Cohete

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Cohete
Para otros usos de este término, véase Cohete (desambiguación).
Un cohete Redstone, parte del programa Mercury.

Un cohete es un veh√≠culo,aeronave o nave espacial que obtiene su empuje por la reacci√≥n de la expulsi√≥n r√°pida de gases de combusti√≥n desde un motor cohete. A ciertos tipos de cohete se los denomina misil y en este cambio de nombre no interviene el tama√Īo o potencia, sino que generalmente se llama misil a todo cohete de uso militar con capacidad de ser dirigido o manejado activamente para alcanzar un blanco.

Para usos militares, los cohetes suelen usar propelente s√≥lido y no usan ning√ļn tipo de gu√≠a. Los cohetes equipados con cabezas de guerra (en forma de misil) pueden ser disparados por aviones hacia objetivos fijos tales como edificios, o pueden ser lanzados por fuerzas terrestres hacia otros objetivos terrestres. Durante la Guerra Fr√≠a exist√≠an cohetes no guiados que portaban una carga nuclear, estaban dise√Īados para atacar formaciones de bombarderos en vuelo. En el argot militar se prefiere la palabra misil en lugar de cohete cuando el arma usa propelente s√≥lido o l√≠quido y tiene un sistema de gu√≠a (esta distinci√≥n no se suele aplicar a los veh√≠culos civiles.)

En todos los cohetes, los gases de combustión están formados por propelente, el cual se lleva en el interior del cohete antes de su liberación. El empuje de los cohetes se debe a la aceleración de los gases de combustión (ver 3a ley del movimiento de Newton).

Hay muchos tipos diferentes de cohetes, su tama√Īo puede variar desde los peque√Īos modelos de juguete que pueden comprarse en tiendas, hasta los enormes Saturno V usados por el programa Apolo.

Los cohetes se usan para acelerar, cambiar las órbitas, órbitas de reentrada, para el aterrizaje completo si no hay atmósfera (e.j. aterrizaje en la Luna), y algunas veces para suavizar un aterrizaje con paracaídas justo antes del impacto en tierra (véase Soyuz).

Muchos de los cohetes actuales obtienen su empuje de reacciones químicas (motor de combustión interna). Un motor cohete químico puede usar propelente sólido, líquido o una mezcla de ambos. Una reacción química se inicia entre el combustible y el oxidante en la cámara de combustión, y el resultado son los gases calientes que se aceleran a través de una tobera (o toberas) en la parte final del cohete. La aceleración de estos gases a través del esfuerzo del motor (empuje) en la cámara de combustión y en la tobera, haciendo que el vehículo se mueva (de acuerdo con la tercera Ley de Newton).

No todos los cohetes usan reacciones qu√≠micas. Los cohetes de vapor, por ejemplo, liberan agua supercalentada a trav√©s de una tobera donde instant√°neamente se proyecta en un vapor de alta velocidad, empujando al cohete. La eficiencia del vapor como propelente para cohetes es relativamente baja, pero es simple y razonablemente seguro, y el propelente es barato y se encuentra en cualquier parte del mundo. Muchos cohetes de vapor se han usado en veh√≠culos terrestres pero un peque√Īo cohete de vapor se prob√≥ en el a√Īo 2004 llevando un sat√©lite UK-DMC (Reino Unido). Hay propuestas para usar los cohetes de vapor para transportes interplanetarios usando energ√≠a solar o nuclear como fuente de calor para vaporizar agua recogida alrededor del sistema solar.

Los cohetes en los cuales el calor se proporciona de otra manera que no sea un propelente, tales como los cohetes de vapor, se clasifican dentro de los motores de combusti√≥n externa. Otros ejemplos de combusti√≥n externa en cohetes incluyen la mayor parte de los dise√Īos de cohetes de propulsi√≥n nuclear. El uso de hidr√≥geno como propelente para motores de combusti√≥n externa proporciona muy altas velocidades.

Debido a su alt√≠sima velocidad (mach ~10+), los cohetes son especialmente √ļtiles cuando se necesitan altas velocidades, como para llevar objetos a una √≥rbita (mach 25). Las velocidades que puede alcanzar un cohete se pueden calcular con la ecuaci√≥n del cohete de Tsiolskovski, que proporciona el diferencial de la velocidad ('delta-v') en t√©rminos de la velocidad y masa iniciales a la masa final.

Los cohetes se deben usar cuando no hay otras sustancias (tierra, agua o aire) o fuerzas (gravedad, magnetismo, luz) que un vehículo pueda usar para propulsarse, como ocurre en el espacio. En estas circunstancias, es necesario llevar todo el propelente que se necesite usar.

Las relaciones típicas de masa para vehículos son de 20/1 para propelentes densos tales como oxígeno líquido y keroseno, 25/1 para monopropelentes densos como peróxido de hidrógeno, y 10/1 para oxígeno líquido e hidrógeno líquido. No obstante, la relación de masa depende en gran medida de muchos factores tales como el tipo de motor del vehículo y sus márgenes de seguridad estructurales.

Frecuentemente, la velocidad requerida (delta-v) para una misi√≥n es inalcanzable por un s√≥lo cohete porque el peso del propelente, la estructura, la gu√≠a y los motores es demasiado para conseguir una relaci√≥n mejor. √Čste problema se soluciona frecuentemente con las etapas: en cada etapa se va perdiendo peso lanzando la parte ya consumida o utilizada, incrementando la relaci√≥n de masa y potencia.

Típicamente, la aceleración de un cohete aumenta con el tiempo (incluso si el empuje permanece constante) ya que el peso del cohete disminuye a medida que se quema su combustible. Las discontinuidades en la aceleración suceden cuando las diferentes etapas comienzan o terminan, a menudo comienzan con una menor aceleración cuando se dispara cada nueva etapa.

Contenido

Historia

Orígenes de los cohetes

Cohete de m√ļltiples etapas Siemenowicz, de su Artis Magnae Artilleriae pars prima
Robert Goddard y su primer cohete de combustible líquido

El descubrimiento de la p√≥lvora por los antiguos alquimistas chinos tao√≠stas y sus usos para distintos tipos de armas (flechas de fuego, bombas y ca√Īones), derivaron en el desarrollo de los cohetes. Inicialmente se inventaron para ceremonias religiosas que estaban relacionadas con la veneraci√≥n a los dioses chinos en la antigua religi√≥n china. Fueron los precursores de los actuales fuegos artificiales y, despu√©s de intensivas investigaciones, se adaptaron para su uso como artiller√≠a en las guerras sucedidas desde el siglo X hasta el XII.

Algunos de los antiguos cohetes chinos estaban situados en la fortificaci√≥n militar conocida como la Gran Muralla China, y los empleaban los soldados de √©lite chinos. La tecnolog√≠a de los cohetes se empez√≥ a conocer en Europa gracias a su uso por las tropas mongoles de Genghis Khan y Ogodei Khan cuando conquistaron Rusia, Europa del este y parte de Europa central (Austria entre otros). Los mongoles hab√≠an robado la tecnolog√≠a de los chinos cuando conquistaron la parte norte de China y adquirieron m√°s conocimientos sobre la misma gracias a los expertos mercenarios chinos que trabajaron para su ej√©rcito. Adem√°s, la difusi√≥n de los cohetes en Europa se vio influenciada por los otomanos en el sitio de Constantinopla en el a√Īo 1453, aunque es muy probable que los otomanos estuvieran influenciados por las invasiones mongolas de los siglos anteriores. De cualquier manera, durante varios siglos los cohetes se tomaron como curiosidades por los occidentales.

Durante m√°s de dos siglos, el trabajo del noble polaco-lituano Kazimierz Siemienowicz Artis Magnae Artilleriae pars prima ("El gran arte de la artiller√≠a, Primera parte", tambi√©n conocida como "El arte completo de la artiller√≠a") se us√≥ en Europa como un manual b√°sico de artiller√≠a. El libro prove√≠a los dise√Īos est√°ndares para fabricar cohetes, bolas de fuego y otros dispositivos de pirotecnia. Conten√≠a un largo cap√≠tulo sobre calibraci√≥n, construcci√≥n, producci√≥n y propiedades de los cohetes tanto para usos militares como civiles, incluyendo cohetes de m√ļltiples etapas, bater√≠as de cohetes y cohetes con aletas estabilizadoras en forma de delta en lugar de las t√≠picas varas de gu√≠a.

Al final del siglo XVIII las tropas del Sultán Tipu del Reino de Mysore usaron satisfactoriamente cohetes con estructura de hierro en la India contra los británicos durante las guerras entre ambos. Los británicos mostraron un gran interés en la tecnología y la desarrollaron durante todo el siglo XIX. El personaje más importante de esta época fue William Congreve. Desde entonces el uso de cohetes en usos militares se extendió por toda Europa. En la Batalla de Baltimore, en 1814, se lanzaron cohetes al Fuerte McHenry por los barcos lanzadores de cohetes como el HMS Erebus, descritos por Francis Scott Key en The Star-Spangled Banner (La Bandera de Estrellas Centelleantes, himno de los Estados Unidos).

Los primeros cohetes eran muy poco precisos. Sin el uso de ning√ļn tipo de giros ni de cardanes en el empuje, ten√≠an una gran tendencia a desviarse bruscamente fuera de su trayectoria. Los primeros cohetes del brit√°nico William Congreve redujeron esta tendencia adjuntando un largo bast√≥n en la cola del cohete (similar a los cohetes de feria actuales) para hacer m√°s dif√≠cil que el cohete modificara su trayectoria. El cohete m√°s grande de Congreve pesaba 14,5 kg en vac√≠o y ten√≠a un bast√≥n de cola de 4,6 m de longitud. Originalmente los bastones se montaban en los laterales, pero m√°s tarde se cambi√≥ la posici√≥n a una m√°s central, reduciendo su arrastre y permitiendo una mayor precisi√≥n al cohete cuando se lanzaba desde un segmento de tubo.

El problema de la punter√≠a se solucion√≥ en 1844 cuando William Hale modific√≥ el dise√Īo de los cohetes permitiendo un empuje ligeramente vectorizado haciendo que el cohete girase alrededor de su propio eje como una bala. El cohete Hale elimin√≥ la necesidad del bast√≥n del cohete, viajando a mayor velocidad dada su menor resistencia contra el aire y siendo m√°s preciso.

Cohetes modernos

En 1903, el profesor de matem√°ticas de educaci√≥n secundaria Konstant√≠n Tsiolkovsky (1857-1935) public√≥ –ė—Ā—Ā–Ľ–Ķ–ī–ĺ–≤–į–Ĺ–ł–Ķ –ľ–ł—Ä–ĺ–≤—č—Ö –Ņ—Ä–ĺ—Ā—ā—Ä–į–Ĺ—Ā—ā–≤ —Ä–Ķ–į–ļ—ā–ł–≤–Ĺ—č–ľ–ł –Ņ—Ä–ł–Ī–ĺ—Ä–į–ľ–ł ("La exploraci√≥n del espacio c√≥smico por m√©todos de reacci√≥n"), el primer trabajo cient√≠fico serio que trataba de vuelos espaciales. La ecuaci√≥n del cohete de Tsiolskovski ‚ÄĒel principio que gobierna la propulsi√≥n de cohetes‚ÄĒ lleva su nombre en su honor. Su trabajo fue particularmente desconocido fuera de la Uni√≥n Sovi√©tica, donde inspir√≥ extensas investigaciones, experimentaci√≥n, y la formaci√≥n de la Sociedad Cosmon√°utica. Su trabajo se volvi√≥ a publicar en el 1920 en respuesta al inter√©s ruso sobre el trabajo de Robert Goddard. Entre otras ideas, Tsiolkovsky propuso acertadamente el uso de ox√≠geno e hidr√≥geno l√≠quidos como un excelente par propulsor, determin√≥ la estructura que se deb√≠a construir y dise√Ī√≥ la forma en que deb√≠an estar los cohetes para aumentar la eficiencia de masa y aumentar as√≠ radio de alcance.

Los primeros cohetes fueron muy ineficientes debido a la cantidad de energía y calor que era desechada en los gases de escape. Los cohetes modernos nacieron luego, después de haber recibido un subsidio de la Smithsonian Institution, Robert Goddard unió una tobera supersónica (Tobera de Laval) a la cámara de combustión del motor del cohete. Esa boquilla transformaba el gas caliente de la cámara de combustión a un propulsor de gas hipersónico (jet), aumentando más del doble el empuje y aumentando enormemente la eficiencia.

En 1923 Hermann Oberth (1894-1989) public√≥ Die Rakete zu den Planetenr√§umen ("El cohete en el espacio planetario"), una versi√≥n de su tesis doctoral, luego de que la Universidad de M√ļnich la rechazara. Este libro tiene el cr√©dito de haber sido el primer trabajo cient√≠fico serio sobre el tema que ha recibido atenci√≥n internacional.

Durante los a√Īos 1920 un gran n√ļmero de organizaciones que investigaban sobre los cohetes aparecieron en los Estados Unidos, Austria, Inglaterra, Checoslovaquia, Francia, Italia, Alemania y Rusia. A mediados de los a√Īos 20, cient√≠ficos alemanes hab√≠an empezado a experimentar con cohetes que usaban propulsores l√≠quidos capaces de alcanzar una gran distancia y mucha altitud. Un equipo de ingenieros de cohetes aficionados hab√≠an formado la Verein f√ľr Raumschiffahrt (Sociedad Alemana de Cohetes, √≥ VfR) en 1927, y en 1931 lanzaron un cohete de propulsi√≥n l√≠quida (usando ox√≠geno y gasolina).

Desde 1931 hasta 1937 el trabajo cient√≠fico m√°s extenso sobre dise√Īo de motores cohete sucedi√≥ en Lenigrado (hoy San Petersburgo), en el laboratorio din√°mico de gases. Bien subsidiado y con un buen n√ļmero de personal, se crearon m√°s de 100 motores experimentales bajo la direcci√≥n de Valent√≠n Glushk√≥. El trabajo inclu√≠a regeneraci√≥n enfriadora, ignici√≥n hiperg√≥lica y dise√Īos de inyectores de combustible que inclu√≠an mezcladores e inyectores mezcladores internos que suministraban propelentes secundarios. El trabajo fue acortado por el arresto de Glushko durante las purgas estalinistas de 1938. Un trabajo similar pero menos extenso se estaba realizando por el profesor austriaco Eugen S√§nger.

En 1932 la Reichswehr (que en 1935 se convirtió en la Wehrmacht) empezó a mostrar interés por los cohetes. Restricciones bélicas impuestas por el Tratado de Versalles limitaban el acceso a Alemania a armas de largo alcance. Viendo la posibilidad de usar cohetes como artillería, la Wehrmacht inicialmente subsidió al equipo VfR pero, dado que sólo estaban concentrados en el aspecto científico, creó su propio equipo de investigación, con Hermann Oberth como miembro superior. A instancias de los líderes militares, Wernher von Braun, en el momento un joven aspirante a científico en materia de cohetes, se unió a la milicia (seguido por dos ex-miembros del equipo VfR) y desarrolló armas de largo alcance para ser utilizadas en la Segunda Guerra Mundial por la Alemania Nazi, notablemente la serie A de los cohetes, el cual llevó a los cohetes V-2 (inicialmente llamados A4).

En 1943 comenz√≥ la producci√≥n de los cohetes V-2. Los V-2 representaban en mayor paso hacia adelante en la historia de los cohetes. Los V-2 ten√≠an un alcance de 300 km y llevaban una cabeza de guerra de amatol de 1.000 kg. El cohete s√≥lo se diferencia en detalles √≠nfimos de los cohetes modernos, ten√≠a bombas de turbinas, gu√≠a inercial y otras capacidades. Miles de ellos se lanzaron contra las naciones aliadas, principalmente Inglaterra, as√≠ como Francia y B√©lgica. Ya que no pod√≠an ser interceptados, el dise√Īo de su sistema de gu√≠a y su cabeza de guerra convencional hac√≠an del V-2 un arma insuficientemente precisa contra objetivos militares. En inglaterra 2.754 personas murieron y 6.523 fueron heridas antes de que se acabara la campa√Īa de lanzamientos. Aunque los V-2 no afectaron significativamente al curso de la guerra, proveyeron una demostraci√≥n de poder letal del potencial de las armas guiadas.

Al final de la Segunda Guerra Mundial, los equipos cient√≠ficos y militares rusos, brit√°nicos y estadounidenses compitieron por capturar la tecnolog√≠a y el personal del programa alem√°n de cohetes Peenem√ľnde. Rusia y el Reino Unido tuvieron cierto √©xito pero quienes m√°s se beneficiaron fueron los Estados Unidos. √Čstos capturaron un gran n√ļmero de cient√≠ficos alemanes especialistas en cohetes (muchos de ellos eran miembros del partido nazi, incluyendo a von Braun) y los llevaron a los Estados Unidos como parte de la Operaci√≥n Paperclip, donde los mismos cohetes que se dise√Īaron para caer sobre las ciudades brit√°nicas fueron usados por los cient√≠ficos como veh√≠culos de investigaci√≥n para desarrollar nuevas tecnolog√≠as. El V-2 evolucion√≥ al Cohete Redstone, usado en las primeras fases del programa espacial.

Después de la guerra los cohetes se usaron para estudiar las condiciones existentes a grandes alturas, usando radio telemetría para transmitir la temperatura y presión de la atmósfera, detección de rayos cósmicos y otras investigaciones. Estos estudios fueron continuados en los Estados Unidos por von Braun y los otros, quienes estaban llamados a ser parte del nuevo complejo científico estadounidense.

Independientemente, las investigaciones continuaron en la Uni√≥n Sovi√©tica balo el liderazgo de Sergei Korolev. Con la ayuda de t√©cnicos alemanes, la V-2 fue duplicada y mejorada como los misiles R-1, R-5 y R-5. Los dise√Īos alemanes fueron abandonados al final de los a√Īos 40 y los investigadores extranjeros fueron enviados a sus pa√≠ses. Una nueva serie de motores fueron construidos por Glushko y basados en las invenciones de Aleksei Isaev creando la base de los primeros ICBM con el cohete R-7. Los cohetes R-7 pusieron en √≥rbita el primer sat√©lite, el primer hombre en el espacio y las primeras pruebas en la luna, adem√°s siguen estando en uso hoy d√≠a. √Čstos eventos atrajeron la atenci√≥n de los pol√≠ticos que proveyeron de m√°s dinero para futuras investigaciones.

Los cohetes se volvieron extremadamente importantes para usos militares con los misiles balísticos intercontinentales (ICBM por sus siglas en inglés) cuando los gobiernos se dieron cuenta de que no se podrían defender de un cohete con carga nuclear una vez éste se hubiese lanzado, de tal forma que se empezaron a fabricar masivamente con este fin bélico.

Regulación

Bajo las leyes internacionales, la nacionalidad del propietario de un veh√≠culo lanzado determina qu√© pa√≠s es responsable de cualquier da√Īo que pueda causar el veh√≠culo. Debido a esto, algunos pa√≠ses requieren que los fabricantes y lanzadores de cohetes se adhieran a una regulaci√≥n espec√≠fica que pueda indemnizar y proteger a las personas y a las propiedades que puedan verse afectadas por un vuelo.

En los Estados Unidos cualquier lanzamiento que no se pueda clasificar como amateur y tampoco sea parte de alg√ļn proyecto gubernamental debe ser aprobado por la Administraci√≥n Federal de Aviaci√≥n (Federal Aviation Administration), con sede en Washington, DC.

En Argentina, los lanzamientos experimentales se regulan seg√ļn las recomendaciones de la ACEMA (Asoc. de Coheter√≠a Experimental y Modelista de Argentina) [1].

Futuro

  • Cohete termonuclear se han desarrollado pero nunca se han utilizado; son la promesa para los viajes interplanetarios por su gran eficiencia.
  • Propulsi√≥n nuclear por pulso cohetes concepto que proporcionan un gran empuje y alt√≠simas velocidades.

Otra clase de motores de empuje parecidos a los cohetes y que están empezando a ser ampliamente usados son los motores de iones, que usan energía eléctrica en lugar de química para acelerar sus reacciones.

Enlaces externos

Agencias gubernamentales, asociaciones civiles y compa√Ī√≠as aeroespaciales
Páginas informativas y bibliografía complementaria

Wikimedia foundation. 2010.

Sinónimos:

Mira otros diccionarios:

  • cohete ‚ÄĒ (Del cat. coet). 1. m. Fuego de artificio que consta de un canuto resistente cargado de p√≥lvora y adherido al extremo de una varilla ligera. Encendida la mecha que va en la parte inferior del canuto, la reacci√≥n que producen los gases expulsados… ‚Ķ   Diccionario de la lengua espa√Īola

  • cohete ‚ÄĒ sustantivo masculino 1. Fuego de artificio que consta de un cartucho lleno de p√≥lvora unido a una varilla ligera, con una mecha que se enciende para elevarlo y hacerlo estallar en el aire: cohete tronador, cohete de varilla, cohete corredor,… ‚Ķ   Diccionario Salamanca de la Lengua Espa√Īola

  • cohete ‚ÄĒ ‚Ėļ sustantivo masculino 1 Fuego de artificio que consta de un tubo resistente cargado de p√≥lvora, unido al extremo de una varilla, que se hace explotar lanz√°ndolo hacia arriba. 2 AERON√ĀUTICA, ASTRON√ĀUTICA Artificio que se mueve en el espacio por… ‚Ķ   Enciclopedia Universal

  • Cohete V2 ‚ÄĒ Para el art√≠culo sobre V1, la velocidad de decisi√≥n, v√©ase velocidades caracter√≠sticas. Cohete A4 V2 Lanzamiento de un V2 en 1943 ‚Ķ   Wikipedia Espa√Īol

  • Cohete N-1 ‚ÄĒ N1 o N 1 fue el cohete dise√Īado por la Uni√≥n Sovi√©tica para poner un hombre en la superficie lunar durante la carrera espacial con los Estados Unidos en los a√Īos 60. El cohete fue dise√Īado por la oficina de dise√Īo de Sergu√©i Koroliov, la OKB 1… ‚Ķ   Enciclopedia Universal

  • cohete ‚ÄĒ cigarrillo de marihuana; cf. pito, huiro, verde, piticl√≠n, zeppel√≠n, paraguayo, aguja, ca√Īo, huiro, cuete, cuhete; hazte un cohete por mientras yo preparo la comida, ¬Ņya? ‚Ķ   Diccionario de chileno actual

  • cohete ‚ÄĒ s m 1 Tubo o cartucho peque√Īo, lleno de p√≥lvora, que se usa en los fuegos de artificio y que estalla con un ruido estrepitoso: aventar cohetes, Lo recibieron con m√ļsica y cohetes 2 Proyectil cil√≠ndrico, con motor propio, cuya propulsi√≥n se… ‚Ķ   Espa√Īol en M√©xico

  • cohete ‚ÄĒ {{ÔľÉ}}{{LM C09174}}{{„Äď}} {{SynC09399}} {{ÔľĽ}}cohete{{ÔľĹ}} ‚ÄĻco¬∑he¬∑te‚Äļ {{„Ää}}‚Ėć s.m.{{„Äč}} {{Ôľú}}1{{Ôľě}} Tubo resistente relleno de p√≥lvora y unido al extremo de una varilla ligera que al encenderlo asciende a gran altura y estalla: ‚ÄĘ En las fiestas de mi… ‚Ķ   Diccionario de uso del espa√Īol actual con sin√≥nimos y ant√≥nimos

  • cohete ‚ÄĒ pop. Pistola, rev√≥lver// balazo ‚Ķ   Diccionario Lunfardo

  • Cohete V2 ‚ÄĒ Los V2 fueron los primeros misiles bal√≠sticos usados en la guerra. Dise√Īados por Wernher von Braun, muchos de estos misiles fueron disparados desde las costas francesas hacia Londres con el fin de provocar la mayor devastaci√≥n posible as√≠ como… ‚Ķ   Enciclopedia Universal


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