Respuestas con fuentes a preguntas que los estudiantes hicieron a SI Helper y que el sitio aún no cubría, por tema: ingeniería aeronáutica, mecánica orbital, física y ciencia general.
Cuando SI Helper no puede responder una pregunta con este sitio, la pregunta se guarda de forma anónima. Cada semana la investigamos y añadimos aquí una respuesta con fuentes. Pregunta a SI Helper
Un cohete quema propelente y expulsa gas caliente muy rápido por su tobera. Al empujar ese gas hacia atrás, el cohete es empujado hacia delante (tercera ley de Newton). Lleva su propio oxidante, así que no necesita aire y funciona en el vacío.
El impulso específico (Isp) es el empuje dividido entre el peso de propelente usado cada segundo: Isp = F/(ṁg₀). Newtons divididos entre newtons por segundo dan segundos. No es un tiempo de encendido. Más Isp significa menos propelente para el mismo empuje.
Líquido: combustible y oxidante van en tanques separados y se bombean a una cámara. Dan más Isp y se pueden regular. Sólido: combustible y oxidante van premezclados en un bloque sólido que arde desde su superficie. Simple y listo al instante. Híbrido: combustible sólido con oxidante líquido o gaseoso, que se puede regular, apagar y volver a encender.
La ecuación de Tsiolkovski, Δv = Vₑ ln(m₀/m_f), da cuánto puede cambiar un cohete su velocidad. Solo depende de la velocidad de escape y de qué parte de la masa inicial es propelente. Por el logaritmo, duplicar el propelente no duplica el Δv.
La tobera se estrecha hasta una garganta, donde el flujo alcanza la velocidad del sonido, y luego se ensancha para que el gas siga expandiéndose y acelerando. Una mayor relación de áreas salida/garganta da gases más rápidos, pero una tobera diseñada para el vacío se sobreexpande al nivel del mar y pierde empuje.
Los tanques vacíos y los motores son peso muerto. Soltar cada etapa al agotar su propelente deja a la siguiente empezar con mejor relación de masa, así el cohete logra más Δv que una sola etapa grande.
Son gases a temperatura ambiente. Para guardarlos densos como líquidos, la NASA mantiene el oxígeno a unos −297 °F (−183 °C) y el hidrógeno a unos −423 °F (−253 °C). La ventaja: los motores de hidrógeno y oxígeno tienen el mayor Isp químico. El costo: el calor los evapora, así que los tanques necesitan mucho aislamiento.
Usan energía eléctrica para expulsar el propelente muy rápido, con un Isp muy alto. Pero el empuje está limitado por la potencia (F = 2ηP/Vₑ): a mayor velocidad de escape, menos empuje con la misma potencia. Sirven para misiones largas y pacientes, no para despegar.
Más de 1. Con exactamente 1, el cohete solo flota. Lo que sobra por encima de 1 fija su aceleración inicial: a₀ = F/m − g.
Sí. La NASA informa que sus motores RS-25 volaron en 135 misiones del transbordador espacial, con más de 3.000 encendidos. Hoy cuatro RS-25 impulsan la etapa central del SLS. Reutilizar equipo probado evita construir motores nuevos para cada vuelo.
Un motor a reacción respira aire: toma oxígeno y usa el propio aire como gas de trabajo. Un cohete lleva todo su propelente, oxidante incluido, así que funciona en el espacio, donde un reactor no puede. Los reactores son eficientes moviendo mucho aire un poco; los cohetes dependen de gases muy rápidos.
Primero la base: cálculo, física, química, termodinámica, fluidos y transferencia de calor, y luego un curso de propulsión. Nuestra ruta gratuita de cuatro años sigue ese orden, y el curso gratuito 16.512 del MIT cubre a fondo cohetes sólidos, líquidos e híbridos. El trabajo en propulsión forma parte de las carreras de ingeniería aeroespacial.