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12. El futuro de las naves espaciales

 
 

El punto de partida (si has cortado la actividad) es ejecutar el archivo bola Activity7 situado en la carpeta local: \Celestia160-ED\Activity_cels\. Si quieres activar los sistemas de la nave bola ejecuta el archivo Sound-A7.celx que está situado en la carpeta \Celestia160-ED\scripts\ y oirás los motores de Celestia. Si no has cortado la actividad no es necesario ejecutar estos archivos sino continuar con el punto siguiente.

  1. Durante 60 años, los científicos aeroespaciales han luchado para superar las dos leyes de la física que Isaac Newton formuló hace más de 200 años. Las dos primeras leyes de Newton nos indican que para que un objeto cambie de estado hay que aplicarle una fuerza (a fin de acelerar un objeto, para que se mueva, si está en reposo). Una vez aplicada esta fuerza, el objeto seguirá avanzando en esa dirección, hasta que otra fuerza actúe sobre el mismo (a fin de cambiar su velocidad o dirección). Por ejemplo, si una nave es propulsada por un cohete hacia un planeta exterior o hacia una estrella, omitiendo el efecto de gravedad (que es muy pequeño lejos de estos objetos), la nave espacial avanzaría a su destino acelerando continuamente hasta que el motor del cohete se apagara o se quedara sin combustible. A continuación, la nave espacial simplemente avanzaría hacia adelante a esa velocidad constante, hasta que alguna otra fuerza se le aplicara, modificando su velocidad o dirección.
  2. Esto es lo que les ocurre a todas las naves espaciales que hemos visitado en esta actividad educativa. Allá arriba, en órbita, tienen apagados los motores de propulsión. Se mueven hacia adelante a una velocidad constante (la que les proporcionó el cohete que las puso en órbita). La gravedad terrestre, tira continuamente hacia abajo a la nave. Pero la nave no cae debido a la velocidad que lleva; sobre la nave actúan dos fuerzas (la velocidad constante y la gravedad) lo que permite al objeto describir una trayectoria elíptica que es la órbita que describe a lo largo de la Tierra. Es decir, por una lado la velocidad tira del objeto hacia adelante (sin la gravedad el objeto abandonaría la Tierra) y por otro lado la gravedad tira del objeto hacia abajo (sin velocidad el objeto caería a la Tierra); las dos fuerzas combinadas hacen que el objeto orbite.
  3. El problema es, los cohetes funcionan (normalmente) con combustible y el combustible es muy pesado. Más del 70% - 80% de todo el combustible necesario para llevar un cohete al espacio, se consume simplemente para levantar el peso del combustible propiamente dicho. Por ejemplo, consideremos el cohete Saturno V visto antes. Ese enorme cohete, de más de 30 pisos de altura, es principalmente combustible. La totalidad de la carga útil (el módulo del Apolo) es sólo un pequeño componente situado en la parte superior, debajo de la cual se sitúa un enorme depósito de combustible.
  4. Una vez en el espacio, las cosas no están mucho mejor. Como resultado de lo anterior, las naves espaciales han tenido que ser pequeñas y ligeras. Del mismo modo, viajar a distancias mucho mayores en el espacio se convierte en algo imposible de conseguir. Se necesita la energía de enormes cohetes para impulsar naves espaciales más allá de los planetas exteriores.
  5. Bien, ¿y si el espacio tiene su propio "combustible"? ¿Qué pasa si podemos diseñar una nave espacial que no necesite llevar consigo su propio suministro de energía, sino que aproveche la energía existente en el espacio? Resulta que descabellada idea no sólo es posible, sino que puede convertirse en realidad. ¡Vamos a ver cómo!
  6. Haz clic bola aquí. Despues pulsa en la nave para seleccionarla (aparecerá Cosmos 1 en el visor). Pulsa a continuación la tecla [F] y a continuación la tecla [barra espaciadora]. Vamos a desplazarnos al año 2010. ¡Qué extraña nave espacial! Parece ... un gran ventilador. ¡Puedes incluso ver a través de él!
  7. Es la sonda Cosmos 1. Es la primera nave espacial no alimentada por cohetes, sino por la luz del sol. ¡Así es! Su diseño es similar a una vela espacial. Estas enormes velas, de más de 6 metros de ancho x 16 de largo, están hechas de una delgada fibra de papel, que está siendo empujada por la luz del sol.
  8. Esto puede resultar sorprendente para mucha gente. En la mayoría de nuestras mentes, la luz del sol no es sustancial. Tenemos la impresión de que la luz no puede "empujar" algo, cosa que sí sabemos que el viento consigue, pero... la luz también puede. Gracias a la Física, sabemos que la luz está hecha de "fotones". Y como hemos visto anteriormente, estos fotones son cosas extrañas que se comportan de maneras diferentes. Los podemos imaginar como una corriente de diminutas "partículas" que se mueve muy rápido a través del espacio ..., a la velocidad de la luz (c), a una increíble velocidad de 300.000 km / seg. El Sol emite literalmente miles de millones de billones de fotones por segundo, como balas de ametralladora procedentes de un cañón gigante. De hecho, todo lo que emite energía (bombillas, llamas, televisor, el monitor del ordenador ... incluso su propia piel) ... emite fotones que viajan lejos de esta fuente emisora a la velocidad de la luz.
  9. Un fotón es algo realmente muy muy muy pequeño, una burbuja de energía invisible. Sin embargo, muchos juntos impactando con fuerza sobre algo, sí que se pueden sentir. Por ejemplo, si se coloca cerca de tu cuerpo el cuerpo de otra persona, tu piel "siente" el impacto de los fotones infrarrojos (calor) de la otra piel, ¡aunque no la toques!
  10. cosmos_1

    De hecho, en este momento, miles de millones de fotones impactan cada segundo sobre ti procedentes de la pantalla de tu ordenador. No puedes sentirlos, ya que tú eres muy grande y ellos muy pequeños y muy pocos. Sin embargo, si la superficie de impacto fuera extensa y la fuente de fotones muy potente (como el Sol), sentirías su "empuje" y te lanzarían hacia atrás. La aceleración que nos proporcionaría sería pequeña ... a pocos metros / hora ... pero la increíble de esta fuerza es que nunca remite. Las 24 horas del día, el Sol dispara estos fotones al espacio ... y así, día tras día, semana tras semana, mes tras mes ..., siempre impactando sobre cualquier superficie que se ponga en su camino.

  11. ¿Qué pasaría si construímos una nave espacial para aprovechar la energía del Sol de esta manera? ¿Sería suficiente el empuje para mover esta nave espacial? La respuesta es "". Si mantiene abiertas las velas, apuntando hacia el Sol, será acelerada continuamente ... ... más y más rápido. Siempre acelerando, hasta que estuviera lejos del Sol, lejos en el espacio, más allá de nuestro Sistema Solar, donde la corriente de fotones es mucho menos intensa.
  12. Dado que estos fotones viajan a la velocidad de la luz, podríamos acelerar la nave espacial a velocidades increíbles, si somos pacientes y disponemos de una gran superficie de velamen. Nunca podríamos alcanzar la velocidad de la luz, pero la nave puede acelerar literalmente a millones de kilómetros por hora en el transcurso de un largo viaje, si le damos tiempo suficiente para ello.
  13. Por supuesto, que tendríamos que resolver muchos problemas. ¿Cómo activar y dirigir esta nave espacial? ¿Cómo poder dar la vuelta y regresar a casa otra vez? ¿Y si se rompen las velas? ¿Cuánta masa podría la nave solar desplazar?, y ¿qué velocidad podríamos alcanzar?
  14. Las respuestas están más allá del alcance de esta actividad. Sin embargo, puedes encontrar más información sobre este ingenio visitando el sitio web de los diseñadores de este proyecto (en inglés). Cosmos 1 no es un vehículo espacial de la NASA. Por el contrario, se trata de un vehículo espacial de financiación privada que ha sido diseñado por los ingenieros y los proveedores contratados por la Sociedad Planetaria y de los estudios " Cosmos", organización espacial sin ánimo de lucro, fundada por el famoso astrónomo Carl Sagan y su esposa, Ann Druyan. La Sociedad Planetaria ha sido precursora de la búsqueda de vida extraterrestre en el universo y del fomento de la exploración del espacio con fines pacíficos. Los estudios "Cosmos" produjeron la muy popular serie de televisión "Cosmos" y co-produjeron la exitosa película de ciencia ficción, "Contact".
  15. La nave Cosmos 1 no está aún en el espacio. Lamentablemente, en junio de 2005, fue lanzada por el gobierno ruso como un servicio a la Sociedad Planetaria, pero unos pocos minutos después del lanzamiento, el cohete ruso explotó en pleno vuelo, destruyendo la nave espacial. Existen planes para reconstruirla y volver a intentar su lanzamiento (Cosmos 2), pero la financiación de una nueva nave espacial aún no está disponible. Así que de momento sólo podemos verla a través de nuestro programa celestia, sólo existe en simulaciones por ordenador.
  16. Vuelve a celestia y observa la nave detenidamente. Recuerda el tamaño que tiene. De un lado a otro, mide 32 metros aproximadamente.
  17. El costo del combustible ... sería cero (la luz del sol es gratis). El peso de este combustible también es cero. ¡Qué manera de viajar! Desde esta distancia del Sol, 150.000.000 de km., se siente el empuje que provoca la luz solar.
  18. La nave Cosmos 1 también puede girar sus velas. La rueda dorada, que aparece en el centro de la nave espacial, son motores que giran las velas en un ángulo de 90 ° (¿puedes ver esta rueda?). La nave puede girar para realizar cambios de dirección en el espacio, es exactamente igual que "virar" en un velero.
  19. Estaremos expectantes al desarrollo de la misión Cosmos 2. Esperemos que el segundo intento sea un éxito.
  20. Además de la nave Cosmos, nuevos diseños de naves espaciales, evidentemente, aparecerán en el espacio. En nuestra última parada, nos complace presentarte a la NASA X-2010. Haz clic bola aquí. ¡Qué diseño tan futurista! Ha sido diseñada para poder alcanzar la órbita terrestre sin la utilización de cohetes de propulsión de refuerzo. Es posible que algún ingenio así pudiera estar en funcionamiento en los próximos 20 años.
 
 
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