Un cohete de vapor (también conocido como cohete de agua caliente ) es un cohete térmico que utiliza agua mantenida en un recipiente a presión a alta temperatura, de modo que su presión de vapor saturado es significativamente mayor que la presión ambiental. Se permite que el agua escape en forma de vapor a través de una boquilla de cohete para producir empuje . [1]
Los cohetes de vapor suelen ser alimentados a presión , pero se han propuesto diseños más complejos que utilizan energía solar o energía nuclear . Probablemente sean más conocidos por su uso en automóviles y motocicletas propulsados por cohetes, y son del tipo utilizado en aeolipile .
El agua, mientras está bajo presión, se calienta hasta una temperatura alta (aprox. 250–500 °C). A medida que el agua caliente pasa por la boquilla (generalmente una boquilla de Laval ) y la presión se reduce, el agua se convierte en vapor presionando la boquilla y saliendo a alta velocidad. Por el retroceso, el cohete acelera en dirección opuesta al vapor. La tobera de los cohetes de agua caliente debe poder soportar altas presiones, altas temperaturas y el carácter especialmente corrosivo del agua caliente.
El diseño más sencillo tiene un tanque de agua a presión donde se calienta el agua antes del lanzamiento; sin embargo, esto da una velocidad de escape muy baja ya que el alto calor latente de vaporización significa que se produce muy poco vapor real y el escape consiste principalmente en agua, o si se usan altas temperaturas y presiones, entonces el tanque es muy pesado.
Diseños más complejos pueden implicar hacer pasar el agua a través de bombas e intercambiadores de calor y emplear reactores nucleares o calefacción solar; se estima que pueden dar un impulso específico de más de 195 s I sp , [2] que todavía está muy por debajo de los estándares de diseños más complejos, por ejemplo los 465 s del motor Vinci de hidrógeno y oxígeno .
Se ha propuesto el uso de cohetes térmicos de vapor calentados por energía solar o nuclear en viajes interplanetarios. Aunque el rendimiento es bajo, es fácil lograr fracciones de masa elevadas y se espera que el agua sea muy fácil de extraer y purificar de los depósitos de hielo que se encuentran alrededor del Sistema Solar . [7]
Los cohetes de vapor han aparecido ocasionalmente en historias de ciencia ficción , especialmente steampunk . Los ejemplos incluyen la película Steamboy de 2004 y la novela Seveneves de 2015 .