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Guía Básica de Cohetes (NASA)

NOTE Basado en la "Beginner's Guide to Rockets" de la NASA: https://www1.grc.nasa.gov/beginners-guide-to-aeronautics/guide-to-rockets/arrow-up-right

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Fundamentos de los Cohetes

  • Peso: Depende de la masa de todas las partes del cohete. La fuerza del peso siempre se dirige hacia el centro de la Tierra y actúa a través del centro de gravedad (punto amarillo en la figura).

  • Empuje: Depende del caudal másico que pasa por el motor y de la velocidad y la presión a la salida de la tobera. La fuerza de empuje normalmente actúa a lo largo del eje longitudinal del cohete y pasa por el centro de gravedad.

  • Fuerzas Aerodinámicas: Su magnitud depende de la forma, el tamaño y la velocidad del cohete, así como de las propiedades de la atmósfera. Estas fuerzas actúan a través del centro de presión (punto negro y amarillo en la figura).

  • Sustentación y Resistencia: Algunos cohetes a escala real pueden mover sus toberas (cardan) para generar una fuerza que no está alineada con el centro de gravedad. El par resultante permite maniobrar el cohete.

IMPORTANT Motor de Cohete: En un motor cohete, el combustible y el oxidante almacenados se encienden en una cámara de combustión. La combustión produce gases de escape a alta temperatura y presión. Estos gases pasan por una tobera que acelera el flujo, generando empuje según la tercera ley de Newton: “A toda acción le corresponde una reacción de igual magnitud y en sentido opuesto”.

NOTE Peso de un Cohete: El peso es la fuerza generada por la atracción gravitatoria sobre el cohete. Es una de las fuerzas más familiares, aunque su naturaleza es distinta a las fuerzas aerodinámicas o el empuje.

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Partes de un Cohete

NOTE Basado en: https://www1.grc.nasa.gov/beginners-guide-to-aeronautics/rocket-parts/arrow-up-right

INFO Sistema Estructural:

  • El sistema estructural (o armazón) es similar al fuselaje de un avión. Fabricado con materiales resistentes y ligeros como titanio o aluminio, emplea largueros longitudinales y aros transversales.

  • La piel del cohete se adhiere al armazón y puede incluir protección térmica para soportar el calor de la fricción del aire y conservar bajas temperaturas requeridas por ciertos combustibles. Algunas estructuras incluyen aletas para mejorar la estabilidad en vuelo.

INFO Sistema de Carga Útil:

  • Depende de la misión del cohete. Inicialmente, muchos cohetes fueron diseñados para transportar ojivas nucleares.

  • Posteriormente se adaptaron para lanzar satélites con misiones como:

    • Comunicaciones

    • Monitoreo meteorológico

    • Espionaje

    • Exploración planetaria y observatorios (ej. Telescopio Espacial Hubble)

    • Transporte de humanos a órbita o a la Luna

INFO Sistema de Propulsión:

  • La mayor parte de un cohete está dedicada al sistema de propulsión.

  • Existen dos tipos principales:

    • Motores de propulsión líquida: incluyen tanques de combustible y oxidante (propelente), bombas, cámara de combustión con tobera y tuberías.

    • Motores de propulsión sólida: utilizados en el transbordador espacial, Delta II y Titan III.

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