¿Por qué un avión no puede simplemente salir volando por el espacio? ¿Para qué necesitamos los cohetes?

Cohete Delta.

Algunos de nuestros amigos que son miembros del Back Bay Astronomy Club en Virginia Beach, Virginia, con frecuencia escuchan la pregunta "¿Por qué un avión no puede simplemente salir volando por el espacio? ¿Para qué necesitamos los cohetes?"

Pues bien, la mayor parte del tiempo el aire podría no parecer una sustancia muy real, como el agua o la madera o el metal. Pero cuando el viento sopla tan fuerte que te puede hacer caer, el aire parece indudablemente real. Si pensamos al respecto, podemos comenzar a comprender lo necesario que es este concepto al funcionamiento de los aviones.

Vista transversal del ala de un avión.

Los aviones pueden volar porque el aire que se mueve debajo de sus alas tiene la fuerza suficiente como para mantenerlos a flote. Si pudieras cortar una rebanada del ala de un avión, podrías ver que es redonda en la parte delantera, curvada por arriba, puntiaguda hacia atrás y plana en su parte inferior. A medida que los motores del avión empujan el ala hacia adelante, el aire se mueve por encima y por debajo del ala. Dado que la parte superior del ala está curvada y la parte inferior es plana, el aire que pasa por la parte superior tiene que viajar un poco más que el aire que pasa por debajo. Las moléculas de aire en la parte superior por lo tanto están separadas una distancia algo mayor, haciendo que el aire en la parte de arriba sea un poco más delgado y la presión en la parte superior del ala un poco menor que la presión en su parte inferior. ¿Y entonces, qué es lo que sucede? El ala es empujada hacia arriba por el aire que se encuentra debajo del ala.

Helios voló a una altura mayor que cualquier otro avión.

Los aviones grandes de pasajeros no pueden volar a alturas mucho mayores que unos 12 kilómetros (7.5 miles). Por encima de esa altitud, el aire es demasiado delgado como para brindar una fuerza ascensional suficiente. Algunos aviones especiales y muy rápidos pueden volar quizás al doble de esa altitud, aunque el aire sea sólo aproximadamente 1/50 de denso que en la superficie de la Tierra. Y un avión especial muy lento, denominado Helios, voló a más de 96,000 pies, que es mucho más alto que la altura a la que ha llegado cualquier otro avión. A 96,000 pies, el aire es sólo 1/100 tan denso como a nivel del mar. El aire se hace más y más delgado cuanto más alto se llegue, hasta que casi no queda nada de aire. En otras palabras, ahí arriba prácticamente hay un vacío.

Incluso la nave espacial más baja que está en órbita alrededor de la Tierra se encuentra a unos 200 kilómetros (125 millas) por encima de la superficie de la Tierra, mucho más arriba que el aire espeso al cual estamos acostumbrados. Sin embargo, la mayoría de los satélites en órbita alrededor de la Tierra se encuentran a altitudes mucho más altas para hacer sus trabajos. Algunos de estos trabajos incluyen transmitir señales de teléfono y TV de una parte de la Tierra a otra, observar el clima de la Tierra y los cambios climáticos a largo plazo, tomar fotografías de la superficie cambiante de la Tierra, y estudiar la contaminación en la atmósfera.

Para lograr que una nave espacial llegue incluso a la órbita más baja de la Tierra se requiere utilizar un cohete. Entonces, ¿en qué difiere un cohete de un avión?

Para lograr que una nave espacial llegue incluso a la órbita más baja de la Tierra se requiere utilizar un cohete. Entonces, ¿en qué difiere un cohete de un avión?

Los cohetes no dependen del aire, ni siquiera para quemar su combustible. Los cohetes aprovechan dos de las tres leyes básicas de la naturaleza que fueron descubiertas por el gran científico, Isaac Newton, a fines del siglo 17. Una de estas leyes, denominada la tercera ley de Newton, dice que por cada acción existe una reacción igual y opuesta. Esta ley explica lo que está sucediendo cuando inflas un globo, y luego lo sueltas sin atar un nudo. El aire sale expulsado de la boca del globo y eso empuja al globo en la dirección opuesta. Esta ley también nos dice que, para construir un cohete poderoso, necesitamos expulsar mucho material a alta velocidad en la dirección opuesta a la que deseamos que se desplace el cohete. Eso es exactamente lo que cumple el diseño del motor de un cohete. La mayoría de los cohetes utilizan gases de escape a alta velocidad producidos al quemar el combustible del cohete para impulsarse hacia arriba y alejarse de la superficie de la Tierra.

El cohete transporta un tanque de combustible y un tanque de oxígeno.

Como todo lo demás que se quema, el combustible de un cohete no puede quemarse sin oxígeno. Entonces, ¿cómo se quema el combustible del cohete en el vacío del espacio? El cohete transporta su propio oxígeno en tanques y lo mezcla con el combustible inmediatamente antes de quemarlo.

Los cohetes no sólo permiten que sea posible la exploración del espacio, sino también nos permiten explorar nuestro propio planeta de maneras que nunca hubiéramos podido hacer, ni siquiera desde un avión.

Resolver un crucigrama sobre un "observador terrestre de nueve ojos" en órbita alrededor de la Tierra que estudia la contaminación en la atmósfera. Además, realizar y lanzar tu propio cohete impulsado con burbujas. Y aprender todo con respecto al sorprendente avión Helios [en inglés solamente].