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7 de julio de 2001
La cohetería festeja sus 75 años con novedosos
sistemas de propulsión
Robert H. Goddard lanzó en 1926 el primer cohete de combustible líquido
y desde entonces no han cambiado básicamente las tecnologías de propulsión. Ahora, los
expertos ensayan alternativas para acelerar vehículos espaciales que podrían alcanzar
una velocidad diez veces superior a la del sonido.
Setenta y cinco años después del lanzamiento del primer cohete de la historia, la NASA
está lista para dar un salto tecnológico capaz de revolucionar los vuelos espaciales. El
pasado 2 de junio, desde la base aérea californiana de Edwards despegó un bombardero
B-52 para subir a gran altura un cohete con alas Pegasus sobre el cual se había instalado
el X-43, el avión hipersónico sin piloto más veloz del mundo. Se trataba del primer
prototipo a escala reducida (poco más de tres metros), pero dotado de un nuevo tipo de
motor scramjet con el que podía alcanzar una velocidad entre 7 y 10 veces superior a la
del sonido, es decir, hasta cerca de 10.000 kilómetros por hora.
El ensayo debía durar unos diez segundos desde el momento en que el Pegasus soltaba el
X-43 a 30 kilómetros de altura. Pero debido a un problema aún desconocido surgido poco
después de separarse del bombardero, se perdió el control del Pegasus y fue destruido.
Los ingenieros llevan 40 años haciendo experimentos para lograr un motor scramjet que,
quemando hidrógeno, se alimenta con el oxígeno tomado del aire. En su interior, cuando
el avión vuela a alta velocidad, se crea un flujo de gas supersónico capaz de acelerar
el vehículo hasta 10 veces la velocidad del sonido. Hasta ahora se habían hecho
experimentos solamente en túneles de viento en tierra.
En el futuro, un motor scramjet permitirá que los aviones reduzcan drásticamente el
tiempo de los vuelos transoceánicos, y las naves espaciales podrán ir al espacio más
fácilmente y con menos consumo. Un propulsor de este tipo, con las modificaciones
oportunas, podrá utilizarse en órbita utilizando el oxígeno almacenado en tanques, una
vez superada la atmósfera.
Pequeño y corto
En los últimos 75 años, la tecnología para salir de nuestro planeta y viajar al espacio
ha seguido siendo sustancialmente la misma desde que se probó con éxito el 16 de marzo
de 1926.
Aquel día de una primavera fría y todavía blanqueada por un poco de nieve, en Adburn
(Massachusetts, EE UU), Robert H. Goddard lanzaba el primer cohete de combustible
líquido. No era un aparato grande ni se parecía a los lanzadores de hoy: la tobera de
escape estaba arriba y los depósitos de gasolina y oxígeno abajo. En total pesaba 4,5
kilogramos.
Tampoco el vuelo fue un gran viaje. Eran las 14.30 cuando el cohete se elevó apenas 12
metros, trazando en el aire un arco antes de caer a unos 60 metros de distancia. Duró
todo 2,5 segundos, pero el éxito abrió la era de los vuelos espaciales que se
materizalizaría el 4 de octubre de 1957 con el lanzamiento del primer Sputnik ruso.
'El profesor Goddard quiere ir a la Luna', escribían los periódicos entonces al hablar
de sus experimento. Goddard enseñaba física en la Universidad Clark; de carácter
hermético, temía que le robasen las ideas, pero trabajaba intensamente con su grupo de
técnicos financiados en particular por la Fundación Guggenheim, en la que había
encontrado un amigo y un apoyo: Charles A. Lindbergh, el hombre que había realizado el
primer vuelo transoceánico.
Cuando murió, el 2 de junio de 1945 en Baltimore (EE UU), Goddard tenía 214 patentes que
resolvían los problemas técnicos básicos de la tecnología de cohetes: desde el sistema
de guiado giroscópico a las turbinas para los motores, desde la aerodinámica al
seguimiento de la trayectoria.
En la práctica, las tecnologías esenciales se aplicaron tanto en 1969 en el gran cohete
Saturno, que lanzó a los astronautas que pisaron la Luna, como en los motores de los
transbordadores actuales: básicamente una cámara de combustión en la que se inyectan
los propelentes que se queman generando un empuje gracias a los gases que salen por la
tobera divergente (en forma de campana) de escape.
Un paso adelante
En más de siete décadas se han perfeccionado los sistemas y las
técnicas de control, se han mejorado las prestaciones, se ha aprendido a utilizar mejor
la mezcla de hidrógeno y oxígeno, considerada la más eficaz, pero en esencia la
tecnología se ha mantenido igual. Hubo que esperar a los años noventa para presenciar un
paso adelante.
En la década pasada, la NASA ponía en marcha el programa X-33, un vehículo espacial
experimental no tripulado que debía lograr sobre todo dos cosas: un sistema de gestión
más simple que el costosísimo y complicadísimo de los transbordadores, y probar un
nuevo tipo de propulsor cohete conocido como aerospike.
Aunque el pasado mes de marzo el programa fue cancelado, el nuevo propulsor aerospike
ahora está listo para ser utilizado en cualquier nuevo vehículo espacial. Las ventajas
que ofrece son notables: es más pequeño y menos pesado que el propulsor divergente y se
puede integrar mejor en la estructura del vehículo reduciendo la resistencia
aerodinámica.
Conceptualmente, el aerospike es similar a su hermanastro divergente, por lo que se
refiere a turbinas e inyectores, excepto que la tobera en lugar de cerrarse de la forma
tradicional, cónica, está abierta. De este modo es la presión atmosférica la que
contiene y modifica la forma de los chorros del escape adaptándola mejor a medida que
cambia la cota de vuelo, proporcionando así un rendimiento más elevado. Sin embargo, la
tradicional forma de campana está diseñada para satisfacer un valor medio entre la
presión atmosférica existente a nivel del mar y la de la cota en que el motor deja de
funcionar. Así, también las prestaciones obtenidas son un compromiso.
Vehículo seguro
Al tiempo que se decidía cancelar el programa X-33, la nueva
Administración Bush garantizaba su apoyo al nuevo plan bautizado Space Launch Initiative,
recientemente puesto en marcha y que prevé una financiación de 4.500 millones de
dólares para los próximos cinco años. El objetivo es siempre el mismo: desarrollar las
tecnologías necesarias para construir en la segunda mitad del decenio un vehículo seguro
y económico (con un coste por kilogramo transportado diez veces inferior al actual) para
sustituir a los viejos transbordadores actuales.
Con la nueva iniciativa, Estados Unidos pretende reconquistar la supremacía del
transporte espacial para las necesidades estratégicas de Defensa, pero también para el
mercado civil ahora congestionado por demasiada competencia rusa, china, europea y, dentro
de poco, también japonesa e india. Sólo un salto tecnológico dará la victoria a
Estados Unidos en este competitivo sector.
Un motor iónico interplanetario
Si para dejar la Tierra e ir al espacio se están experimentando los nuevos tipos de
propulsores scramjet y aerospike, para viajar por el espacio entre los planetas se está
materializando otra promesa anunciada desde hace tiempo. Se trata de la propulsión
iónica, que, tras haber sido experimentada en varias ocasiones y recientemente utilizada
en algunos casos para el control de posición de satélites en órbita, ahora cumple el
salto al espacio interplanetario. Esto es posible gracias al vuelo de la sonda Deep
Space-1 de la NASA, lanzada en octubre de 1998 y ahora en vuelo hacia el cometa Borelly, a
cuyo encuentro llegará en septiembre.
Esta sonda nació para probar 12 nuevas tecnologías aplicables en las futuras
expediciones interplanetarias. La más importante es el propulsor iónico, que funciona
con xenón. Este propulsor, de apenas 30 centímetros de diámetro, proporciona un empuje
bajísimo (20 milésimas de newton) que, sin embargo, al ser ejercido durante mucho
tiempo, permite alcanzar velocidades muy elevadas. El nuevo propulsor iónico de la Deep
Space-1, tras algunos problemas iniciales, ha demostrado poder funcionar durante periodos
muy largos de tiempo abriendo el camino hacia viajes interplanetarios un poco más cortos
que los actuales.
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