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Física de los ingenios espaciales

Física de los ingenios espaciales
  
Año de la Física 2005 

En 1957 se lanzaron al espacio exterior los primeros satélites. En enero de 2005 la 
sonda Huygens penetró en la atmósfera de Titán. Entre estos dos acontecimientos se 
ha conseguido alcanzar varias veces la Luna y la sonda Voyager ya ha abandonado el 
Sistema Solar en su camino hacia el espacio profundo.  
Toda esta "frenética actividad" es una consecuencia de la determinación que tiene la 
humanidad de ampliar cada vez más sus horizontes. El principal handicap que se tiene 
para la ampliación de estos límites es inherente al lugar que nos acoge, La Tierra, y se 
llama gravedad. La gravedad es la responsable de mantenernos unidos a la superficie 
terrestre y evitar que nos desprendamos y "salgamos volando" de la misma como 
consecuencia de la fuerza centrífuga. Como contrapartida, la gravedad es también la 
principal responsable de que cualquier objeto, incluido el ser humano, pueda viajar al 
espacio exterior, no sin un gasto energético por unidad de masa bastante considerable.  
El objetivo de este artículo es hablar de los principios básicos que rigen la mecánica y 
funcionamiento de los vehículos espaciales.  Pues bien, el primer episodio de nuestro 
viaje es escapar a la acción del campo gravitatorio…  
Si lanzáramos una piedra horizontalmente  y de forma hipotética prescindimos del 
rozamiento que tendría con el aire, acabaría cayendo unos metros delante de nosotros 
como resultado de la fuerza que la tierra ejerce sobre la piedra. Si el impulso que se 
diera a la piedra fuera algo mayor, ésta caería unas decenas de metros más allá de 
donde cayó la primera vez. Si nuestro brazo fuera tan fuerte que no hubiera limitación 
en el impulso en los sucesivos lanzamientos, la piedra iría cayendo cada vez más lejos, 
hasta que con un determinado y fortísimo impulso se daría una velocidad tal a la piedra 
que iría tan lejos que "nunca" terminaría de caer al suelo, se quedaría en estado de 
"permanente caída" y, siguiendo con las suposiciones, si la tierra no fuera rugosa 
llegaría un momento en el que la piedra nos pegaría en el cogote después de haberle 
dado una vuelta completa a la misma. Se puede decir que en ese momento habríamos 
fabricado un satélite artificial. La velocidad a la que sucede eso es de alrededor de 
20.000 km/h. Si se sigue aumentando la velocidad del impulso inicial y la altura a la que 
se lanza la piedra se alcanzaría otra velocidad muy característica, la velocidad de 
escape, alrededor de 40.000 km/h. Esta velocidad es la necesaria para escapar por 
completo de los efectos de la atracción terrestre, y la piedra iniciaría su camino por el 
espacio exterior.  
Se ha dicho que para situar un objeto fuera de la atmósfera terrestre o del alcance del 
campo gravitatorio hay que darle un impulso lo suficientemente grande como para 
alcanzar la velocidad de escape, y dicho impulso deberá ser mayor cuanto más grande 
sea la cantidad de masa que se desea elevar.  
El fin fundamental de situar un objeto en el espacio exterior es mantenerlo orbitando 
alrededor de un planeta, en este caso la Tierra. La gravedad, paradójicamente, es 
además de un handicap para escapar de la tierra, el principal "combustible" para el

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