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Velocidades y motores de propulsión

Velocidades y motores de propulsión

Oscar Fernandez
Oscar Fernandez
9 minutos de lectura

Hola, sé que te prometí viajar dentro de un planeta, ¿qué te parece si antes te explico cómo vamos a llegar hasta allí?

-Por mi perfecto, tengo curiosidad por saber como funciona tu nave, que lo sepas.

La velocidad, una de las facultades en la naturaleza salvaje que te puede separar la vida, de la muerte, comer, de pasar hambre, ser más rápido en la evolución de las diferentes especies en el planeta ha sido y es una ventaja para todas y cada una de estas especies, nosotros no som0s diferentes.

Esa particularidad del ser humano que nos impulsa a investigar, a imaginar, a ser curiosos nos da la oportunidad de aprender y a través de la tecnología a mejorar para conseguir en este caso, ser más rápidos, pero...

¿A qué velocidad podemos conseguir llegar?

¿Qué tipo de motores necesitamos para llegar a conseguirlo?

Velocidades

Correr, comenzamos cuando somos niños, las primeras veces que corremos nos parece tan extraordinario y divertido que la gran parte de nuestra niñez jugamos corriendo, queriendo ser más veloces que tu amigo en el recreo, más rápido que tus hermanos mayores, más que tus padres y parece poco, pero la media de la velocidad de un niño de 5 años es de 2,8 metros por segundo, uauuuuu, pensamos cuando somos niños que velocidad casi insuperable, ha ha ha ha.

niños disfrutando de la velocidad con bicicletas

A medida que crecemos nuestra velocidad y ganas de ser más rápido nos hace utilizar instrumentos, patines, bicis, monopatines, todo para alcanzar mayor velocidad.

Esa necesidad de ser más rápidos, si le sumamos la necesidad en la historia del hombre de un mejor sistema para el transporte para las mercancías o para ser simplemente más rápido las entregas y el desplazamiento, llevo al señor Nikolaus Otto a patentar el motor de combustión interna en el año 1886, basado este motor en los estudios  un inventor francés, Alphonse Beau de Roches.

La realidad es que en cuestión de poco tiempo desde la patente del motor de combustión, la tecnología avanzo "nunca mejor dicho" muy velozmente, claro está sin olvidarnos que evolucionamos a partir de los motores propulsados a vapor, en tan solo unos 150 años de la historia del hombre los vehículos han avanzado tecnológicamente hablando a tal velocidad que para muchos estamos viendo tecnología de ciencia ficción.

Las velocidades de los primeros vehículos eran de 10 11km/h
Foto primeros vehículos

No obstante, piensa que la velocidad que alcanzaban los primeros vehículos era de risa, 11km/hora, es más un dato curioso es sobre Jacob Germán de origen alemán, fue el primer hombre que recibió la primera multa por exceso de velocidad, le acusaron incluso de "imprudencia temeraria"😱, la verdad es que se le multo por ir a una velocidad de 18Km/hora cuando la velocidad máxima permitida era de 13km/hora 😁.

La necesidad del hombre de imitar los vuelos de las aves nos llevó a buscar forma de vencer a la gravedad, primero gracias a globos"1783, por François de Rozier y el marqués de Arlandes " con aire caliente en un globo de papel, y muchos años después " 1900-1914" comenzaron los primeros aviones y hasta donde nos han llevado.

La evolución y velocidades que podemos alcanzar también están clasificadas en el medio de locomoción que utilizamos y en el espacio donde nos trasportamos, agua, tierra y aire, consiguiendo velocidades desde 0 hasta 511 km/ hora en náutica, en tierra es otro cantar en el año 1997 se consiguió la impactante velocidad de 1.228 km/h y por supuesto el récord en aire es de 3,529.56km/h.

Las velocidades espaciales, son otro cantar, piensa que la mayor parte de potencia y de velocidad es para superar la atracción de la tierra y conseguir salir fuera de la atmósfera terrestre, es aproximadamente la escalofriante cifra de 40.000 km/h😱, y a partir de aquí según la necesidad de distancia  podemos hablar de diferentes tipos de motores, no es lo mismo querer movernos a una distancia orbital de la tierra a la luna de 384.400 km, o a Marte que la distancia más corta según la órbita de los planetas es de 54,6 millones de kilómetros, con nuestra velocidad actual tardaríamos unos 250 días de media🤨, y ahora hablemos de motores actuales y teóricos para alcanzar las estrellas😉.

Tipos de motores

Lo primero y antes de mencionarte varios de los modelos de motores prácticos como teóricos, es recordarte la importancia de tener unas "bases fuera de la tierra", ya sea en la luna o orbitando la tierra, cómo lanzaderas para conquistar el sistema solar y luego el espacio, en uno de nuestros artículos "hábitat espacial" hablamos sobre este tema.

La importancia viene referida al coste cuantioso de superar la atmósfera y salir de la atracción de la tierra, de esta forma con lanzaderas en la luna, obtendríamos un gran ahorro que se podría utilizar para nuevos o para mejorar motores de propulsión.

Motor termonuclear y nuclear de pulso

Imagínate que utilizamos bombas nucleares que al hacerlas detonar impulsen nuestra nave, este proyecto recibió el nombre en clave de orión

Ilustración proyecto Orion

Recordamos que la resistencia en el espacio al movimiento es 0, es decir, si te impulsadas con tus piernas en el vacío espacial tu movimiento sería continuo, para detenerte deberías utilizar alguna especie de propulsor que ejerciera la misma fuerza opuesta a tu dirección para poderte detener, a la hora de mover una nave es una ventaja, imagina que la nave tiene en este caso un motor nuclear que utiliza explosiones controladas para dar y acelerar el impulso de la nave, con cada explosión aumentaría la velocidad de la nave alcanzando velocidades hasta ahora increíbles.

La idea de un motor propulsado por energía nuclear surgió en los años 70, su nombre proyecto NERVA de la NASA, la NASA consiguió construir cohetes funcionales, pero no llegaron a alcanzar el espacio, por una serie de dificultades, entre ellas las presiones por tema medioambiental o la negativa de Nixon por llegar a Marte acabo con este proyecto.

  • ¿Entonces, es posible propulsarse con energía nuclear?

Claro que si amigo mío, la verdad que con ese tipo de motores podríamos llegar a marte en tan solo unos 90 días, aunque hay fuentes que actualmente nos dice que se podría llegar a Marte en tan solo 45 días esto último no son más que teorías.

Al igual que el motor nuclear de pulso, la idea es crear explosiones justo detrás de la nave y que esa detonación cree el movimiento necesario para impulsar la nave.

Motor de Iones

Este tipo de motores, su funcionamiento se basa en que se crea una energía eléctrica en el interior del motor espacial que a su vez genera campos magnéticos, al introducirse gases en su interior el campo magnético los ioniza, los iones de estos gases salen despedidos a grandes velocidades y alehop, ya tenemos propulsión.

-Si he leído algo sobre este tipo de propulsión, el problema es que para llegar a una velocidad de 100.000m/s necesitaría más de 25 veces su masa seca en gas en el caso que leí era en xenón, bueno y la verdad que esa velocidad en términos espaciales no es muy elevada que digamos.

Motor de Iones

Cierto, veo que te interesa y sientes curiosidad, me alegro, de momento es un tipo de motor para mejorar, sobre todo a la hora de generar el impulso necesario para salir de la tierra.

Como te comentaba antes es súper importante yo diría que para todos los tipos de propulsión es que en la nave donde estuvieran ubicadas se encontrara o en la luna o en bases espaciales y no en la tierra ya que la propulsión necesaria para salir de la gravedad de la tierra restaría efectividad a este tipo de motores, en comparación con los motores actuales de combustión sólida.

  • ¿Pero, tu nave como funciona, que tipo de propulsor lleva en su interior?

De momento vamos a centrarnos en el árticulo si me da tiempo te lo explico al final😋.

Motor de Fusión

Este tipo de motor seguro que te suena, en el proyecto Iter explico cómo funciona ese tipo de reactores para conseguir una energía limpia  y casi infinita para todos, un propulsor de fusión, si llevamos el funcionamiento para movernos por el espacio sería una de las mejores opciones para movernos por las estrellas.

La base es a través de un campo magnético que se utilizaría como cámara para contener la fusión, casi la misma energía de las estrellas, en su interior calentaríamos un combustible (ver art ITER reactor de fusión), en este caso unos gramos de hidrógeno y a través de ese campo magnético y corrientes eléctricas se acelera este gas se separan sus electrones y se transforma en un plasma, la energía del sol.

Interior de un reactor de Fusión
ilustración reactor de fusión

Motor de plasma (motor VASIMIR)

Este tipo de motores nació en la imaginación, (para que veas lo importante que es imaginar), del ex-astronauta de la NASA Franklin Chang Diaz en 1979, es un motor de magnetoplasma de impulso especifico variable, la verdad que este yipo de motores solo funciona en el vacío y no es capaz de dar el suficiente empuje de escape para salir de la órbita de la tierra.

-Un nombre muy chulo, si si, pero que es magneto yo que se y como funciona.

Ja ja ja, tienes razon, mira resumiendolo mucho el funcionamiento es igual que el propulsor de iones, la diferencia que utiliza unas sustancias reactivas para crear un tipo de plasma y de esa forma conseguir más impulso al ser expulsado que solamente iones.

Velas solares

Otra forma de propulsión inspirada en la historia de los antiguos marineros y conquistadores, seria con velas solares.

Las velas de la IKAROS alcanzan los 20 metros
Sonda Ikaros

Aunque parezca de ciencia ficción tenemos un ejemplo de viabilidad con la sonda IKAROS, en el año 2010 la agencia japonesa espacial lo probo por primera vez, en mayo del 2010 la Ikaros desplegó sus 20 metros de velas propulsándose hacia Venus.

La teoría del funcionamiento es que el impulsó es generado por la radiación solar, ejerciendo una presión para interactuar con la materia y se genera un leve impulso pero acumulable.

En temas sobre motores hipotéticos para el desplazamiento espacial hay, como el proyecto Daedalus, proyecto medusa, proyecto longshot, y más pero todos estos proyectos se basan en movernos a través del espacio a una velocidad lo más cercana posible a la de la luz, (299.792.458m/s) de esa forma llegar a otras galaxias seria posible, otras estrellas, solo hay un problema, a medida que aumentamos la velocidad y nos acercamos a la de la luz, las leyes de la física actúan.

Si alguna vez tenemos la tecnologia para alcanzar la velocidad de la luz, sabemos por la ecuación de Einstein que mientras mas velocidad se mueva un objeto mas masa obtiene y alcanzando la velocidad de la luz obtendriamos masa infinita, y de aqui surgen dos problemas basicos, para mantener un objeto en este caso una nave con masa infinita a esa velocidad no tendriamos energia suficiente en todo el universo y la otra que a lo mejor nos convence más, a medida que la nave se acercara a la masa infinita se pulverizaría.

-Entonces, ¿nunca podremos conquistar el espacio? ¿Qué tendriamos , que dormir durante todo el viaje como en las peliculas?

Ilustración de congelación de personas para su trasporte

Seguro que se te esta pasando la imagen de personas congeladas por la cabeza,😂😂😂.

La verdad que no es mala idea para estudiarlo e investigar, pero lo ideal seria que el desplazamiento por el espacio durara menos de la media de una vida humana como mucho.

Pero algo podemos hacer.

Motor wharp

Como te decía, las leyes de la física no permiten ir más rápido que la velocidad de la luz, nada se puede mover mas rápido por el espacio  pero las leyes de la física no impide que nos movamos a través del espacio de forma mas rápido que la luz, hay entra en Juego el motor wharp.

A este tipo de motor se le denomina desplazamiento por curvatura, un físico mejicano, el señor Miguel Alcubierre es conocido por haber desarrollado teóricamente los motores que viajan más rápido que luz, inspirado en la famosa serie de stark trek, se trata de construir a traves de una gran cantidad de energia una burbuja cubriendo la nave, que lo que permite es que recorta el espacio que hay delante de la nave avanzando en el espacio sin necesidad de mover a ninguna velocidad la nave.

-Ahh, lo que se mueve es el espacio alrededor de la nave y la propia nave se queda quieta, ¿verdad?

Exacto, en verdad es algo más complicado pero ese es el fundamento.

Perdona.

-Perdona, ¿porque?

Veras, se me a echo tarde, pero te prometo que para el proximo dia hablaremos de como funciona mi nave y de la gravedad.

-😂😂😂😂😂, mira que lo sabia, eres un caso, vale, pero el proximo dia sin falta.

Prometido😉.