lanzamiento puede ser reutilizable o de un solo uso.

BIBLIOGRAFÍA:

<https://en.wikipedia.org/wiki/Spacecraft>

<http://www.partselect.com/JustForFun/Guide-To-Space-Shuttles-And-Their-Parts.aspx>

<https://mars.nasa.gov/mro/mission/spacecraft/parts/>       

Tipos de combustible

COMBUSTIBLES

Antes de comenzar a explicar los distintos combustibles, debemos mencionar que como en el espacio exterior no hay oxígeno para quemar combustible, el cohete debe llevar almacenado en tanques no sólo el combustible (carburante), sino también el oxidante (comburente).

También es interesante saber que para proteger el motor y el tubo de las altas temperaturas producidas por la combustión se cubren las paredes con una capa fina de propelente (la sustancia utilizada para impulsar el gas al exterior), y así se aísla y refrigera el motor. 

A continuación, vemos la clasificación de cohetes en función del combustible que utilizan.

COHETES QUÍMICOS

Son aquellos que crean propulsión convirtiendo energía química en energía cinética. Distinguimos dos tipos, los de combustión líquida y los de combustión sólida.

1. Cohetes de combustión líquida: como podemos deducir por su nombre, son aquellos que utilizan combustible líquido: queroseno. Este se encuentra en una cámara distinta que el comburente: oxígeno líquido. También se utilizan otros comburentes como ácido nítrico, peróxido de nitrógeno; y otros combustibles como hidracina, alcohol o hidrógeno, todos ellos en estado líquido.

 Una bomba impulsaría el combustible y el comburente hacia la cámara de combustión, donde ambos se quemarían. Vean el siguiente esquema de un motor de combustible líquido:

Este tipo de combustible presenta algunas ventajas como un mejor control del empuje durante el vuelo y una mayor capacidad de refrigeración. Como inconvenientes, destacamos que el motor es costoso y complejo, al igual que la manipulación y el almacenaje del combustible. Además,  su mantenimiento es caro.


2. Cohetes de combustión sólida: estos motores utilizan una mezcla de combustible y oxidante denominada grano, que contiene tanto el carburante como el comburente. Como pueden ver en la imagen, el motor consta de una tobera y una cubierta, que actúa como cámara de combustión. El grano se encuentra almacenado en la cubierta. En su centro hay un hueco, en el que tiene lugar la combustión de forma controlada y homogénea. Por último, señalamos que los componentes más utilizados son la balistita (formada por nitroglicerina y nitrocelulosa), cordita (nitrocelulosa, nitroglicerina, vaselina), pólvoras…

Estos motores tienen como ventajas su sencillez, bajo coste y el fácil almacenamiento del combustible. Como inconvenientes, que es más difícil controlar el empuje durante el vuelo, su peor capacidad de refrigeración o que el proceso de combustión no se puede pausar. 

COMBUSTIBLES NO QUÍMICOS: 

Son aquellos que no obtienen energía a partir de las reacciones químicas, sino que utilizan energía térmica o eléctrica. Diferenciamos varios tipos:

1: Cohetes de propulsión de iones: expulsan partículas ionizadas por medio de su aceleración en un campo electromagnético. La energía eléctrica para el funcionamiento del motor se extrae de la luz solar gracias a células fotoeléctricas.

                 

El funcionamiento es el siguiente: en una primera cámara entran átomos neutros de gas xenón, y ahí son ionizados con un haz de microondas que arrancan un electrón a cada átomo. Mediante un campo eléctrico son conducidos a otra cámara, donde son acelerados (gracias a otro campo electromagnético) hasta que alcanzan una velocidad muy alta y son expulsados al exterior.

Este tipo de cohetes tiene una gran ventaja. El sistema de propulsión puede mantenerse durante muchos años y puede alcanzar velocidades muy altas ya que la velocidad con la que se expulsan los iones es superior a la de los gases de combustión tradicionales.

2. Cohetes de energía nuclear: expulsan gas a altas temperaturas calentando partículas ligeras, como el hidrógeno, en un reactor nuclear. El combustible, en estado líquido se calienta en el reactor hasta alcanzar altísimas temperaturas, y sale expulsado a gran velocidad por la tobera. 



BIBLIOGRAFÍA

<https://es.wikipedia.org/wiki/Cohete_espacial#Principio_de_funcionamiento><https://prezi.com/qadzya2zhs_n/el-cohete-y-sus-partes/?webgl=0><http://masscience.com/2015/12/18/solido-o-liquido-he-ahi-la-cuestion/>
<http://danielmarin.naukas.com/2011/11/28/la-energia-nuclear-en-misiones-espaciales/>

Qué es una nave espacial.

Las naves espaciales son vehículos capaces de funcionar en el espacio, fuera de la atmósfera de la Tierra. Distinguimos dos grupos: las naves tripuladas (transbordadores, estaciones espaciales)  y las no tripuladas (satélites, sondas).

En todas las naves podemos encontrar dos partes esenciales:

-La nave propiamente dicha, que incluye la zona ocupada por la tripulación y, en caso de ser una nave no tripulada, una serie de máquinas y objetos relacionados con la misión de la nave.

-El cohete, encargado de la propulsión, formado por los motores y depósitos de combustible.

Lo primero que tenemos que saber para comprender el funcionamiento de la nave es qué la dota de su movilidad: el cohete. Este está formado por un motor de combustión, que produce la energía cinética necesaria para la expansión de los gases, y un tubo propulsor, a través del cual los gases son expulsados.

El principio de funcionamiento del cohete se basa en la Tercera Ley de Newton: “a toda acción le corresponde una reacción, con la misma intensidad y dirección, pero de sentido contrario”.

El cohete es propulsado verticalmente en reacción al gas que es expulsado hacia el exterior. El gas se genera cuando el combustible del motor entra en contacto con el oxígeno de la atmósfera. Cuando se quema el combustible, el gas es expulsado a altas velocidades (acción) y esto provoca el empuje vertical (reacción).

Un ejemplo de nuestra vida cotidiana para entenderlo un poco mejor sería cuando soltamos un globo lleno de aire y este empieza a volar expulsando aire. 

Finalmente, aquí pueden ver el lanzamiento de una nave espacial de la NASA: 

BIBLIOGRAFÍA:
<https://www.ecured.cu/Nave_espacial#Dise.C3.B1o>
<http://3.bp.blogspot.com/-iS6soyIh7sU/VipxVN8rppI/AAAAAAAAABg/CP5EvGAizDE/s1600/020.jpg>