Cohetes: definición, tipos, historia y cómo funcionan

Descubre qué son los cohetes, su historia, tipos y funcionamiento: desde pólvora china hasta lanzadores modernos, misiles y naves espaciales. Ciencia, tecnología y curiosidades.

Un cohete es un vehículo o dispositivo propulsado por un motor cohete que expulsa gases a gran velocidad por su parte trasera, produciendo empuje según el principio de acción y reacción. Un cohete puede ser un misil, una nave espacial, una aeronave u otro vehículo. Algunos cohetes grandes son vehículos de lanzamiento y otros están tripulados (por ejemplo, el Saturno V). Otros, como los misiles, son no tripulados. ("Tripulado" significa que hay una persona dentro; "no tripulado" significa que la máquina vuela sin persona).

Tipos de cohetes

• Vehículos de lanzamiento: cohetes diseñados para llevar cargas (satélites, sondas, naves tripuladas) desde la superficie terrestre hasta el espacio. Pueden ser de varios estadios (etapas) y algunos modernos son reutilizables.
• Propulsores eléctricos: como los propulsores iónicos, generan empuje mediante la aceleración de iones. Tienen un empuje relativamente bajo pero un consumo de combustible muy eficiente, por lo que se usan en el espacio exterior después de que otro cohete los coloque en órbita.
• Cohetes militares: incluyen misiles balísticos y de crucero, diseñados para alcance, precisión y velocidad. Muchos son no tripulados y guiados por sistemas de navegación.
• Fuegos artificiales y cohetes pirotécnicos: versiones pequeñas usadas con fines recreativos o ceremoniales, impulsadas por fuego y pólvora.
• Cohetes de control de actitud: pequeños propulsores usados para orientar y maniobrar satélites y naves en órbita.

Historia breve

El cohete fue inventado por los chinos al utilizar la pólvora. Los primeros dispositivos eran rudimentarios, con forma de flecha o tubos llenos de pólvora que se empleaban como armas o para espectáculos. Con el tiempo se desarrollaron avances en propulsión, combustible y guiado. En el siglo XX la tecnología de cohetes experimentó una rápida evolución que permitió lanzamientos orbitales y misiones tripuladas. Yuri Gagarin fue un cosmonauta soviético que, el 12 de abril de 1961, se convirtió en el primer ser humano en volar al espacio exterior a bordo del cohete R-7 lanzado por la Unión Soviética.

Cómo funcionan

El principio básico es la acción y reacción (tercera ley de Newton): el motor quema combustible para producir gases calientes que se expanden y salen por la tobera trasera; la expulsión de masa genera un empuje hacia adelante. Los elementos clave son:

• Motor cohete: puede ser de combustible sólido, combustible líquido o eléctrico. Los motores químicos producen grandes cantidades de gas caliente rápidamente.
• Combustible: el sólido es sencillo y fiable; el líquido ofrece mayor rendimiento y control (se puede detener y reencender), pero su manejo es más complejo y caro. Muchos lanzadores combinan ambos tipos en distintas etapas.
• Toberas y cámaras de combustión: diseñadas para maximizar la expansión de los gases y convertir la energía térmica en empuje.
• Etapas (staging): los cohetes más eficientes usan varias etapas que se desprenden cuando agotan su combustible, reduciendo masa y permitiendo alcanzar mayor velocidad.
• Sistemas de guiado y control: giroscopios, sensores, ordenadores y aletas o vectores de empuje mantienen la trayectoria deseada.

Combustibles y propulsión

La mayoría de los cohetes siguen utilizando combustible sólido en aplicaciones donde la simplicidad y la almacenabilidad son prioritarias. Los cohetes más grandes y los lanzadores orbitales tienden a usar combustible líquido (como hidrógeno líquido y oxígeno líquido, o keroseno y oxígeno líquido) porque permiten una combustión más eficiente y mayor rendimiento específico. Algunos sistemas combinan ambos tipos:

• Etapas de combustible sólido como impulso inicial por su alto empuje y simplicidad.
• Etapas superiores de combustible líquido para inserciones precisas en órbita o maniobras en el espacio.

Rendimiento y velocidades

El empuje del motor debe superar el peso del vehículo en la Tierra para que el cohete despegue. Algunos cohetes superan la velocidad del sonido (Mach 1 ≈ 1.225 km/h), y los vehículos que alcanzan la órbita baja de la Tierra requieren velocidades del orden de 30.000 km/h (≈19.000 mph). La potencia necesaria depende de la masa, la aerodinámica y la trayectoria.

Usos principales

• Colocar satélites en órbita para comunicaciones, observación, navegación y ciencia.
• Misiones tripuladas y sondas interplanetarias.
• Fuegos artificiales y entretenimiento pirotécnico.
• Armamento y misiles militares.
• Maniobras y control de actitud en el espacio exterior.

Tripulación, seguridad y diseño

Los cohetes tripulados, al igual que otras máquinas voladoras tripuladas, están diseñados para limitar la aceleración y las vibraciones para proteger a la tripulación. Se incorporan sistemas de aborto, escudos térmicos y estructuras redundantes. En cambio, los cohetes no tripulados no están sujetos a los mismos límites humanos y pueden operar con aceleraciones y perfiles más agresivos.

Impactos y desafío técnicos

El lanzamiento de cohetes plantea retos ambientales (emisiones, residuos de etapas, contaminación acústica) y técnicos (coste, seguridad, reutilización). Manejar combustibles líquidos criogénicos exige instalaciones y procedimientos complejos. La recuperación y reutilización de etapas ha reducido costes recientes, pero sigue siendo un área activa de innovación.

Ejemplos históricos y actuales

El cohete Saturno V es un ejemplo emblemático de vehículo de lanzamiento tripulado utilizado en las misiones Apolo. Yuri Gagarin viajó al espacio en un cohete R-7, marcando un hito histórico. Hoy en día coexistenn múltiples diseños comerciales y gubernamentales de lanzadores, desde pequeños cohetes para satélites hasta grandes lanzadores para misiones interplanetarias.

Futuro

Las líneas de desarrollo incluyen motores más limpios y eficientes, combustibles verdes, propulsión eléctrica y nuclear para misiones profundas, y la creciente reutilización de etapas para reducir costes. La combinación de tecnologías permitirá misiones cada vez más ambiciosas y accesibles.

En resumen, los cohetes son dispositivos fundamentales para la exploración espacial, aplicaciones militares y entretenimiento pirotécnico. Su diseño abarca desde soluciones simples y robustas hasta sistemas complejos y controlados pensando en la seguridad, la eficiencia y la misión.

Preguntas y respuestas

P: ¿Qué es un cohete?

P: ¿Todos los cohetes se lanzan desde tierra?

P: ¿Cómo se originaron los cohetes?

P: ¿Qué tipo de combustible utilizan la mayoría de los cohetes?

P: ¿Qué usos tienen los cohetes?

P: ¿Quién era Yuri Gagarin?

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