LOS PIONEROS DEL ESPACIO

Lo que normalmente llamamos cohetes se denominan Vehículos de Lanzamiento Orbital (VLO), aparatos de apariencia cilíndrica que nos permiten despegar hacia el espacio y están constituidos por varios motores-cohetes y tanques. La llamada carga paga que se desea posicionar en el espacio (como puede ser un satélite, una sonda interplanetaria o algún elemento estructural de la ISS) ocupa una pequeña fracción en la parte superior del vehículo donde va alojada dentro de una cápsula llamada cofia, que lo protege del ajetreado viaje atmosférico. 

 ¿Cómo se propulsan? Estos cohetes tienen la característica de estar impulsados por propelentes (también llamados propergoles), ​sustancias que reaccionan en la cámara de combustión, generando gases a alta presión y temperatura. Cuando estos gases salen por la tobera a gran velocidad, se produce una fuerza de reacción en el sentido contrario llamada empuje que acelera el cohete, permitiéndole escapar de la atracción gravitacional de la Tierra. La tobera o efusor es un dispositivo cuya geometría cónica hace que el flujo que lo atraviese se acelere. La característica principal de estos elementos es que, a diferencia de los motores de los automóviles o de los aviones, producen combustión sin necesidad de Oxígeno externo (obtenido de la atmósfera). 

Esto permite a los VLO propulsarse fuera de la atmósfera y viajar hacia el espacio. En el caso de que sean materiales sólidos, éstos se compactan y aglutinan en diversas configuraciones. También existen cohetes híbridos que utilizan un propelente líquido como combustible y un propelente sólido como oxidante. Los Cohetes Saturn V, empleado en las misiones lunares Apolo, Transbordador Espacial y Falcon 9 de SpaceX. 

El Transbordador Espacial utiliza además dos impulsores de propelente sólido ubicados a ambos lados del tanque principal. Como podemos observar la mayor parte de un VLO lo constituyen sus propulsores. Esto demuestra la increíble cantidad de energía que se requiere salir de la atmósfera. ¿Qué diferencia existe con los aviones? A diferencia de los cohetes, los aviones que estamos habituados a ver necesitan de la atmósfera gaseosa para: 1) Generar sustentación aerodinámica. Esta fuerza surge del movimiento relativo del aire sobre la superficie del ala y permite a un objeto elevarse y vencer a la gravedad. 2) Generar empuje. Esta fuerza es producida por los motores, ya sean a pistón o a reacción, a través de la combustión de combustibles (similares al keroseno), la cual necesita oxígeno que se obtiene de la atmósfera. Pero, a medida que ascendemos la atmósfera se vuelve menos densa. El contenido de aire (mezcla de los gases nitrógeno y oxígeno) comienza a escasear, hasta desaparecer por completo aproximadamente a los 500 km de altura en la Termosfera, la penúltima capa atmosférica. 

¿Orbitar la Tierra o escapar de ella? Si deseamos arrojar un objeto no propulsado hacia el espacio, es decir sólo con un impulso inicial, debemos hacerlo a una velocidad llamada velocidad de escape y su magnitud, respecto a la superficie de la Tierra, es de aproximadamente 11 km/s. Los objetos lanzados de esta manera, sin propulsión y sólo con una velocidad inicial, describen una trayectoria llamada balística. Si por otro lado queremos hacer que el objeto entre en órbita circular alrededor de la Tierra, es decir dejarlo en traslación alrededor de ella atrapado por su gravedad, deberíamos lanzarlo sólo en dirección horizontal, es decir tangente a la superficie de la Tierra y a una velocidad llamada velocidad orbital, cuya magnitud, sobre la superficie de la Tierra, es de casi 8 km/s. 

 La geometría de la órbita en una trayectoria balística depende de la velocidad inicial a la que el proyectil es arrojado. Lo interesante de estas velocidades es que no dependen de la masa del objeto arrojado. Cualquier cuerpo lanzado desde la superficie terrestre horizontalmente a una velocidad inferior a la de escape, pero mayor a la orbital, terminará orbitando la Tierra. Estas órbitas se denominan ligadas por el hecho de que el proyectil queda “atrapado” por la gravedad terrestre. Del mismo modo un cuerpo lanzado a una velocidad igual o mayor a la de escape, se alejará hacia las inmensidades del espacio profundo, desacelerando indefinidamente.

ASTRONAUTICA: DUELO DE POTENCIAS

 

EL COMIENZO DE LA CARRERA ESPACIAL 

El 4 de octubre de 1957 los soviéticos lograron su primera hazaña, pusieron en órbita el Sputnik I y así consiguieron que los ojos del mundo se posaran en Moscú y en su gran proeza. El Sputnik era una esfera metálica de 58 centímetros de diámetro y de cuyo exterior sobresalían únicamente las antenas; orbitó la Tierra durante tres meses y completó 1400 revoluciones a la Tierra. 

A decir verdad, el Sputnik no cumplía una función trascendental ya que la tecnología desarrollada hasta el momento no había llegado tan lejos, así que dicho satélite solo emitía un pitido que podía captarse desde la superficie terrestre. No obstante, la importancia de tal suceso no puede subestimarse ya que fue la primera vez que el hombre logró enviar un artefacto al espacio exterior. Noviembre de 1957 Para noviembre del mismo año, en el que se envió el Sputnik I al espacio, la Unión Soviética anota su segundo punto, envía al espacio al Sputnik II, pero esta vez no se trataba de un satélite vacío, en esta ocasión el objetivo principal era enviar a un ser vivo al espacio con el fin de probar que era posible soportar la ausencia de gravedad y sobrevivir en órbita. Este satélite estaba tripulado por una perra llamada Laika, reclutada en las calles de Moscú. 

Diversas especies de animales fueron candidatas para este ensayo en el que se enviaría un organismo viviente al espacio. Así, se inició la búsqueda del animal que orbitaría la Tierra y fue así que se reclutaron varios canes de las calles de la capital soviética, debido a que los científicos e investigadores creyeron que un perro que estuviera sometido normalmente a condiciones extremas soportaría con menor dificultad el experimento. Enero de 1958 Los Estados Unidos tenían claro en este punto que estaban atrasados totalmente con respecto a la Unión Soviética, que se había anotado dos puntos con el lanzamiento del Sputnik 1 y el Sputnik 2. Por lo anterior se ven motivados a lanzar el primer satélite artificial norteamericano el 31 de Enero de 1958, el Explorer 1, y en cuya producción también tuvo que ver el científico alemán Werner von Braun. Este satélite pesaba alrededor de 15 kilogramos, en su interior contenía combustible, transmisores, instrumentos para medir las temperaturas, el impacto de meteoritos y una herramienta cuya función era medir la densidad de las moléculas atómicas en el espacio ultraterrestre. El 28 de febrero de ese mismo año el satélite cesó de transmitir, pero permaneció en órbita hasta marzo de 1970. Febrero de 1958 

La carrera espacial apenas comenzaba y por ahora los ganadores serían los soviéticos con un marcador de dos a uno, sin embargo, los norteamericanos debían procurar al menos un empate. Fue así que el 5 de febrero de 1958, los Estados Unidos ponen en órbita un pequeño satélite que los soviéticos despectivamente asemejaron con una naranja. El Vanguard 1 llegó a órbita tras varios fracasos, pero ha sido el satélite con más tiempo en órbita de la Tierra. De alguna manera este satélite es un precursor de lo que conocemos actualmente como nanosatélites ya que pesaba unos 9,7 kilogramos en órbita, con un perigeo de 300 kilómetros. 

Los satélites Vanguard tenían un diseño elemental que consistía en una esfera de aleación de aluminio y magnesio revestidos de oro. El diámetro y peso variaban en cada misión. En el caso del Vanguard 1 el satélite tenía un diámetro de unos 16,5 cm y una masa de 1,47 kg. El peso de los otros satélites de la serie aumentó progresivamente: el Vanguard 2 tenía una masa de 9,8 kg y el Vanguard 3 alcanzó los 45 kg. Este satélite no pretendía romper ningún récord: con sus 16,5 cm de diámetro y sus 1,47 kg de masa el Vanguard 1 estaba equipado con 6 antenas de 30 cm de largo que emitían señales en 108 MHz y 108.03 MHz para telemetría e ingeniería. Dos sensores térmicos monitorearon durante 16 días la temperatura interna del satélite para comprobar el revestimiento térmico empleado. 

Como es evidente, el Vanguard 1 era un satélite experimental que se empleó para medir la densidad atmosférica a pesar de que esa no era su función. Estuvo activo hasta mayo de 1964, año en que su señal se dejó de emitir. En conjunto, entre diciembre de 1957 y el 18 de diciembre de 1958 se realizaron once tentativas de lanzamiento de satélites Vanguard, de los cuales solo tres fueron exitosos. No obstante y a pesar del difícil historial, el Vanguard 1 llevó a cabo una función muy importante en los avances de la tecnología espacial. Desde tal momento, los satélites empezaron a emplear celdas solares fotovoltaicas. Los cálculos de la densidad atmosférica realizadas con el Vanguard 1 permitieron lograr conseguir una imagen más aproximada de la forma de la Tierra, y de alguna forma hace parte de los predecesores de los satélites geofísicos.

HISTORIA DE LA ASTRONAUTICA-2: EL SPUTNIK 2

 

Tras el éxito del lanzamiento del Sputnik 1, la antigua Unión Soviética estaba obsesionada con el hecho de seguir siendo el corredor de cabeza en la carrera espacial. Korolev mantuvo una reunión con los jefes de diseño de diferentes departamentos y miembros de la industria balística donde propuso el envío del primer ser vivo al espacio, un perro. 

Para satisfacción del propio Korolev, su propuesta fue recibida con gran entusiasmo y la compleja maquinaria espacial soviética se puso manos a la obra para cumplir el objetivo acordado de ser los primeros en poner en órbita una carga biológica. Se piensa que fue alrededor del día 10 de octubre cuando el gobierno decidió dar luz verde al nuevo proyecto, concediendo de esa manera al equipo de diseño y construcción un tiempo de poco más de cuatro semanas para marcar un nuevo hito en la exploración espacial. El diseño de esta nueva nave respondía a dos requisitos fundamentales, el primero de ellos era mantener sana y salva la carga biológica durante el mayor tiempo posible, y a su vez incorporar nuevo instrumental científico destinado a realizar nuevos experimentos en el entorno espacial. El núcleo del satélite sería una cabina de aluminio totalmente hermética de 0.8 metros de largo y 0.64 metros de diámetro. Este diseño fue el heredero de los antiguos contenedores usados para lanzar perros en una trayectoria balística a bordo de los lanzadores R-2A. Se equipó con diversos sensores cuyo objetivo era medir la presión y temperatura ambiental, así como la presión sanguínea, el ritmo respiratorio y cardiaco del pasajero. 

Para generar el oxígeno suficiente para que el animal respirara, se utilizaron componentes alcalinos altamente activos que a su vez consumían el dióxido de carbono y el exceso del vapor de agua. Los paneles que contenían estos componentes químicos destinados a regenerar la atmósfera de la cabina fueron colocados a ambos lados de la cabina. Este sistema de soporte vital fue diseñado para mantener de manera automática los niveles atmosféricos adecuados. Sin embargo, fue necesario añadir un equipo de ventilación para compensar los efectos de la gravedad cero y la ausencia de convección en dicho sistema. Por otro lado, debido a la intención inicial de mantener al animal vivo durante el mayor tiempo posible, era necesario añadir un sistema de alimentación. Para ello se rediseñó un cinturón de munición de una ametralladora para llevar pequeñas porciones de alimento altamente calórico que serían liberados de manera periódica. Cada una de esas porciones contenía la ración diaria recomendada y sumaban un total de 20 porciones. También era necesario desarrollar un sistema por el cual el animal pudiese realizar sus necesidades fisiológicas de eliminación de desechos sin ensuciar la cabina, para ello se le vistió con un corsé especial que contenía un receptáculo para almacenar la orina y las deposiciones sólidas. 

En el siguiente nivel, los ingenieros del proyecto situaron un gran contenedor esférico que había sido desarrollado como alternativa durante el diseño del Sputnik 1. Se equipó con dos radiotransmisores, de frecuencias 20005 y 40002 Mhz, así como un sistema de baterías. Al contrario que su predecesor, el Sputnik 2 sería capaz de enviar una señal continua. Finalmente se diseñó nueva instrumentación científica destinada a registrar la radiación ultravioleta y de rayos X. Tres células fotoeléctricas situadas formando ángulos de 120º una respecto a la otra se añadieron para medir la radiación solar. El Sputnik 2, mediante un R-7 ICBM prácticamente similar al utilizado para el Sputnik 1, fue puesto en una órbita a 212 x 1660 km con un periodo de 103,7 minutos. Tras alcanzar su órbita la nariz del cono fue expulsada, pero el núcleo del bloque A no se separó como estaba planeado. Esto inhibió el funcionamiento del sistema de control de temperatura. Además, algunas de las placas termoaislantes se desprendieron, con lo que la temperatura interior alcanzó los 40 °C. Se cree que Laika sólo sobrevivió unas pocas horas en lugar de los diez días esperados a causa del calor. La órbita del Sputnik 2 decayó y reingresó a la atmósfera el 14 de abril de 1958, tras 162 días en órbita. Con 508,3 kilogramos de peso, el Sputnik 2 pesó unas 6 veces más que su inmediato antecesor, el Sputnik I original (de tan sólo 83,6 kg). 

Por su parte, en respuesta a ambos Sputniks iniciales, los propios EE.UU. intentarían lanzar el Vanguard el 6 de diciembre de 1957, que en teoría sería su primer satélite artificial. No obstante, lograrían hacerlo efectivamente con el lanzamiento del Explorer 1, el 31 de enero de 1958.

 

HISTORIA DE LA ASTRONAUTICA-1: EL SPUTNIK

 

A las 22:48, hora de Moscú, del 4 de octubre de 1957 el cohete portador R-7 despegó del polígono experimental del Ministerio de Defensa de la Unión Soviética, luego llamado Baikonur, en Kazajistán. Llevaba en su punta una esfera de 58 centímetros de diámetro que pesaba 83,6 kilógramos y estaba equipada con cuatro antenas de entre 2,4 y 2,9 metros de largo para la emisión de señales de los transmisores con baterías. 

Se trataba del Sputnik («satélite» en ruso), una palabra que desde aquel momento se hizo famosa a nivel mundial. Poco más de cinco minutos después del despegue -315 segundos- el satélite se separó del R-7 y emitió sus primeras señales. Había logrado alcanzar una altura de 945 kilómetros antes de desplazarse paralelamente al planeta a una velocidad de casi 29.000 kilómetros por hora. El envío de datos incluía información de la temperatura dentro y sobre la superficie de la esfera, así como también registros sobre la densidad de las capas altas de la atmósfera y la propagación de ondas de radio en la ionosfera. El Satélite Artificial Terrestre (ISZ por sus siglas formales en ruso) transmitió durante dos semanas pero estuvo en órbita 92 días, hasta el 4 de enero de 1958. En total realizó 1.440 giros alrededor de la Tierra, el equivalente a casi 60 millones de kilómetros. 

Para comprender cómo se llegó a este logro científico hay que remontarse al año 1952 cuando el Consejo Internacional de Uniones Científicas propuso el establecimiento del Año Geofísico Internacional, que iría del 1 de julio de 1957 al 31 de diciembre de 1958. En ese período de tiempo se registraría una actividad inusual del Sol, lo que instó a realizar diferentes mediciones y estudios para conocer su impacto sobre el planeta. En octubre de 1954, el Consejo convocó a los distintos países a construir satélites que permitieran el relevamiento de información, para su posterior estudio.

MISIONES LEGENDARIAS

 

El 5 de marzo de 1946, el exprimer ministro británico Winston Churchill emitió una célebre conferencia en el salón de actos del Wetsminter College de la Universidad de Fulton en la cual advirtió al mundo de los pasos que daba el comunismo en Europa y anunciando con ello el inicio oficial de la Guerra Fría al manifestar que «desde Stettin, en el Báltico, hasta Trieste, en el Adriático, ha caído sobre el continente un telón de acero». 

Con esta afirmación, telón de acero o cortina de hierro, se refería a la frontera que había pasado de ser geográfica a ser ideológica y que dividía el continente y separaba a los países que luego de la Segunda Guerra Mundial quedaron bajo la influencia de la Unión Soviética, de los países occidentales de ideología capitalista alineados con los Estados Unidos. De esta manera, la relación entre quienes fueran aliados en la Segunda Guerra Mundial se desintegró totalmente. 

La rivalidad entre la Unión Soviética y los Estados Unidos era evidente, cada Estado solo esperaba el ataque del otro y la desconfianza estaba en el aire. Sin embargo, más allá del temor de que tuviera lugar una tercera guerra mundial, había algo más que despertaba el interés de las naciones: la exploración del espacio exterior. Fue así que en el siglo XX el hombre logró dar los primeros pasos en la conquista del espacio. 

Es así como se inició en ambos países con objetivos de defensa y ataque, pero que se direccionó rápidamente hacia la conquista del espacio y fue en el contexto de guerra que tuvo lugar la carrera espacial, como producto del conflicto. Primeros pasos en la carrera espacial. Octubre de 1957. El 4 de octubre de 1957 los soviéticos lograron su primera hazaña, pusieron en órbita el Sputnik I y así consiguieron que los ojos del mundo se posaran en Moscú y en su gran proeza. 

El Sputnik I era una esfera metálica de 58 centímetros de diámetro y de cuyo exterior sobresalían únicamente las antenas; orbitó la Tierra durante tres meses y completó 1400 revoluciones a la Tierra. A decir verdad, el Sputnik no cumplía una función trascendental ya que la tecnología desarrollada hasta el momento no había llegado tan lejos, así que dicho satélite solo emitía un pitido que podía captarse desde la superficie terrestre. No obstante, la importancia de tal suceso no puede subestimarse ya que fue la primera vez que el hombre logró enviar un artefacto al espacio exterior. 

Así empezó todo...hasta hoy, a la espera del lanzamiento del telescopio espacial James Webb, en Octubre de este año.