Introducción a la exploración espacial.

Imagen original:
efefuturo.com/noticia/iss-tierra-estacion/

INTRODUCCIÓN A LA EXPLORACIÓN ESPACIAL.

Autor: Miguel Ángel Muñoz.
Primera versión: Marzo, 2017.
Tiempo de lectura estimado: 25 minutos.

El contenido de esta entrada del blog está dedicado a una introducción a la exploración espacial y, en particular, a una breve descripción de las principales clases de naves espaciales actuales. Va destinado a internautas que sientan curiosidad por la ingeniería aeroespacial, aunque contado de manera sencilla, alejada de la rigurosidad de textos que tratan este tema de forma especializada. A los expertos en el tema, advertirles que no van a encontrar nada novedoso aquí. Este documento es de divulgación y es “free”, siempre y cuando menciones mi autoría. Para mayor información sobre Propiedad intelectual e industrial y derechos de autor de este blog, en general y de esta entrada, en particular, puedes consultar el Aviso legal de este blog.

Antes que nada, ¿qué se entiende por exploración espacial? Básicamente es el estudio del espacio exterior, más allá de la superficie terrestre, y el estudio de los astros (planetas, satélites, meteroritos, etc.) desde un doble punto de vista: por una parte científico y por otra parte con ánimo de rentabilidad económica. Quizás te estés preguntando dónde se sitúa el límite entre la atmósfera terrestre y el espacio. Aunque no hay un límite claro entre ambos, la Federación Aeronáutica Internacional ha establecido una altitud de 100 kilómetros como una definición del límite entre la atmósfera y el espacio. A este límite se le conoce como Línea de Kármán.

Como puedes imaginar, la exploración espacial y el desarrollo de naves espaciales tienen un coste elevadísimo, por lo que éstos han estado y siguen estando dirigidos por organizaciones, en buena parte, públicas y, como resulta de sentido común, pertenecientes a los países más industrializados, típicamente el G7 o Grupo de los siete compuesto por Estados Unidos, Reino Unido, Francia, Alemania, Italia, Japón y Canadá, con representación política de la Unión Europea, el G7+Rusia, el G13 o el G20. Quizás, las organizaciones más conocidas son:

  • la NASA: NASA son las siglas, en inglés, de National Aeronautics and Space Administration (Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio) de los Estados Unidos.
  • La ESA, siglas, en inglés, de European Space Agency (Agencia Espacial Europea, AEE), organización intergubernamental dedicada a la exploración espacial, formada por varios estados miembros de la Unión Europea.
  • La Agencia Espacial Federal Rusa, RKA, agencia estatal del programa aeroespacial de la actual Rusia.
  • La Administración Espacial Nacional China (CNSA), responsable del programa espacial nacional de China.
  • La JAXA (del inglés, Japan Aerospace Exploration Agency), Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial.
  • La CSA (del inglés, Canadian Space Agency), Agencia Espacial Canadiense.
  • La ASI, siglas de la Agencia Espacial Italiana (Agenzia Spaziale Italiana). La ASI tiene participación en proyectos propios y en proyectos conjuntos con la NASA y con la ESA.

La exploración espacial se lleva a cabo mediante programas o proyectos espaciales, los cuales, normalmente, incluyen una serie de misiones espaciales integradas en el programa o proyecto. Para que entiendas la diferencia entre “programa espacial” y “misión espacial”, casi seguro que sabes que el ser humano pisó la superficie lunar por primera vez el 20/21 de Julio de 1969. Este logro fue la culminación de la misión Apolo 11 de la NASA. Sin embargo, la misión Apolo 11 estaba integrada dentro del Programa Apolo, cuyo objetivo global fue el sobrevuelo con tripulantes del satélite lunar, con objeto de localizar una región adecuada para un eventual alunizaje de astronautas. El Programa Apolo constó de un total de 22 misiones, cuya lista puedes consultar, por ejemplo, aquí.

Primer ser humano en la Luna.
Imagen original:
10puntos.com/10-curiosidades-sobre-la-llegada-del-hombre-a-la-luna/
Misión Apolo 11.
Imagen original:
10puntos.com/10-curiosidades-sobre-la-llegada-del-hombre-a-la-luna/

Los vuelos espaciales para la exploración espacial se realizan mediante naves espaciales.
Hasta la actualidad, todas las naves espaciales se componen de dos partes:

  1. Cohete. Su objetivo es propulsar a la nave, mediante los motores y los depósitos de combustible, con objeto de aquélla pueda dejar atrás la atmósfera de la Tierra.

  2. La nave espacial en sí.

Una posible clasificación de las actuales naves espaciales puede ser la siguiente.

A. Satélites artificiales.

Los satélites artificiales primero son enviados al espacio exterior mediante un tipo de cohete y, a continuación, se desenvuelven en el espacio exterior de manera robótica, es decir, sin tripulación.

Los satélites artificiales pueden orbitar alrededor de (es decir, girar en torno a) satélites naturales como la Luna o Fobos (un satélite natural del planeta Marte), cometas, asteroides o planetas (como Júpiter o Saturno, por ejemplo). En numerosas ocasiones, tras realizar su cometido, el destino de los satélites artificiales es quedar orbitando en forma de basura espacial.

Modelo de primera generación del satélite artificial Meteosat.
Imagen original:
en.wikipedia.org/wiki/EUMETSAT

Los satélites artificiales se pueden clasificar en función a) de su misión u objetivo, b) de su órbita y c) de su peso. Quizás la clasificación más relevante sea la primera, distinguiéndose diferentes tipos, siendo los más conocidos los satélites astronómicos (para la observación de astros), los satélites de comunicaciones (empleados en el mundo de las telecomunicaciones terrestres), los satélites de navegación (para posicionamiento de barcos, coches, etc. en la Tierra), los satélites espías (usados por organizaciones militares y servicios secretos de inteligencia), los satélites de observación terrestre (empleados para fines no militares, como la observación del medio ambiente y para elaboración de mapas) y los satélites meteorológicos (usados principalmente para registrar el tiempo atmosférico y el clima de la Tierra).

B. Sondas espaciales.

Una sonda espacial es un dispositivo robótico, es decir, no tripulado, enviado al espacio con el objetivo de estudiar astros de nuestro Sistema Solar.

Quizás te preguntes qué diferencia hay entre una sonda espacial y un satélite artificial. Una sonda espacial no establece una órbita alrededor de un astro, sino que es enviada hacia un objeto espacial concreto, aunque hay casos en los que termina con una ruta de escape hacia el exterior del Sistema Solar.

Lanzamiento de la sonda Cassini-Huygens
Imagen original:
es.wikipedia.org/wiki/Cassini-Huygens

Se podrían citar muchos ejemplos de sondas espaciales. Por importancia histórica destacan la soviética Lunik 2, que llegó a la Luna en 1959 o la estadounidense Mariner 2, que fue la primera sonda fuera del sistema Tierra-Luna. Quizás merece la pena reseñar las estadounidenses Voyager 1 y 2, que investigaron los planetas del Sistema Solar más alejados del Sol (Júpiter, Saturno y Urano) y que abandonaron el Sistema Solar en un viaje sin retorno por el universo. De las actualmente operativas, cabe destacar el proyecto conjunto Cassini-Huygens, de colaboración entre la NASA, la ESA y la ASI. Consiste en una misión espacial robótica cuyo objetivo es estudiar el planeta Saturno y sus satélites naturales. La nave espacial se compone de dos elementos principales: la nave Cassini y la sonda Huygens.

C. Estaciones espaciales.

Una estación espacial es una nave espacial tripulada, diseñada para hacer actividades fuera de la atmósfera terrestre, con muy diversos objetivos. Una estación espacial no tiene sistema de propulsión principal (motores) ni capacidad de aterrizaje; deben utilizar otros vehículos como transporte hacia la estación y desde la misma. Las estaciones espaciales orbitan en torno a la Tierra, o en torno al astro donde hayan sido puestas en órbita.

En las estaciones espaciales se llevan a cabo investigaciones, en ausencia casi completa de la fuerza de la gravedad de la Tierra, en los campos de la biología, de los materiales en ingeniería y de componentes microelectrónicos en ambientes espaciales.


Estación Espacial Internacional, ISS.
Imagen original:
engadget.com/2014/11/04/international-space-station-explainer/

Las antiguas y actuales estaciones espaciales son las siguientes.

  • Estaciones Salyut de la extinta URSS, lanzadas entre 1971 y 1982. Fueron sustituidas en 1986 por la estación MIR.
  • La estación Skylab fue la primera estación espacial estadounidense, operativa desde 1973 hasta 1979.
  • La estación MIR fue una estación espacial originalmente de la URSS y, que después de su desaparición, pasó a ser rusa y sustituyó a las anteriores estaciones espaciales soviéticas Salyut, desde 1986 hasta 1996.
  • La ISS, siglas en inglés de International Space Station (Estación Espacial Internacional, EEI), es la estación espacial actualmente operativa más conocida. En el programa participan la NASA, la Agencia Espacial Federal Rusa, la Agencia Japonesa de Exploración Espacial, la Agencia Espacial Canadiense, la Agencia Espacial Europea (ESA), la Agencia Espacial Italiana y la Agencia Espacial Brasileña.

La ISS orbita alrededor de la Tierra, a una altitud variable, pero en torno a los 360 kilómetros de altura. El tiempo que tarda en dar una vuelta completa alredededor de la Tierra es de cerca de 92 minutos. En la ISS siempre hay presencia humana, de distintas nacionalidades. La estación es mantenida sobre todo hoy día por las lanzaderas rusas Soyuz y la nave espacial Progress y en anteriores ocasiones, hasta 2011 (fecha de cancelación) gracias a los Space Shuttle estadounidenses.

D. Transbordadores.

Un transbordador es una nave espacial con tripulación, que se suele emplear como medio de transporte a estaciones espaciales, aunque otra función importante es la consistente en traer a la Tierra los satélites artificiales lanzados al espacio para tareas de reparación en caso de fallo.

Quizás, el transbordador espacial más conocido ha sido el Transbordador Espacial STS de la NASA, de las siglas en inglés Space Transport System, también conococido como Space Shuttle.

Cinco transbordadores han compuesto la flota de la NASA: el Columbia, el Challenger (estos dos con fatales desenlaces en 2003 y 1986, respectivamente), el Discovery, el Atlantis y el Endeavour. El Space Shuttle fue retirado del servicio al final de la última misión de Atlantis en Julio de 2011. Actualmente (Marzo de 2017) ya no queda ningún transbordador espacial en servicio. Tras la retirada de los vuelos de STS, la NASA, en colaboración con la ESA, tiene a Orión, también denominado Vehículo de Traslado Multi-Propósito (en inglés, MPCV, siglas de Multi-Purpose Crew Vehicle), como proyecto de nave espacial, en teoría más segura y económica que el Space Shuttle y que permitiría tanto el transporte hacia la ISS, como posibles misiones a la Luna y a Marte.

La NASA también tiene en fase de desarrollo el Transbordador SLS (siglas, en inglés, de Space Launch System o Sistema de Lanzamiento Espacial), como sucesor del Transbordador STS.


Ilustración artística del futuro SLS.
Imagen original:
es.wikipedia.org/wiki/Transbordador_SLS

Por su parte, la ESA ha desarrollado y tiene operativos los ATV (siglas, en inglés, de Automated Transfer Vehicle, Vehículo de Transferencia Automatizado), naves espaciales robóticas, es decir, no tripuladas, para desplazamientos hasta la ISS y para retirada de residuos.

E. Otras naves espaciales.

Por sus especiales características, englobamos la nave espacial rusa Soyuz y la familia de naves robóticas Progress, también rusas, fuera de la categoría de los transbordadores espaciales.


Nave espacial Soyuz.
Imagen original:
en.wikipedia.org/wiki/Soyuz_(spacecraft)

Existe cierta ambigüedad en torno al término Soyuz. Puede referirse a la nave espacial comentada con anterioridad, puede referirse al Programa Espacial Soyuz de la extinta URSS o al Cohete portador Soyuz que coloca en órbita a la nave espacial.

La Soyuz es un modelo de nave espacial tripulable que forma parte del programa espacial Soyuz de la antigua URSS desde 1967. La nave Soyuz puede llevar una tripulación de hasta tres miembros y es lanzada por el vehículo de lanzamiento desechable, denominado Cohete Soyuz. Este vehículo de lanzamiento ha sido utilizado para enviar al espacio varias misiones externas al programa Soyuz. También ha servido para transportar tripulaciones a las estaciones espaciales Salyut, MIR y la ISS y, adicionalmente, ha servido en misiones científicas de la Agencia Espacial Europea, como recientemente la sonda espacial Mars Express. Tras llevar a cabo su misión, normalmente acoplándose a una estación espacial, la Soyuz regresa a La Tierra.

La Soyuz ha sido utilizada como base para el diseño de la familia de naves automáticas Progress.

Para saber más.

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