Nave espacial
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Cohete rusu Protón-K desapegando col módulu Zvezda pa la ISS (Baikonur, 12 de xunetu de 2000).

Una nave espacial, astronave[1]' o cosmonave[2] ye un vehículu diseñáu pa funcionar más allá de l'atmósfera terrestre, nel espaciu esterior. Les naves espaciales pueden ser robótiques o bien tar tripulaes.

Dau l'escasu desenvolvimientu real de les naves espaciales, gran parte de les idees y meyores atópense inda nel ámbitu de la ciencia ficción, especialmente na llamada ciencia ficción dura.

Primeres idees

Anque la idea de los viaxes espaciales remóntase siquier hasta la dómina del antiguu Imperiu romanu, nun asocede lo mesmo col conceutu de "nave espacial", pos la imaxinación humana viose severamente condicionada pola falta de desenvolvimientu teunolóxicu. Autores como Plutarcu nel sieglu I (De facie in orbe lunae), y Kepler nel sieglu XVII (Somnium) menten viaxes a la Lluna, anque nun son capaces de concebir un artefautu capaz de realizar el viaxe, valiéndose para ello de caminos ocultos o de la intervención d'espíritos.

Los primeros intentos non máxicos p'algamar l'espaciu apaecen na segunda metá del sieglu XVIII, utilizando los precarios métodos disponibles na dómina. Asina, en Les aventures del barón Munchausen algámase la Lluna en globu. Sicasí, esti rellatu sigue perteneciendo inda al xéneru de la fantasía épica. El saltu de la fantasía a la ciencia ficción va producise casi un sieglu dempués, na famosa De la Tierra a la Lluna, publicada por Jules Verne en 1865, na que s'emplega un xigantescu cañón balísticu, de nuevu con destín a la Lluna. Nesta novela l'autor yá trata de dar solución a dalgunos de los problemes del so métodu de viaxe, tales como l'ausencia d'osíxenu fora de l'atmósfera o la compensación de la inmensa aceleración del despegue.

Años dempués, H. G. Wells siguiría usando'l métodu del cañón en La guerra de los mundos (1898), pero nesti casu con destín a Marte.

Ye nesa dómina, yá nos entamos del sieglu XX, cuando surden finalmente les primeres idees realistes sobre naves espaciales; idees que van venir acomuñaes al motor de reacción. La obra pionera nesti campu ye La esploración del espaciu cósmicu per mediu de los motores de reacción, publicada pol físicu rusu Konstantín Tsiolkovski en 1903. Nesti puntu la ciencia ficción va dar pasu a la ciencia.

Diseñu

El diseñu de naves espaciales abarca tanto a les naves ensin tripular o robótiques (satélites y sondes) como a les tripulaes (estaciones espaciales, tresbordadores y módulos).

Toles naves espaciales hasta la fecha consten de dos partes:

  • Cohete: seición impulsora, compuesta polos motores y los depósitos de combustible, que la so misión ye abandonar l'atmósfera terrestre.
  • La nave en sí, que va efectuar puramente'l viaxe pel espaciu, y que puede adoptar cualesquier de les formes enantes mentaes.

Sistemes de propulsión

Los cohetes impulsores funcionen con combustible químicu, yá sía sólidu o propelente líquidu, ente que les naves pueden funcionar con motores químicos, nucleares, iónicos o inclusive por aciu veles solares.

Siendo enagora la propulsión química la única con referentes na realidá práutica, tendría de suponese más abondoses los exemplos del so usu na ciencia ficción. Pudo ser asina na ciencia ficción más temprana, antes de xeneralizase l'usu de la fisión atómica como fonte d'enerxía. Cuando la enerxía atómica fíxose una realidá, la soñadora mente de los escritores abandonó al vieyu cohete como mediu de salir de la Tierra.

Aun así convirtióse nel emblema de toa una dómina y autores como Ray Bradbury, en Crónicas Marcianas (1950), acomuñar a la so obra de manera casi indisoluble (magar ye posible que'l terrible calor del branu del cohete nun fuera producíu por combustión).

Los cohetes químicos tienen una autonomía bien llindada por cuenta del so enorme gastu de masa propelente y sería pocu probable que nos llevaren muncho más allá de Marte. Ello ye que ensin poder desterrar totalmente esti tipu de impulsor, la NASA ta evaluando la posibilidá de construyir un cañón electromagnéticu na falda d'un monte p'aidar nel despegue a les danzaderes espaciales, aforrando combustible y menguando los riesgos d'accidentes.

En La Lluna ye una cruel amante, Robert A. Heinlein, yá en 1966, utiliza una catapulta electromagnética p'acelerar carga dende una base llunar a la Tierra y el mesmu mecanismu ye usáu por Arthur C. Clarke nel rellatu Maelstrom II, de 1965. Estes obres, alloñaes de la fantasía de les revistes d'usar y tirar, pretenden encetar la tema de la colonización de cuerpos cercanos con ciertu rigor científico.

Entá güei la idea del cañón continua vixente na forma de catapultes electromagnétiques y la llamada «propulsión a esplosión atómica», conceptualmente idéntica a la esplosión química.

Exemplos de naves espaciales

El módulu de Comandu/Serviciu d'Apolo 15 vistu dende'l Módulu llunar el 2 d'agostu de 1971.
Orbitales

Mir

Suborbital
  • SpaceShipOne
  • X-15
El Telescopiu espacial Hubble.
El vehículu de tresferencia automática Jules Verne averándose a Estación Espacial Internacional el llunes 31 de marzu de 2008.

Vehículu d'aterrizaxe nidiu (NASA).

Concepción artística de la sonda Cassini na so maniobra d'insertamientu n'órbita alredor de Saturnu.
Órbita terrestre *

Vehículu de tresferencia automatizado (ATV)—Nave espacial de carga ensin tripular europea * Buran Tresbordador soviéticu (una sola misión, reutilizable).

  • Explorer 1 Primer satélite de los EE. XX.
  • Progress Nave espacial de carga ensin tripular soviética *

Proyeutu SCORE Primer satélite de comunicaciones

  • SOHO (Solar and Heliospheric Observatory: Observatoriu Solar y Heliosférico).
  • Sputnik 1: primer satélite artificial del mundu *

Sputnik 2: primer satélite n'órbita con un animal (perra Laika).

  • Sputnik 5: primer cápsula del Vostok recuperada con sobrevivientes
  • STEREO: observación ambiental de la Tierra *

Syncom: primer satélite de comunicaciones geosincrónico

  • Kepler: satélite pa la busca de planetes estrasolares.
Llunar
  • Clementine: misión de la Marina d'Estaos Xuníos. Orbitó la Lluna y detectó hidróxenu nos polos
  • Lluna 1: primer vuelu llunar
  • Lluna 2: primer contautu cola superficie llunar
  • Lluna 3: primeres imáxenes del llau escuru de la lluna *

Lluna 9: primer allunizaxe

  • Lluna 10: primer órbita llunar estable *

Lluna 16: primer recoyida de muestres de la superficie llunar non tripulada * Lunar Orbiter: serie d'esitoses naves espaciales que cartografiaron la Lluna * Llunar Prospector: confirma la detección d'hidróxenu nos polos llunares

  • SMART-1: sonda d'impautu llunar de la ESA
  • Surveyor: primer allunizaxe d'Estaos Xuníos.
  • Chandrayaan-1: primer misión llunar de la India
Interplanetariu *

Cassini-Huygens: primer satélite artificial de Saturnu y aterrizaxe na so lluna Titán

  • Galileo: primer satélite artificial de Xúpiter y sonda
  • Mariner 4: primer acercamientu a Marte, primeres imáxenes de cerca y altu resolución de Marte *

Mariner 9: primer satélite artificial de Marte * Mariner 10: primeres fotografíes detallaes de Mercuriu

  • Mars Exploration Rover: sonda motorizada en Marte *

Mars Global Surveyor: satélite artificial en Marte * Mars Reconnaissance Orbiter: satélite artificial monitor de clima en Marte * MESSENGER: primer satélite de Mercuriu (llegada en 2011).

  • Mars Pathfinder: sonda motorizada en Marte *

New Horizons: primer acercamientu a Plutón (llegada en 2015).

  • Pioneer 10: primer acercamientu y semeyes detelladas de Xúpiter
  • Pioneer 11: segunda en sobrevolar Xúpiter y primer sobrevuelu cercanu a Saturno
  • Pioneer Venus: primer satélite artificial y sonda de superficie de Venus
  • Venera 4: primer descensu controláu hasta la superficie d'otru planeta (Venus).
  • Viking 1: primer descensu controláu a la superficie de Marte *

Voyager 2: acercamientu a Jupiter, Saturno, y primer acercamientu a Neptunu y Uranu

Otros (espaciu fondu).
  • Cluster
  • Deep Space 1
  • Deep Impact (misión espacial)
  • Genesis
  • Near Earth Asteroid Rendezvous
  • Stardust
  • WMAP
La nave espacial más rápida
Les naves espaciales más alloñaes del Sol
  • Voyager 1, qu'en xunetu de 2008 atopar a 106,3 AU (unidá astronómica: la distancia media ente la Tierra y el Sol), alloñar a una velocidá cercana a les 3,6 UA (540 millones de quilómetros) al añu.
  • Pioneer 10, qu'en 2005 atopar a 89,7 AU, alloñar a una velocidá cercana a les 2,6 UA (390 millones de quilómetros) al añu.
  • Voyager 2, qu'en xunetu de 2008 atopar a 85.49 AU, alloñar a una velocidá cercana a les 3,3 UA (495 millones de quilómetros) al añu.
La nave espacial más pesada *

STS Space Shuttle/Orbiter, NASA (con 2030 tonelaes).

Vehículu propuestu Orión averándose a la Lluna.
  • Orión
  • Kliper de Rusia *

Vehículu de tresferencia H-II

  • CNES Mars Netlander
  • Telescopiu Espacial James Webb (retrasáu).
  • Proyeutu Espacial Darwin
  • Herschel Space Observatory
  • Mars Science Laboratory (rover).
  • Shenzhou, nave de carga *

Terrestrial Planet Finder, sonda * Boeing X-37

  • SpaceX Dragon nave tripulada *

System F6, prototipu de nave espacial fraccionada DARPA

  • Reaction Engines Skylon con motor híbridu *

Bussard ramjet, nave espacial capaz d'algamar velocidaes relativistes.

Programes de naves espaciales atayaos/ensin fondos

Primer vuelu de prueba del Delta Clipper-Esperimental Advanced (DC-XA).
Multietapa
  • Project 921-3, danzadera china *

Tresbordador Hermes (ESA).

  • Tresbordador Burán (Rusia).
  • Soyuz Kontakt
  • Teledesic
  • Manned Orbiting Laboratory
  • X-20
Reutilizables (SSTO).
  • RR/British Aerospace HOTOL
  • Hopper (d'ESA).
  • McDonnell Douglas DC-X (Delta Clipper).
  • Roton, nave híbrida con rotor
  • VentureStar (de Lockheed-Martin).

Les naves espaciales fueron siempres unu de los estandartes de la ciencia ficción. La Space Opera sería un xéneru bien amenorgáu ensin la posibilidá d'efectuar vuelos interestelares y la ciencia ficción dura atoparíase privada de la colonización d'otros mundos si non pudiera cuntase col viaxe interplanetariu.

Les naves espaciales utilizaes n'unu o otru xéneru son bien distintos, sobremanera tocantes a la so plausibilidad y a la so posibilidá de materialización cola actual teunoloxía. El grau de desenvolvimientu del saber científicu nel momentu de realización de la obra marcó la evolución del conceutu de nave espacial y diversificó los métodos de propulsión. Asina atopamos con distintos tipos de propulsión que se correspuenden col nivel d'especulación y de conocencia carauterística de cada autor.

Delles obres representatives que traten sobre la tema son:

  • Jules Verne escribió De la Tierra a la Lluna en 1865
  • C-57D (Planeta prohibíu), una nave que paez como un platillo volante *

Discovery 1 na película 2001: a space odyssey

  • Caña nes noveles d'Arthur C. Clarke y Gentry Lee
  • Galasphere 347 na serie de marionetes Space Patrol
  • UNSC Pillar of Autumn na primer entrega del videoxuegu d'Halo
  • Fireball XL5 de la serie de televisión del mesmu nome *

TARDIS, una nave espaciotemporal non convencional, na serie de televisión Doctor Who.

  • USS Enterprise, una nave con emburrie warp, na serie Star Trek.
  • Ferre Milenariu, la nave de Han Solo nes películes Star Wars.
  • Prometheus, na serie de televisión Stargate SG-1
  • Liberator, na película Blake's 7.
  • Nostromo, na película Alien.
  • Estrella Blanca, na serie de televisión Babylon 5.
  • LEXX, una nave espacial tripulada na serie del mesmu nome *

Moya (Farscape), otra nave espacial tripulada.

  • Battlestar (‘estrella de batalla’) de la serie de televisión Battlestar Galactica
  • Jupiter 2 na serie de televisión Perdíos nel espaciu
  • GSV, un cruceru/hábitat consciente de la serie de noveles de The Culture
  • SDF-1 en Robotech, una serie de televisión
  • Macross de les series d'animé The Super Dimension Fortress Macross
  • MegaShip de la serie Power Rangers in Space
  • Ptolemaios II de la serie d'anime Gundam 00
  • SSV Normandy del videoxuegu Mass Effect
  • Nave de Planet Express de la serie de televisión Futurama
  • Prometheus na película Prometheus (2012).

Motor de fisión nuclear

Entrada la Edá d'Oru de la ciencia ficción, la mayoría de los autores destacar poles sos naves de propulsión atómica pa los sos viaxes imaxinaos, reflexando la puxanza qu'esperimentó esi métodu de producción d'enerxía na dómina.

Por casu, Arthur C. Clarke en El fin de la infancia (1953) amuesa a dos superpotencies que compiten na carrera espacial por conquistar la Lluna por aciu naves de propulsión atómica.

El motor de fisión ameyora enforma'l rendimientu d'un cohete químicu y el propelente puede ser cualquier líquidu susceptible de ferver. Yá que el combustible nuclear teóricamente tien de durar enforma tiempu, una nave propulsada por un motor d'esti tipu podría llevar a cabu un viaxe de diez o doce años ensin más que recargar dacuando masa de reacción.

Esplosión atómica: el proyeutu Orión

Buscando una manera d'utilizar más eficientemente la enerxía atómica surdió'l Proyeutu Orión, que consiste n'utilizar una esplosión atómica pa producir plasma, que al topetar contra un platu nel vehículu espacial, xeneraría un enorme impulsu.

La duración del españíu ye tan curtiu que'l platu d'impulsu, d'aceru o aluminiu, apenes sufre una llixera gastadura.

La resultancia ye un motor con una rellación d'impulso miles de vegaes mayor que'l d'un motor químicu. Amás, precisa una masa de reacción enforma menor gracies a les altes velocidaes qu'algama'l plasma.

Sicasí, un pequeñu fallu nel procesu de detonación puede destruyir la nave, según tou lo qu'haya al so alredor.

Sicasí, la ciencia ficción pudo resalvar estos inconvenientes. Na película Deep Impact, la nave ta dotada d'un sistema de propulsión Orión, y el platu d'impulsu puede apreciase perfectamente na secuencia de partida de la nave.

La fusión atómica consiste, n'esencia, en fundir dos átomos d'hidróxenu pa formar heliu, acompañáu d'un enorme desprendimientu d'enerxía. Les partícules resultantes son altamente enerxétiques y muévense a velocidaes bien cercanes a la lluz. Por tanto, esi sería la llende teórica d'una nave d'esti tipu.[ensin referencies]

Al igual que na fisión, les partícules expelidas qu'apurren l'impulsu a reacción algamen temperatures bien elevaes, lo que supón un problema a la de buscar materiales pa fabricar les toberas. Sicasí, na fusión puede afaese la reacción de cuenta que los subproductos de la mesma sían partícules cargaes na so mayor parte, lo que dexaría encauzarlas por aciu campos electromagnéticos.

Gran parte de la enerxía que llibera la fusión tien de dedicase al caltenimientu d'estos campos. Aun así, teniendo en cuenta la tolerancia biolóxica del ser humanu a l'aceleración (asitiáu en redol a 10 g) el reactor de fusión apurre enerxía más que suficiente p'algamar esta llende.

Estes naves son capaces de caltener aceleraciones sosteníes de 1 g, emulando gravedá artificial. Al cabu de menos d'un añu, la nave mover a un décimu de la velocidá de la lluz, lo que supón una opción vidable pa un posible viaxe interplanetariu.

Motores de antimateria

Una fonte enerxética entá más poderosa que la fusión sería l'aniquilación materia-antimateria. Un motor de antimateria, produciría teóricamente unos 20.000 billones de xulios per quilogramu de combustible, lo que sería'l óptimo dende un puntu de vista enerxéticu pa la propulsión d'una nave espacial.

Na aniquilación de protones y antiprotones xenérense como subproductu piones que son susceptibles de ser remanaos por aciu campos magnéticos pa producir impulsu. Estos piones muévense práuticamente a la velocidá de la lluz, polo que la velocidá final d'estes naves tamién sería peralta.

Como se mentó antes, l'escesu d'enerxía producida puede emplegase pa propulsar naves enforma mayores que les anteriores.

Sicasí, la antimateria ye malo de producir y altamente inestable, lo que complica'l so usu. Autores como Joe Haldeman o Stephen Baxter utilizaron la artimaña d'inventar una fonte natural de antimateria, pero foi más habitual atopar el conceutu acomuñáu a usos escuros y milagrosos, como nel casu de los motores de la nave Enterprise (de la serie Star Trek).

Furacu de guxán

Los furacos de guxán son bien conocíos ente les películes, series y videoxuegos (Star Wars, Interstellar o Stargate, por casu), un fenómenu ensin comprobar científicamente que fai saltos nel espaciu-tiempu.

Motores Warp

Los motores Warp o de combadura son tipu de motor hipotéticu que la so viabilidá a futuru ye aldericada. Xeneren una distorsión nel texíu espaciu-temporal qu'arrodia la nave, de manera que nun ye la nave la que derruempe l'espaciu a alta velocidá, sinón el mesmu espaciu'l qu'espurre, tresportando la nave con él. Esti sistema tien la ventaya de que puede burllar la llimitación de la velocidá de la lluz, pudiendo en teoría algamar velocidaes arbitrariamente altes. L'inconveniente ye que la cantidá d'enerxía riquida pa un viaxe asina sería desproporcionada.

Veles solares

Esti sistema escarez de motor y de propelente, y aprovechando nel so llugar el vientu solar o la radiación solar por aciu enormes veles. Esisten prototipos esperimentales que confirmen la validez del conceutu, pero la teunoloxía actual escarez de los materiales fayadizos pa faer d'esti sistema un métodu útil. Aun así, les veles solares emplegar en numberoses obres de ciencia ficción.

Ver tamién

Referencies

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