¿Cómo funcionan los cohetes que viajan al espacio?

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Los cohetes no dejan de parecer un elemento futurista que no encaja del todo en el presente de la humanidad, pero lo cierto es que su tecnología básica no es tan distinta de la de fuegos artificiales desarrollados hace casi 800 años en la China del siglo XIII (salvando las distancias, claro). Desde que el primer cohete moderno de combustible líquido se elevó al cielo en 1926, los cohetes han transportado a unas 500 personas, varios miles de satélites y bastantes sondas no tripuladas a la profunda oscuridad del espacio exterior más allá de la Tierra. Pero ¿sabes cómo funcionan los cohetes en realidad? Vamos a descubrirlo.

¿Qué es exactamente un cohete?

Un cohete espacial es un vehículo con un motor a reacción muy potente diseñado para transportar personas o equipos más allá de la Tierra y hacia el espacio. Si definimos el espacio como la región fuera de la atmósfera de la Tierra, significa que no hay suficiente oxígeno para alimentar el tipo de motor convencional que encontrarías en un avión a reacción. Así que una forma de ver un cohete es como un tipo muy especial de vehículo a reacción que lleva su propio suministro de oxígeno.

Los cohetes necesitan una gran velocidad y una enorme cantidad de energía para escapar de la atracción de la gravedad y evitar que caigan de nuevo a la Tierra como piedras. Esto significa que los motores de los cohetes tienen que generar enormes fuerzas.

Así funcionan los cohetes que viajan al espacio

Comprender las fuerzas, clave para entender cómo funcionan los cohetes

Comprender cómo las fuerzas hacen que las cosas se muevan es imprescindible para entender cómo funcionan los cohetes, y lo hacen siguiendo tres importantes reglas científicas llamadas leyes del movimiento, que fueron desarrolladas hace unos 300 años por el científico inglés Isaac Newton (1642-1727).

Como dijo Newton, las cosas quietas (como los cohetes estacionados en las plataformas de lanzamiento) permanecen quietas a menos que las fuerzas actúen sobre ellas, y por ende las cosas en movimiento siguen moviéndose a una velocidad constante a menos que una fuerza actúe para detenerlas.

Cuando una fuerza actúa sobre algo, lo hace acelerar (ir más rápido, cambiar de dirección, o ambas cosas); en el caso de los cohetes, al poner en marcha el motor, se generan unas fuerzas que lo hace moverse hacia el cielo.

Los cohetes se mueven hacia arriba disparando gases de escape calientes hacia abajo (acción) creando una fuerza igual y opuesta (la reacción) que acelera el cohete hacia arriba. La acción es la fuerza del gas, la reacción es la fuerza que actúa sobre el cohete, y las dos fuerzas son de igual tamaño, pero apuntan en direcciones opuestas, y actúan sobre cosas diferentes (por lo que no se anulan).

El empuje, la fuerza principal que hace volar un cohete

La fuerza que empuja un cohete hacia arriba se denomina empuje; depende de la cantidad (masa) y la velocidad del gas que el cohete dispara y de la forma en que su boquilla de escape tiene la forma de expulsar ese gas en un chorro de alta presión.

¿Sabes cómo funcionan los cohetes?

Cuando el motor de un cohete desarrolla suficiente potencia, la fuerza de empuje que lo empuja hacia arriba será mayor que su propio peso (la fuerza de gravedad) que lo empuja hacia abajo, por lo que el cohete subirá al cielo.

A medida que el cohete sube, la resistencia del aire (resistencia) tratará de tirar de él hacia atrás también, luchando contra el empuje. En un cohete que sube, el empuje tiene que luchar contra la resistencia y el peso.

La velocidad de escape, otro factor que nos ayuda a entender cómo funcionan los cohetes

El último factor que necesitamos conocer para entender cómo funcionan los cohetes a grandes rasgos es la velocidad de escape, es decir, lo rápido que debe moverse algo para alcanzar una velocidad que le permita escapar de la atracción de la gravedad de la Tierra.

Los cohetes queman enormes cantidades de combustible muy rápidamente para alcanzar una velocidad de escape de al menos 40.000 km/h, que es lo rápido que algo necesita ir para escapar de la atracción de la gravedad de la Tierra. Para ello, debe trabajar en contra de la fuerza de la gravedad mientras viaja a lo largo de una distancia.

Cuando decimos que un cohete tiene velocidad de escape, en realidad queremos decir que tiene al menos suficiente energía cinética para escapar de la atracción de la gravedad de la Tierra (aunque nunca se puede escapar completamente). Finalmente, un cohete no obtiene toda su energía cinética en una gran cantidad al comienzo de su viaje: obtiene más inyecciones de energía quemando combustible a medida que avanza. Dejando de lado las objeciones, «velocidad de escape» es una abreviatura rápida y fácil que nos ayuda a entender un punto básico: se necesita una enorme cantidad de energía para llevar cualquier cosa al espacio.

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