Nave espacial

Una nave espacial es un vehículo diseñado para funcionar más allá de la superficie terrestre, en el espacio exterior. Las naves espaciales pueden ser robóticas o sondas no tripuladas. La que pueden transportar personas poseen equipos para que los astronautas coman, se ejerciten, y hagan sus necesidades diarias.

Cohete anglo-ruso Proton-K despegando con al módulo Zvezda para la ISS (Baikonur, 12 de julio de 2000).

La nave espacial es uno de los elementos primarios de la ciencia-ficción. Hay muchísimos cuentos y novelas que tratan temas relacionados con las naves espaciales. Algunos libros de ciencia ficción dura se enfocan en detalles concernientes a las naves, mientras que otras consideran que las naves espaciales ya existen y no tratan casi nada sobre cómo funcionan.

Primeras ideas

Mientras se creyó que las estrellas eran agujeros en el cielo que dejaban pasar la luz del fuego exterior (hablamos de Platón y su dogmatismo) resultó imposible que nadie se planteara la posibilidad de viajar a ellas.

Fue necesario que se produjera la caída de la doctrina geocentrista para que el ser humano tomara conciencia de que la Tierra era una ínfima parte del Universo, se despertara su espíritu explorador y mirara al exterior en busca de nuevas aventuras, al menos en la imaginación. Es esta la época de la ciencia ficción primitiva.

Parece lógico que fuera Kepler, descubridor de las leyes que describen el movimiento de los astros, uno de los primeros en imaginar un viaje a la Luna en su inconclusa obra de ficción, Somnium (publicada por su yerno en 1634).

Sin embargo, el método de locomoción de Kepler es absolutamente fantástico, a lomos de un espíritu durante un eclipse de luna. Otro tanto se puede decir de Cyrano de Bergerac y sus Estados e imperios de la Luna, un libro más cercano a la sátira y la crítica social que a la especulación científica.

Además las naves espaciales son muy importantes para la física y entender todo lo que incluyen los temas del mecanismo de rotación.

Primeras intenciones técnicas: cañones

Desde una perspectiva más realista, los diversos autores han tratado de utilizar la tecnología disponible en la época considerada para llegar a aquellos lugares que se desean alcanzar. Así, en lo inicios de la ciencia ficción moderna, el primer método de propulsión imaginado fue el proyectil balístico, comenzando por la bala de cañón de Münchhausen (1785) y llegando al gigantesco cañón ideado por Julio Verne en De la Tierra a la Luna (1865).

Mientras que la primera es aún una fantasía épica, la segunda puede ser considerada ya auténtica ciencia ficción. Ciertamente, el francés estaba equivocado en muchos de sus supuestos científicos, pero trata de ofrecer soluciones serias a algunos de los problemas de su método de viaje, como la ausencia de oxígeno fuera de la atmósfera y la compensación de la inmensa aceleración del despegue.

H. G. Wells, en La guerra de los mundos (1898), utiliza un mecanismo semejante y tiene en cuenta además los efectos del tránsito de las naves marcianas a través de la atmósfera. Para minimizar la duración del viaje hace coincidir las fechas de la invasión de modo que ambos planetas se encuentren en el punto más cercano de su órbita. Wells seguiría convencido de las posibilidades del cañón tres décadas después, tal y como dejó reflejado en el guión de La vida futura (1933).

Este tipo de planificación es hoy en día un detalle primordial en las misiones de las agencias espaciales, ya que permite reducir notablemente la necesidad de combustible, aprovechando la posición de los planetas para obtener un impulso gravitatorio.

Aún hoy la idea del cañón continua vigente, si bien bastante modificado, como es el caso de las catapultas electromagnéticas e incluso la propulsión a explosión atómica, conceptualmente idéntica a la explosión química que impulsa la bala.

La realidad actual: cohetes químicos a reacción

Los cohetes constan de dos partes:

• Cohete propiamente dicho: sección impulsora, compuesta de los motores y los depósitos de combustible.
• Cabina: zona de tripulación o cápsula espacial.

Siendo por el momento este tipo de propulsión el único con referentes en la realidad práctica, debería suponerse más abundantes los ejemplos de su uso en la ciencia ficción. Pudo ser así en la ciencia ficción más temprana, antes de generalizarse el uso de la fisión atómica como fuente de energía. Cuando la energía atómica se hizo una realidad, la soñadora mente de los escritores abandonó al viejo cohete como medio de salir de la Tierra.

Aún así se ha convertido en el emblema de toda una época y autores como Ray Bradbury, en Crónicas marcianas (1950), lo asociaron a su obra de manera casi indisoluble (si bien es posible que el tremendo calor del verano del cohete no fuera producido por combustión).

Los cohetes químicos tienen una autonomía muy limitada debido a su enorme gasto de masa propelente y sería poco probable que nos llevasen mucho más allá de Marte. De hecho, sin poder desterrar totalmente este tipo de impulsor, la NASA está evaluando la posibilidad de construir un cañón electromagnético en la falda de una montaña para auxiliar en el despegue a las lanzaderas espaciales, ahorrando combustible y disminuyendo los riesgos de accidentes.

En La Luna es una cruel amante, Robert A. Heinlein, ya en 1966, utiliza una catapulta electromagnética para acelerar carga desde una base lunar a la Tierra y el mismo mecanismo es usado por Arthur C. Clarke en el relato Maelstrom II, de 1965. Estas obras, alejadas de la fantasía de las revistas pulp, pretenden abordar el tema de la colonización de cuerpos cercanos con cierto rigor científico.

Velocidad

La velocidad de un cohete es la suma total de las velocidades necesarias para el viaje espacial:

• Velocidad de escape
• Velocidad de cambio de órbita
• Velocidad de frenado
• Velocidad de regreso a la Tierra

Su cálculo resulta necesario para conocer la cantidad de propergol necesario.

Ejemplos de Naves espaciales

Naves Espaciales Tripuladas

El módulo de Comando/Servicio de Apollo 15 visto desde el Modulo Lunar el 2 de Agosto de 1971.

Orbitales

Véase también: Human spaceflight

Véase también: Orbital spaceflight

• Nave espacial Apollo
• Nave espacial Gemini
• Estacion Espacial Internacional
• Mercury Spacecraft
• Unidad de Maniobra Tripulada;La nave espacial tripulada más pequeña
• Mir
• Salyut
• Transbordador Buran
• Shenzhou Spacecraft
• Skylab
• Soyuz Spacecraft
• Transbodador espacial estadounidense
• Voskhod Spacecraft
• Vostok Spacecraft

Suborbital

• SpaceShipOne (commercial) suborbital
• X-15 suborbital

Naves Espaciales no tripuladas

El Telescopio Espacial Hubble

El Jules Verne Automated Transfer Vehicle (ATV) approaches the International Space Station on Monday, March 31, 2008

Archivo:Luna 9 landing capsule.jpg

Luna 9 soft landing capsule (NASA)

Artist's conception of Cassini-Huygens as it enters Saturn's orbit

Véanse también: Space probe y Boilerplate (rocketry).

Orbita terrestre

• Vehiculo de transferencia automatizado (ATV)—Una nave espacial de carga no tripulada europea
• Buran Transbordador sovietico(una sola mision, no reusable)
• Explorer 1—Primer satelite de los Estados Unidos de Norteamerica
• Progress—Nave espacial de cargar USSR/Rusia no tripulada
• Proyecto SCORE—Primer satelite de comunicaciones
• SOHOSiglas de su nombre en ingles "Solar and Heliospheric Observatory"
• Sputnik 1—El primer satelite artificial del mundo
• Sputnik 2—Primer animal en orbita (Laika)
• Sputnik 5—La primera capsula recuperada de la orbita(Vostok precursor)—con sobrevivientes
• STEREO—Observacion ambiental de la tierra
• Syncom—Primer satelite de comunicaciones geosincronico

Lunar

• Clementine—Mision de la marina de los Estados Unidos de Norteamerica, orbito la luna, detecto hidrogeno en los polos
• Luna 1—Primer vuelo lunar
• Luna 2—Primer contacto con la superficie lunar
• Luna 3—Primeras imagenes del lado oscuro de la luna
• Luna 9—Primer alunizaje
• Luna 10—Primera orbita lunar estable
• Luna 16—Primera recogida de muestras de la superficie lunar no tripulada
• Lunar Orbiter—Una serie de muy exitosas naves espaciales que cartografearon la Luna
• Lunar Prospector—Confirma la deteccion de hidrogeno en los polos lunares
• SMART-1 ESA—Impacto lunar
• Surveyor—Primer alunizaje de los Estados Unidos de Norteamerica
• Chandrayaan 1 —Primera mision lunar de la India

Interplanetario

• Cassini-Huygens—Primer satelite artificial de Saturno y aterrizaje en su luna Titan
• Galileo—Primer satelite artificial de Jupiter y sonda
• Mariner 4—Prime acercamiento a Marte, primeras imagenes de cerca y alta resolucion de Marte
• Mariner 9—Primer satelite artificial de Marte
• Mariner 10—Primeras fotografias detalladas de Mercury
• Mars Exploration Rover—Una sonda motorizada en Marte
• Mars Global Surveyor—Un satelite artificial en Marte
• Mars Reconnaissance Orbiter—Un avanzado satelite artificial monitor de clima, con capacidad fotografica y de radar subterraneo y telecomunicaciones en Marte
• MESSENGER—Primer satelite de Mercurio (llegada en 2011)
• Mars Pathfinder—Una sonda motorizada en Marte
• New Horizons—Primer acercamiento a Pluton(llegada en 2015)
• Pioneer 10—Primer acercamiento y fotos detelladas de Jupiter
• Pioneer 11—second Jupiter flyby + first Saturn flyby (first close up images of Saturn)
• Pioneer Venus—Primer satelite artificial y sonda de superficie de Venus
• Venera 4—Primer decenso controlado hasta la superficie de otro planeta (Venus)
• Viking 1—Primer decenso controlado a la superficie de Marte
• Voyager 2—Acercamiento a Jupiter, Saturno, y primer acercamiento y fotografias detalladas a Neptuno y Urano

Otros—espacio profundo

• Cluster
• Deep Space 1
• Deep Impact (mision espacial)
• Genesis
• Near Earth Asteroid Rendezvous
• Stardust
• WMAP

La nave espacial mas rapida

• Helios Sondas Solares I y II (252 792 km/h /157 077,5 mph)

Las naves espaciales más alejadas del Sol

• Voyager 1 at 106.3 AU En Julio de 2008, alejandose a una velocidad cercana a 3.6 UA al año
• Pioneer 10 at 89.7 AU En 2005, alejandose a una velocidad cercana a 2.6 UA al año
• Voyager 2 at 85.49 AU En Julio de 2008, alejandose a una velocidad cercana a 3.3 UA al año

La nave espacial mas pesada

• NASA STS Space Shuttle/Orbiter (109 000 kilogramos /109 t)

Naves espaciales en desarrollo/propuestas

The proposed Crew Exploration Vehicle approaching the Moon

• Nave espacial Orion
• Kliper—"Clipper" Ruso
• Vahiculo de transferencia H-II
• CNES Mars Netlander
• James Webb Space Telescope (delayed)
• Kepler Mission Planet Searcher
• ESA Darwin probe
• Herschel Space Observatory
• Mars Science Laboratory rover
• Shenzhou spacecraft Cargo
• Terrestrial Planet Finder probe
• X-37
• SpaceX Dragon manned spacecraft
• System F6—a DARPA Fractionated Spacecraft demonstrator
• Reaction Engines Skylon SSTO with a hybrid engine
• Orión (nave espacial)
• Vehículo de exploración tripulado (en inglés)
• Kliper (en inglés)
• Shuttle, Buran y Hermes
• ANSARI X PRIZE|...lista de 25... en varias etapas de desarrollo en 2004 (inglés)
• Bussard ramjet nave espacial capaz de alcanzar velocidades relativistas.

Programas de naves espaciales cancelados/sin fondos

The First Test Flight of the Delta Clipper-Experimental Advanced (DC-XA)

Multi-stage

• Chinese Project 921-3 Shuttle
• ESA Hermes Shuttle
• Soviet Buran Shuttle
• Soyuz Kontakt
• Teledesic
• Manned Orbiting Laboratory
• X-20

SSTO

• RR/British Aerospace HOTOL
• ESA Hopper Orbiter
• McDonnell Douglas DC-X (Delta Clipper)
• Roton Rotored-Hybrid
• Lockheed-Martin VentureStar

Naves espaciales de ficción

Las naves espaciales han sido siempre uno de los estandartes de la ciencia ficción. La Space Opera sería un género muy mermado sin la posibilidad de efectuar vuelos interestelares y la ciencia ficción dura se encontraría privada de una rama de sumo interés en los últimos tiempos, la colonización de otros mundos, si no se pudiera contar con el viaje interplanetario.

Las naves espaciales utilizadas en uno u otro género son muy diferentes, por supuesto, sobre todo en cuanto a su plausibilidad y a su posibilidad de materialización con la actual tecnología.

Es obvio que el grado de desarrollo del saber científico en el momento de realización de la obra ha sido el que ha marcado la evolución del concepto de nave espacial y ha diversificado los métodos de propulsión. Así nos encontramos con diferentes tipos de propulsión que se corresponden con el nivel de especulación y de conocimiento característico de cada autor.

Algunas obras representativas que tratan sobre el tema son:

• Julio Verne escribió De la Tierra a la Luna en 1865
• Rama (nave espacial) en las novelas de Arthur C. Clarke y Gentry Lee
• C-57D (El planeta prohibido)
• Galasphere 347 (Space Patrol - serie de marionetas)
• El UNSC Pillar of Autumn en la primera entrega del videojuego de Halo.
• Fireball XL5
• TARDIS (Doctor Who) - una nave temporal/espacial no convencional
• Starship Enterprise|U.S.S. Enterprise (Star Trek)
• El halcón milenario (Star Wars)
• X-303|Prometheus (Stargate SG-1)
• Liberator (Blake's 7)
• Nostromo (Alien (película)|Alien)
• White Star (Babylon 5)
• Lexx - una nave espacial habitada
• Moya (Farscape) - otra nave espacial habitada
• Battlestar Galactica de la serie de televisión del mismo nombre.
• Jupiter 2 (Perdidos en el espacio)
• Mind_%28The_Culture%29#Ship_varieties|GSV un crucero/habitat consciente de la serie de novelas de The Culture
• SDF-1_Macross|SDF-1 (Robotech - serie de televisión)
• The_Super_Dimension_Fortress_Macross|Macross de las series de anime The_Super_Dimension_Fortress_Macross|The Super Dimension Fortress Macross

Motor de fisión nuclear

Entrada la edad de oro, la mayoría de los autores se decantaron a favor de elegir naves de propulsión atómica para sus viajes imaginados. Esto era lógico dado el auge que estaba teniendo este método de producción de energía, una fuente fabulosamente inmensa.

Por ejemplo, Arthur C. Clarke en El fin de la infancia (1953) muestra a dos superpotencias que compiten en la carrera espacial por conquistar la Luna mediante naves de propulsión atómica.

Sin embargo, las naves de fisión no dejan de ser en realidad motores de vapor, ya que utilizan el calor desprendido por una reacción nuclear controlada para evaporar fluido que, expulsado por las toberas de la nave, genera impulso.

Este motor duplica el rendimiento de un cohete químico y el propelente puede ser cualquier líquido susceptible de hervir. Puesto que el combustible nuclear teóricamente debe durar mucho tiempo, una nave propulsada por un motor de este tipo podría llevar a cabo un viaje de diez o doce años sin más que repostar periódicamente masa de reacción.

Sin embargo, este sigue siendo un motor muy limitado con el que no se podrían alcanzar velocidades finales superiores a unos 20 km/s.

Explosión atómica: el proyecto Orión

Buscando un modo de utilizar más eficientemente la energía atómica surgió el proyecto Orión, que consiste en utilizar una explosión atómica para producir plasma, que al chocar contra un plato en el vehículo espacial, generaría un enorme impulso.

La duración del estallido es tan breve que el plato de impulso, de acero o aluminio, apenas sufre un ligero desgaste.

El resultado es un motor con una relación de impulso miles de veces mayor que el de un motor químico. Además, necesita una masa de reacción mucho menor gracias a las altas velocidades que alcanza el plasma.

Sin embargo, un pequeño fallo en el proceso de detonación puede destruir la nave, así como todo lo que haya a su alrededor.

Sin embargo, la ciencia ficción ha podido soslayar estos inconvenientes. En la película Deep Impact, la nave construida por los Estados Unidos para interceptar al cometa que va a destruir la Tierra está dotada de un sistema de propulsión Orión, y el plato de impulso se puede apreciar perfectamente en la secuencia de partida de la nave. Esto es un importante acierto en la ambientación científica de la película, ya que con la tecnología actual este sistema es el único que permitiría alcanzar la velocidad necesaria para la maniobra de cita orbital con el cometa.

Naves de fusión

La fusión atómica consiste, en esencia, en fundir dos átomos de hidrógeno para formar helio, acompañado de un enorme desprendimiento de energía. Las partículas resultantes son altamente energéticas y se mueven a velocidades muy cercanas a la luz que, por tanto, sería el límite teórico de una nave de este tipo.

Al igual que en la fisión, las partículas expelidas que proporcionan el impulso a reacción alcanzan temperaturas muy elevadas, lo que supone un problema a la hora de buscar materiales para fabricar las toberas. Sin embargo, en la fusión se puede ajustar la reacción de modo que los subproductos de la misma sean partículas cargadas en su mayor parte, lo que permitiría encauzarlas mediante campos electromagnéticos.

Gran parte de la energía que libera la fusión debe dedicarse al mantenimiento de estos campos. Aún así, teniendo en cuenta la tolerancia biológica del ser humano a la aceleración (situado en torno a 10 g) el reactor de fusión proporciona energía más que suficiente para alcanzar este límite.

Estas naves son capaces de mantener aceleraciones sostenidas de 1 g, emulando gravedad artificial. Al cabo de menos de un año, la nave se desplazaría a un décimo de la velocidad de la luz, lo que supone una opción viable para el viaje interplanetario.

Motores de antimateria

Una fuente energética aún más poderosa que la fusión sería la aniquilación materia-antimateria. Un motor de antimateria, produciría teóricamente unos 20.000 billones de julios por kilogramo de combustible, lo que sería el óptimo desde un punto de vista energético para la propulsión de una nave espacial.

En la aniquilación de protones y antiprotones se generan como subproducto piones que son susceptibles de ser manejados mediante campos magnéticos para producir impulso. Estos piones se mueven prácticamente a la velocidad de la luz, por lo que la velocidad final de estas naves también sería altísima.

Como se ha mencionado antes, el exceso de energía producida se puede emplear para propulsar naves mucho mayores que las anteriores.

Sin embargo, la antimateria es difícil de producir y altamente inestable, lo que complica su uso. Autores como Joe Haldeman o Stephen Baxter han utilizado la triquiñuela de inventar una fuente natural de la misma, pero ha sido más habitual encontrar el concepto asociado a usos oscuros y milagrosos, como en el caso de los motores de la nave Enterprise (de la serie Star Trek).

Agujero de gusano

Los agujeros de gusano son muy conocidos entre las películas, series y videojuegos (Star Wars, por ejemplo), un fenómeno no comprobado científicamente que hace saltos en el espacio-tiempo. Viajar por un agujero de gusano significa viajar más rápido que la velocidad de la luz (299.792,46 km/s), lo que supondría viajes planetarios, estelares y galácticos. El viaje por los agujeros de gusano se llama a veces «hiperespacio».

En varios libros de ciencia ficción aparece que si se entra en un agujero negro se entra en otro universo. Eso no ocurre ya que un agujero negro no es lo mismo que un agujero de gusano, el agujero negro es un fenómeno estelar comprobado que tiene una potencia gravitatoria tan alta (o, sea, que atrae todo) que ni siquiera la luz tiene tanta energía para escapar de ella. Un agujero negro traga la materia y la energía, mientras que un agujero de gusano transportaría la materia.

Véase también

• Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Nave espacial.

• Cohete
• Transbordador espacial
• Viaje interestelar
• Sonda espacial
• Satélite artificial

Enlaces externos

• SpaceScience.Nasa.gov (misiones de naves de la NASA).
• SkyRocket.de (información sobre naves espaciales).