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¿Cómo se envía tripulación y material a la ISS?
Sólo se puede enviar tripulación y material a la ISS utilizando el vehículo espacial por excelencia: el cohete. No es posible utilizar otro vehículo por que sólo el cohete es capaz de alcanzar la velocidad necesaria para que un objeto se mantenga en órbita. Estamos hablando de que es necesario alcanzar una velocidad de 28.000 km/h para ello. Si la velocidad es inferior, el objeto volverá a caer a la superficie terrestre.
Pero... ¿Cómo funciona? Nosotros realmente sólo vemos "fuego salir de un cilindro", pero lo que en realidad está pasando es un misterio que aquí descubriremos.
Para ello, vamos a ver un sencillo diagrama de un motor de cohete de combustible líquido, y lo vamos a explicar de forma sencilla.
Para comenzar, tenemos dos tanques dentro del cohete: uno que contiene el combustible (fuel tank), y otro que contiene el oxidante (oxidizer tank). El combustible y el oxidante se mezclan en la cámara de combustión (combustion chamber), en la cual se encuentra un encendedor, que provocará la combustión entre éstos. Para que haya un flujo constante de combustible y oxidante, se instalan turbobombas, que, como su nombre indica, bombean el combustible desde los tanques hacia la cámara de combustión. Al producirse la combustión, se obtiene como producto final gas a alta temperatura y presión. El gas sólo tiene una única vía de escape, y es la garganta (throat, zona estrecha en la imagen). Al tener que pasar por la garganta para salir al exterior, su temperatura, presión y velocidad aumentan, expulsando el gas a velocidades muy grandes. Para entender porqué sucede esto, vamos a verlo con un breve ejemplo:
Imagina que tienes una bolsa de plástico llena de agua, y le haces un agujero en un lateral. El agua comenzará a salir por ese agujero, pues es su única vía de escape, pero el chorro no llegará muy lejos. Si haces presión en la bolsa, el agua buscará salir más rápido, saliendo a mayor velocidad y presión, por lo tanto llegando más lejos.
Esto es lo que sucede en la cámara de combustión: el gas busca salir lo más rápido posible y sale por la garganta, su única posible salida.
Como la garganta es estrecha, aumenta la temperatura, presión y velocidad del gas, expulsándose este a través de la tobera (nozzle) a velocidades supersónicas.
La tobera determinará la forma que tiene de salir el gas. No entraremos en detalle, pero esto se utiliza por ejemplo para hacer que un motor sea más eficiente a nivel del mar o más eficiente en el vacío del espacio.
¿Qué ocurre una vez el gas sale por la tobera? - La respuesta nos la da la 3ª Ley de Newton, que dice que toda acción trae una reacción. El gas empuja a las moléculas del ambiente y las moléculas empujan al vehículo entero. Para entender esto, veamos otro ejemplo:
Imagina que estás en patines, y empujas a una pared. Tu harás fuerza sobre la pared, pero te irás hacia detrás. Es decir, la pared te empujará a ti. Esto se basa en el mismo principio de acción-reacción. Acción: tu empujas a la pared. Reacción: La pared te empuja a ti. Lo mismo ocurre con el cohete.
Para alcanzar la órbita, se necesita muchísimo combustible, y que el cohete se divida en varias etapas (es decir, un cohete dentro de un cohete, y cuando se gasta el combustible de una de las etapas, ésta se descarta eliminando su peso y haciendo que la segunda etapa pueda acelerar más fácilmente). Es por ello por lo que estos vehículos son tan grandes. A continuación, con la Herramienta de Comparación de Tamaño (HCT), podrás comparar vehículos espaciales con estructuras de Alcaraz, para hacerte una idea del tamaño que realmente tienen.
Herramienta de Comparación de Tamaño
I.E.S. - ISS
1/3
Tardón - SSA
2/3
Tardón - F9 B5
3/3
I.E.S. - ISS
1/3
1/3
HCT v1.0
La Herramienta de Comparación de Tamaño funciona gracias a una comparación entre las medidas de una de las estructuras de Alcaraz y las medidas de cada uno de los vehículos espaciales mostrados. Las imágenes aéreas son automáticamente obtenidas de Google Earth. Estamos trabajando para incorporar más vehículos a la herramienta.
Una vez visto esto, vamos a pasar a enseñaros los vehículos que se utilizan a día de hoy para enviar cargo y tripulación a la ISS.
Dragon V2 (Crew/Cargo)
La Dragon V2 es el vehículo más nuevo en incorporarse a la flota de vehículos que transportan tanto cargo como tripulación a la ISS. Debutando tanto la versión Crew (tripulada) como la versión Cargo en 2020, es la primera nave de una compañía privada en enviar tripulación al espacio. Está fabricado por la empresa estadounidense SpaceX.
Está formada por dos partes principales:
Cápsula: Es la parte superior. Está presurizada y es donde viaja la tripulación.
Trunk: Es la parte inferior, en la que se encuentran los paneles solares y cargo el cual no necesita estar en un entorno presurizado.
Es una nave totalmente reutilizable. Una vez hace splashdown (caer en el océano), puede ser reacondicionada y rehabilitada para volver a ser lanzada. Se lanza a bordo de un Falcon 9, que también es reutilizable. Una vez deja a la segunda etapa en la altura correcta, se separa y hace una maniobra en la que cae de forma controlada para después aterrizar en tierra o en una barcaza autónoma.
Entre las peculiaridades de esta nave podemos encontrar que realiza un acoplamiento automático a la estación, su moderno panel de mandos formado por únicamente 3 pantallas táctiles, y la capacidad de poder llevar hasta 7 personas a bordo. Durante este 2021, esta nave también será encargada de enviar al espacio lo que será la primera misión espacial civil.
Tour de la Crew Dragon
Bob y Doug nos hacen un tour de la Crew Dragon Endeavour, mostrándonos cómo es por dentro y también como se ve la Tierra desde ahí. ¡Incluso podemos ver como hacen un "sideflip"! Es una nave muy espaciosa, innovadora en cada uno de sus rincones. En las pantallas de la nave pueden hacer cualquier cosa, incluso ver Netflix, y usan iPads normales para realizar algunas tareas.
Duración del vídeo: 8min
Idioma: Inglés
Subido por: NASA
Soyuz MS
La Soyuz MS es una evolución de la nave Soyuz original, que lleva operando desde 1966. La Soyuz MS permite el transporte de hasta 3 tripulantes. También se acopla automáticamente mediante el sistema Kurs. Entre las mejoras de la variante MS están: mejora de los paneles solares, del sistema Kurs, del ordenador, retransmisión de telemetría por satélite y el añadido de sistemas GNSS. Es una nave con mucha historia detrás, pues sus variantes se han acoplado con las Estaciones Espaciales Salyut, con la Mir, con la ISS y con una nave Apollo.
Tour de la Soyuz
Mike nos hace un tour de la Soyuz, enseñándonos como funciona por dentro. Nos enseña sus características y nos cuenta su experiencia al viajar en ella.
Duración del vídeo: 11 minutos
Idioma: Inglés
Subido por: NASA Johnson
Progress
La Progress es una nave externamente muy parecida a la Soyuz, que permite el envío de cargo a la ISS. Su reentrada a la atmósfera es destructiva, por lo que se llena de basura y deshechos para que se destruyan al reentrar en la atmósfera.
Boeing Starliner CST-100
La Starliner CST-100 es una nave tripulada diseñada por Boeing para el programa Commercial Crew (al igual que la Dragon V2 que hemos visto antes). Externamente, es similar a la nave Orion que llevará humanos a la Luna pronto. Tiene una peculiaridad que ninguna de las naves anteriores tienen, y es que permite ser lanzada en múltiples vehículos de lanzamiento.
Actualmente se encuentra en desarrollo, y se espera que en 2021 se lance la primera misión tripulada. La nave de la primera misión tripulada ha recibido el nombre de "Calypso".
En este vídeo podemos ver lo que ve dentro y en la ventana de la Starliner durante su primer vuelo de pruebas.
Duración del vídeo: 3 minutos
Idioma: Inglés (no hay voz)
Subido por: Boeing
La Starliner por dentro
Cygnus
La Cygnus es una nave de cargo fabricada y lanzada por Northgrop Grumman, para el programa Commercial Ressuply Services. También forma parte de este programa la SpaceX Dragon V1, ya retirada. Su reentrada es destructiva, tal y como sucede con la Progress, por lo que se llena de basura y deshechos para que se destruyan cuando ésta reentre a la atmósfera terrestre. Lleva en funcionamiento desde 2013.
¿Serías capaz de acoplar una nave a la ISS?
En el siguiente simulador, puedes intentar acoplar una nave Dragon 2 de SpaceX a la ISS.
Debes de tener en cuenta que en el espacio no hay rozamiento, y por lo tanto, todo movimiento que hagas, tendrás que contrarrestarlo con un movimiento contrario. ¿Podrás conseguirlo?
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