(concurso), la Historia y evolucion de los cohetes

El descubrimiento de la pólvora por los antiguos alquimistas chinos taoístas y sus usos para distintos tipos de armas (flechas de fuego, bombas y cañones), derivaron en el desarrollo de los cohetes. Inicialmente se inventaron para ceremonias religiosas que estaban relacionadas con la veneración a los dioses chinos en la antigua religión china. Fueron los precursores de los actuales fuegos artificiales y, después de intensivas investigaciones, se adaptaron para su uso como artillería en las guerras sucedidas desde el siglo X hasta el XII.
Algunos de los antiguos cohetes chinos estaban situados en la fortificación militar conocida como la Gran Muralla China, y los empleaban los soldados de élite chinos. La tecnología de los cohetes se empezó a conocer en Europa gracias a su uso por las tropas mongoles de Genghis Khan y Ogodei Khan cuando conquistaron Rusia, Europa del este y parte de Europa central (Austria entre otros). Los mongoles habían robado la tecnología de los chinos cuando conquistaron la parte norte de China y adquirieron más conocimientos sobre la misma gracias a los expertos mercenarios chinos que trabajaron para su ejército. Además, la difusión de los cohetes en Europa se vio influenciada por los otomanos en el sitio de Constantinopla en el año 1453, aunque es muy probable que los otomanos estuvieran influenciados por las invasiones mongolas de los siglos anteriores. De cualquier manera, durante varios siglos los cohetes se tomaron como curiosidades por los occidentales.
Durante más de dos siglos, el trabajo del noble polaco-lituano Kazimierz Siemienowicz Artis Magnae Artilleriae pars prima ("El gran arte de la artillería, Primera parte", también conocida como "El arte completo de la artillería") se usó en Europa como un manual básico de artillería. El libro proveía los diseños estándares para fabricar cohetes, bolas de fuego y otros dispositivos de pirotecnia. Contenía un largo capítulo sobre calibración, construcción, producción y propiedades de los cohetes tanto para usos militares como civiles, incluyendo cohetes de múltiples etapas, baterías de cohetes y cohetes con aletas estabilizadoras en forma de delta en lugar de las típicas varas de guía.
Al final del siglo XVIII las tropas del Sultán Tipu del Reino de Mysore usaron satisfactoriamente cohetes con estructura de hierro en la India contra los británicos durante las guerras entre ambos. Los británicos mostraron un gran interés en la tecnología y la desarrollaron durante todo el siglo XIX. El personaje más importante de esta época fueWilliam Congreve. Desde entonces el uso de cohetes en usos militares se extendió por toda Europa. En la Batalla de Baltimore, en 1814, se lanzaron cohetes al Fuerte McHenry por los barcos lanzadores de cohetes como el HMS Erebus, descritos por Francis Scott Key en The Star-Spangled Banner (La Bandera de Estrellas Centelleantes, himno de los Estados Unidos).
Los primeros cohetes eran muy poco precisos. Sin el uso de ningún tipo de giros ni de cardanes en el empuje, tenían una gran tendencia a desviarse bruscamente fuera de su trayectoria. Los primeros cohetes del británico William Congreve redujeron esta tendencia adjuntando un largo bastón en la cola del cohete (similar a los cohetes de feria actuales) para hacer más difícil que el cohete modificara su trayectoria. El cohete más grande de Congreve pesaba 14,5 kg en vacío y tenía un bastón de cola de 5,6 m de longitud. Originalmente los bastones se montaban en los laterales, pero más tarde se cambió la posición a una más central, reduciendo su arrastre y permitiendo una mayor precisión al cohete cuando se lanzaba desde un segmento de tubo.
El problema de la puntería se solucionó en 1844 cuando William Hale modificó el diseño de los cohetes permitiendo un empuje ligeramente vectorizado haciendo que el cohete girase alrededor de su propio eje como una bala. El cohete Hale eliminó la necesidad del bastón del cohete, viajando a mayor velocidad dada su menor resistencia contra el aire y siendo más preciso.


La Evolución del Cohete

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[TD]Alemania

La historia completa de la tecnología del cohete es muy larga para cubrirla aquí. Entre la I y la II Guerras Mundiales, especialmente en los años 30, hubo activos clubs de entusiastas de los cohetes en Alemania, Estados Unidos, Rusia y otros países. Se diseñaron cohetes experimentales, se probaron, y algunas veces los hicieron volar. Algunos de los experimentos usaban combustible líquido, aunque también se desarrollaroncohetes de combustible sólido. En estos últimos, el combustible se quemaba gradualmente (como en los antiguos cohetes de pólvora), y el contenedor de combustible estaba presurizado, proporcionando el gas caliente directamente hacia la tobera De-Laval.
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[TD="bgcolor: #FFE766"] Hermann Oberth[/TD]
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El semillero del estudio y uso de los cohetes fue Alemania, donde Hermann Oberth, un rumano, promovió con pasión la idea de los vuelos espaciales, aún cuando su tesis doctoral "El cohete en el espacio interplanetario" fue rechazado por la Universidad de Heidelberg. Oberth era un miembro antiguo de la "Sociedad par los Viajes Espaciales" (Verein fuer Raumschiffahrt ó VfR) formado en 1927. En 1930 el VfR probó con éxito un motor de combustible líquido con una tobera cónica que desarrollaba un empuje de 70 newtones (unos 10 newtones elevan 1 kg). En 1932 volaban cohetes con motores de 600 newtones.
El Cohete V2

En esos momentos, sin embargo, el ejercito alemán había comenzado a desarrollar cohetes para su propio uso y en 1932 alistaron a un joven ingeniero llamado Wernher Von Braun. Los cohetes militares eran mayores y más ambiciosos y el A2 que voló en 1934 desarrollaba un empuje de 16000 newton. Esto condujo hasta el A4, diseñado y probado bajo la supervisión de Von Braun, un cohete de 12 toneladas con un empuje de 250 000 newtones, con 1 tonelada de carga útil y un alcance de 300 km (unas 200 millas). [TABLE="width: 155"]
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[TD="width: 149, bgcolor: #FFE766"] (Foto por Richard V. Wielgosz)[/TD]
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Denominado V-2 (arma de venganza 2) por el ejercito alemán, se enviaron cientos de ellos sobre Londres a finales de 1944, por ser un blanco lo suficientemente grande como para asegurar serios daños aún sin tener gran precisión. Debido a que estos misiles volaban mucho más rápido y más alto que cualquier aeroplano, los británicos no tenían forma de interceptarlos y bombardear sus bases de lanzamiento era también muy difícil, ya que los V-2 (como los misiles iraquíes en 1991) usaban lanzaderas móviles. El ataque solo paró cuando el ejercito alemán fue empujado más allá del alcance de los cohetes. Hoy en día se muestra un V-2 en el Museo Nacional del Aire y el Espacio del Smithsonian Institution en Washington (foto de la derecha). En los Estados Unidos
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[TD="bgcolor: #FFE766"] Theodore Von
Karmán[/TD]
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Entretanto se estaban desarrollando los cohetes en los EE.UU., bastante diferentes de los esfuerzos de Robert Goddard. Un pionero fue Theodore Von Karmán, un húngaro graduado en el Minta, una de las famosas universidades de Budapest, de la cual salió un gran número de distinguidos científicos. Karmán se convirtió en una autoridad en aerodinámica y en 1930 desempeñó el trabajo de profesor de aeronáutica en el Caltech, el California Institute of Technology en Pasadena, California. Juntamente con Frank Malina, uno de sus estudiantes diplomados, Karmán comenzó el diseño y construcción de cohetes en el Caltech's Guggenheim Aeronautical Lab (sostenido por la familia Guggenheim, que también financió los trabajos de Goddard). Debido a que los cohetes tenían un dudosa connotación de "lejanía", prefirió referirse a sus trabajos como "propulsión a chorro". Por último, Karmán y Malina establecieron en Caltech un laboratorio dedicado a los trabajos de cohetes, el Jet Propulsion Laboratory (JPL); hoy en día el JPL es virtualmente una parte de la NASA, un gran laboratorio especializado en la exploración del sistema solar más allá de la Tierra. Otro estudiante distinguido de Karmán fue Hsue Shen Tsien, quien posteriormente volvió a China y ayudó a asentar el esfuerzo de su país en los vuelos espaciales.
El grupo de Karmán construyó cohetes de combustible sólido y líquido. Durante la II Guerra Mundial uno de los problemas fue conseguir poner en vuelo hidroaviones de gran peso, Karmán y sus ingenieros resolvieron esto diseñando el cohete JATO, ó "Jet Assisted Take Off." Al principio quemaron una mezcla de brea y perclorato, un compuesto rico en oxígeno similar a los que usan los profesores de química en las demostraciones de clase para producir oxígeno: la brea era el combustible y el perclorato proveía el oxígeno. (Robert Goddard diseñó un cohete de combustible líquido JATO, pero no tuvo éxito. )
Posteriormente diseñó el "Private", de combustible sólido, para uso militar, y uno mayor de combustible líquido, el “Corporal”. Este último fue adaptado para la investigación a gran altura como "WAC Corporal" (WAC por Women's Auxiliary Corps) el cual, con un empuje de 6700 newtones, alcanzó en 1945 una altura de 70 km; posteriormente, a partir de este, se desarrolló un cohete científico mayor, el Aerobee.
Usos Militares

Con la excepción del V-2, los diversos ejercitas de la II Guerra Mundial usaron cohetes de combustible sólido para bombardeos masivos, para cubrir ataques ó desembarques en la playa; el ejercito ruso, por ejemplo, tenía su famoso "Katyusha". [TABLE="width: 129"]
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[TD="bgcolor: #FFE766"] El avión cohete X-1, el primer avión en superar la velocidad del sonido. Los efectos de las ondas de choque se pueden ver en los gases de escape.[/TD]
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Asimismo, Alemania desarrolló un avión ligero movido por un cohete, con motores que solo funcionaban el tiempo necesario para permitirle su elevación e interceptar a los bombarderos americanos, después de lo cual planeaba hacia la tierra y aterrizaba sin motores. Fueron, no obstante, unas armas fruto de la desesperación y la guerra terminó antes de que pudieran utilizarse. Después de la guerra, en 1947, los EE.UU. construyeron e hicieron volar un avión cohete, el X-1, que se convirtió en el primer avión en superar la barrera del sonido en vuelo de nivel, el 14 de Octubre de 1947. El X-1 se puede ver también en el museo Smithsonian.
Cohetes Multietapa y Tecnología

Todos los cohetes anteriores tenían un solo motor, con el que ascendían hasta que se quedaban sin combustible. Sin embargo, una forma mejor de alcanzar gran velocidad es colocar un cohete pequeño en la parte superior de un mayor y encenderlo después de que se ha apagado el primero. Imagine que queremos usar un cohete V-2 para enviar una carga útil pequeña, p.e. 10 kg., lo más alto posible. La carga util normal de un V-2 era de una tonelada (1000 kg), y con ese peso era posible alcanzar una altura de unos 100 km. Reduciendo la carga a 10 kg se podría incrementar la altura algo más, pero no mucho, ya que el cohete vacío, que pesa unas 3 toneladas, también es necesario elevarlo a la misma altura.
El ejercito de los EE.UU., que después de la guerra usó V-2 capturados para vuelos experimentales a la alta atmósfera, usó un camino más efectivo. Reemplazó la carga por otro cohete, en este caso un "WAC Corporal," que era lanzado desde el alto de la órbita. Ahora el apagado V-2, que pesaba 3 toneladas, se podía dejar caer y, usando el cohete pequeño, alcanzar una mayor altitud. Este era el cohete "Bumper" (a la derecha) que en febrero de 1949 alcanzó una altura de 393 km.
Hoy en día la mayoría de los cohetes espaciales usan varias etapas, que dejan caer las etapas apagadas y continúan con y continúan con impulsores más pequeños y ligeros. El Explorer 1, el primer satélite artificial de los EE.UU., que fue lanzado en enero de 1958, usaba un cohete de 4 etapas. La lanzadera espacial utiliza dos impulsores de combustible sólido, que se dejan caer cuando se han apagado (el desastre del "Challenger" de 1986 ocurrió cuando uno de ellos falló).
El combustible para los motores propios de la lanzadera, hodrógeno y oxígeno liquidos, proviene de un enorme tanque desprendible. Cuando se va usando el combustible, la masa impulsada disminuye y, por a la 2ª ley de Newton, la aceleración aumenta constantemente (es difícil disminuir el empuje de los moteres, pero la lanzadera lo puede hacer de forma limitada). Para reducir la aceleración y salvar a los astronautas y al vehículo de una fatiga excesiva, en un punto elegido del vuelo se apagan 2 ó 3 motores. Aún así, cuando se quema el último combustible del tanque, la aceleración alcanza unas 6g, empujando a cada astronauta hacia abajo con una fuerza añadida de 6 veces el peso de su cuerpo.
Las personas que no están familiarizadas con los vuelos espaciales raramente se dan cuenta que la mayor parte de la masa de los cohetes es el combustible. La masa de lanzamiento del V-2 era del 75% de combustible y el otro 25% el resto del cohete, pero como podemos ver, no era lo suficientemente bueno para los vuelos espaciales. En un artículo de 1948 en el American Journal of Physics, titulado "¿Podemos volar a la Luna? " los autores contestan su pregunta con un no rotundo. Extrapolaban la tecnología V-2 a los grandes cohetes y calculaban que el 80% del peso debería ser combustible, y con la conclusión de que la carga útil que se podría enviar a la Luna podrían ser 10 kg, y nunca un ser humano.
El Cohete Atlas


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[TD="width: 137, bgcolor: #FFE776"] Launch of an
Atlas-Centaur.[/TD]
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Los vuelos hacia la Luna solo fueron posibles con una tecnología en la que el combustible constituyese una mayor fracción de la masa. De la masa del misil Atlas, construido en los años 1950 y que fue usado por los primeros astonautas, el 97% de la misma, aproximadamente, era combustible. Esos cohetes fueron denominados como “balones de acero inoxidable”, conservando su forma con la ayuda del gas presurizado de su interior, usándolo también para empujar el combustible. Ese fue el vehículo con el que, el 20 de febrero de 1962, John Gleen se convirtió en el primer norteamericano en orbitar la Tierra. Debido a que el tanque de combustible era tan ligero, el Atlas solo dejaba caer dos de sus motores al final de la primera etapa de su vuelo y, como la lanzadera, continuaba con el tercero.
10 hitos clave en la historia de los cohetes


Tras el triunfal lanzamiento de Ares 1-X, la última joya de la NASA, repasamos la historia de los cohetes, desde la creación de la esfera de Eolo del griego Herón de Alejandría, en diez hitos.

1. LA ESFERA DE EOLO

En el año 62 de nuestra era, el inventor griego Herón de Alejandría desarrolló la esfera de Eolo, una esfera hueca y llena de agua que al calentarse giraba alrededor de un eje movida por el vapor que salía despedido por dos conductos opuestos e inclinados. Era el inicio de la propulsión.



2. LA PÓLVORA CHINA

El descubrimiento de la pólvora por los antiguos alquimistas chinos y sus aplicaciones para distintos tipos de armas derivaron en el desarrollo de loscohetes o "proyectiles de fuego" (huo pao) a partir del siglo XI.




3. EL COHETE CONGREVE Y LA PRIMERA OVEJA ASTRONAUTA

En Europa, los primeros cohetes se usaban con fines bélicos. En Gran Bretaña, en el siglo XIX, William Congreve construyó un cohete que se utilizó durante las Guerras Napoleónicas provocando, entre otras cosas, el incendio de la ciudad de Copenhague (Dinamarca). Casi simultáneamente, en 1806, el experto pirotécnico francés Claude Fortuné Ruggieri logró enviar a una oveja a 200 metros de altitud en Marsella.


4. ECUACIONES DE TSIOLKOVSKY

En 1903, el profesor de matemáticas Konstantín Tsiolkovsky (1857-1935) publicó el primer trabajo científico serio que trataba de vuelos espaciales. Laecuación del cohete de Tsiolskovski -el principio que gobierna la propulsiónde cohetes- lleva su nombre en su honor.



5. COMBUSTIBLE LÍQUIDO

Goddard en Estados Unidos y Wernher Von Braun en Alemania desarrollaron de forma independiente los cohetes de combustible líquido. El de Goddard fue lanzado en 1926. Von Braun desarrolló los famosos cohetes V1 y V2 que casi llevan a los alemanes a la victoria durante la II Guerra Mundial.




6. ATLAS

El 29 de julio de 1960 el cohete no tripulado Mercury Atlas-1 despegó de Cabo Cañaveral. La misión fracasó al minuto de haberse iniciado, debido a la explosión del cohete. Los siguientes miembros de la familia de cohetes Atlas sí fueron un gran éxito. Así, por ejemplo, en 1962 John Glenn se convirtió en elprimer estadounidense en viajar al espacio a bordo de uno de ellos. Y algunos cohetes Atlas también fueron usados en el programa Gemini.


7. SOYUZ

El cohete Soyuz (?Unión? en ruso) o R-7 fue lanzado por primera vez en noviembre de 1963. Con cerca de 200 lanzamientos, se le considera el más longevo y exitoso de la historia de la astronáutica.




8. LOS COHETES SATURNO

En la década de los sesenta nace en Estados Unidos la familia de cohetes Saturno. El Saturno I (Saturn I) fue el primer cohete de múltiples motoresde EE.UU. Sus tanques procedían de los tanques de los cohetes Júpiter yRedstone.




9. CAMINO DE LA LUNA

El miembro más importante de la familia de cohetes Saturno fue el Saturno V(Saturn V), un gigante de más de 110 metros de altura, 10 metros de diámetro y 3.000 toneladas de peso. Estaba formado por múltiples fases y propulsado por combustible líquido. Fue el vehículo de lanzamiento utilizado en los programas Apollo de la NASA, incluyendo el Apollo 11 que llevó por primera vez al ser humano a la Luna en 1969.


10. ARES 1-X

La última joya de la NASA es Ares 1-X, un artefacto que mide 100 metros de altura. Esta semana, durante el vuelo de prueba, Ares ha ascendido hasta una altitud de 40 km. Está previsto que realice su viaje tripulado inaugural a partir de 2016.





fuente, internet, y demases....


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