Tema: Navegación EspacialCurso. Cosmografía

Profesor: Eliecer Quesada BEstudiantes: Marcela Alpizar P

Alejandro Morales MFecha; 21 de abril de 2012

Se llama astronáutica a la navegación realizada entre los astros, es decir, realizada fuera del ámbito de la Tierra. También es conocida como cosmonáutica, ya que también se realiza en el cosmos.

El deseo de volar del hombre es casi tan antiguo como la humanidad misma y soñó con los vuelos desde tiempos muy anteriores al logro de los mismos.

Breve paseo por la Historia Fue necesario alcanzar muchos descubrimientos científicos antes de poder hacer realidad este sueño.Dédalo fabricó alas de cera a su hijo ÍcaroCaldeos (desde unos 4.000 a.C.) llegaron a predecir con bastante exactitud los períodos de eclipses.Pitágoras y a Tales de Mileto: predijo un eclipse total de Sol, considerar a la Tierra como un globoCopérnico: creador de la teoría Heliocéntrica, la cual serviría de base para la astronomía moderna.Galileo, con la construcción de su primer telescopio en 1609, logró observar las fases de Venus.

Kepler formuló las leyes del movimiento planetario, definiendo que los planetas giraban alrededor del sol en órbitas elípticas.Newton , logró identificar la fuerza de atracción planetaria con la gravedad terrestre.Hasta el siglo XIII no se llegaría a la conclusión de que un artefacto mas pesado que el aire podría volar, a manos de Roger BaconLeonardo da Vinci, máquinas que podían volar y eran mas pesados que el aire: el planeador, el helicóptero y el ornicóptero

Los primeros cohetes datan del siglo III a.C. en China, utilizando como combustible sólido a la pólvora.

La astronáutica científica se comenzó a desarrollar casi al unísono en Estados Unidos y en Europa. Robert Goddard en EEUU, en los inicios del siglo XX, ideaba cohetes con combustibles líquidos.

La Unión Soviética lanzó al primer hombre en órbita, Yuri A. Gagarin, alrededor de la Tierra el 12 de abril de 1961.

El 20 de julio de 1969 los Estados Unidos enviaron dos hombres a la superficie de luna.

Se han lanzado más de 5000 naves espaciales desde 1957 es necesario agruparlas en programas, por ejemplo los programas de la antigua Unión Soviética Sputnik, Vostok, Soyuz y Venera, y los norteamericanos Explorer, Intelsat, Apolo, Voyager y Space Shuttle.

El vuelo espacial tiene que ver con aquellos movimientos hacia el exterior de nuestro planeta por lo tanto para entender como funciona debemos de recurrir a la Primera Ley de Newton que dice: Todo cuerpo tiende a mantener su estado de movimiento de reposo en el que se encuentre a menos que exista una fuerza externa que lo modifique“. Se expresa en aquellas naves que no poseen frenos al vacío del universo. .

El talentoso Sir Isaac Newton (1642-1727) matemático y físico inglés fue quien pudo visualizar el movimiento de los objetos celestes.

Al no existir fricción en el vacío no hay objeto alguno que detenga el avance de una nave. Es decir si se impulsa la nave por un minuto esta seguirá moviéndose infinitamente, siempre que no haya un efecto de gravedad por otro cuerpo de mayor tamaño

¿Cómo funciona la navegación espacial? Cohetes de combustible líquido: •La potencia propulsora de éstos es la clave de la capacidad humana para penetrar en el áspero vacío del espacio y necesitan tener una gran potencia para vencer la fuerza terrestre y situarse en órbita .•Al lanzar un cohete, éste debe alcanzar cierta velocidad antes de salir al espacio (velocidad de escape).•Cuando alcanza esta velocidad crítica, conocida como "velocidad de escape", el cohete tendrá suficiente energía para vencer la atracción de la gravedad y abandonar el planeta. •A velocidades inferiores a la de escape, el proyectil se convertiría en un satélite artificial en órbita elíptica alrededor del astro que lo atraiga. •Según las dimensiones del astro y la velocidad inicial del proyectil, puede ocurrir que esa trayectoria elíptica se complete o que termine en colisión con el astro que atrae al proyectil.

Es el tipo más extendido en navegación espacial. El proceso químico que lo alimenta es la combustión de determinados Propulsores que desarrollan las partículas gaseosas a alta temperatura y velocidades responsables del empuje.

Los cohetes de propulsión química, a su vez, pueden ser de dos tipos: de propulsor sólido y de propulsor líquido.

La Tierra crea un campo gravitatorio causante de la atracción de los cuerpos en dirección perpendicular a la superficie de la misma.

En consecuencia, los primeros problemas que han de resolverse para posibilitar un vuelo espacial están directamente relacionados con la cuestión de vencer la fuerza de atracción gravitatoria.

La física indica que esto sólo es posible confiriendo velocidad a un cuerpo, de modo que consiga escapar a la influencia del campo gravitatorio terrestre para, luego, proseguir en vuelo gravitacional y, finalmente, si procede, hacerlo regresar a la Tierra.

Para enviar un vehículo al espacio exterior, normalmente lo primero que se hace es situarlo en una órbita de estacionamiento próxima a la de la Tierra.

Oportunamente se incrementa su velocidad a fin de que salte a otra trayectoria, definitiva o no.

El problema principal que existe en la navegación espacial es que para alcanzar una determinada órbita cuando se están atravesando las capas atmosféricas es el de encontrar una solución de compromiso entre el incremento necesario de velocidad y la capacidad de la resistencia a las altas temperaturas propia del material con el que está construida la nave.

La tecnología actual no permite el impulso de una nave espacial de forma continua debido al tipo de combustible utilizado. Por esa razón la mayoría de los vuelos espaciales actuales se basan en la "Transferencia de Hohmann".

Órbita de transferencia de Hohmann (en amarillo).

En 1925, un ingeniero alemán, Walter Hohmann dio la solución teórica para la futura realización de viajes interplanetarios:

«Cualquier nave que abandone la Tierra, superando su velocidad de escape, tiene que entrar en una órbita elíptica alrededor del Sol como si se tratara de otro planeta más. En consecuencia, para viajar entre dos planetas con el mínimo consumo de energía hay que ajustar esta elipse de forma que pase por estos dos astros.»

El primero que propuso utilizar el campo gravitacional de un planeta para dirigir una sonda hacia un destino más difícil de alcanzar fue Giuseppe Colombo (1920-1984), matemático e ingeniero en la Universidad de Padua (Italia).

La asistencia gravitacional consiste en utilizar la gravedad de un planeta para impulsar la nave. Al entrar en las cercanías de un planeta, la gravedad de éste atrae a la sonda, y dado que el planeta orbita por el espacio a gran velocidad, la nave gana el impulso con el que viaja el planeta.

GRACIAS!