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Astronave

El primer lanzamiento del Columbia en la misión.
El transbordador espacial estadounidense voló 135 veces entre 1981 y 2011, apoyando a Spacelab , Mir , el telescopio espacial Hubble y la Estación Espacial Internacional . ( Se muestra el lanzamiento inaugural del Columbia , que tenía un tanque externo blanco)
Más de 140 naves espaciales Soyuz tripuladas por soviéticas y rusas ( se muestra la versión TMA ) han volado desde 1967 y ahora apoyan a la Estación Espacial Internacional .

Una nave espacial ( pl.: nave espacial) es un vehículo que está diseñado para volar en el espacio exterior y operar allí. Las naves espaciales se utilizan para una variedad de propósitos, incluidas las comunicaciones , la observación de la Tierra , la meteorología , la navegación , la colonización espacial , la exploración planetaria y el transporte de seres humanos y carga . Todas las naves espaciales, excepto los vehículos de una sola etapa en órbita , no pueden llegar al espacio por sí solas y requieren un vehículo de lanzamiento (cohete portador).

En un vuelo espacial suborbital , un vehículo espacial entra al espacio y luego regresa a la superficie sin haber ganado suficiente energía o velocidad para completar una órbita terrestre . Para los vuelos espaciales orbitales , las naves espaciales entran en órbitas cerradas alrededor de la Tierra o alrededor de otros cuerpos celestes . Las naves espaciales utilizadas para vuelos espaciales tripulados llevan personas a bordo como tripulación o pasajeros desde el inicio o en órbita ( estaciones espaciales ), mientras que las utilizadas para misiones espaciales robóticas funcionan de forma autónoma o telerobótica . Las naves espaciales robóticas utilizadas para apoyar la investigación científica son sondas espaciales . Las naves espaciales robóticas que permanecen en órbita alrededor de un cuerpo planetario son satélites artificiales . Hasta la fecha, sólo un puñado de sondas interestelares , como Pioneer 10 y 11 , Voyager 1 y 2 , y New Horizons , se encuentran en trayectorias que abandonan el Sistema Solar .

Las naves espaciales orbitales pueden ser recuperables o no. La mayoría no lo es. Las naves espaciales recuperables pueden subdividirse mediante un método de reentrada a la Tierra en cápsulas espaciales sin alas y aviones espaciales con alas . Las naves espaciales recuperables pueden ser reutilizables (pueden lanzarse de nuevo o varias veces, como el Dragon de SpaceX y los orbitadores del Transbordador Espacial ) o prescindibles (como la Soyuz ). En los últimos años, cada vez más agencias espaciales tienden a utilizar naves espaciales reutilizables.

La humanidad ha logrado los vuelos espaciales, pero sólo unas pocas naciones tienen la tecnología para lanzamientos orbitales : Rusia ( RSA o "Roscosmos"), Estados Unidos ( NASA ), los estados miembros de la Agencia Espacial Europea (ESA), Japón ( JAXA ). , China ( CNSA ), India ( ISRO ), Taiwán [1] [2] [3] [4] [5] Instituto Nacional Chung-Shan de Ciencia y Tecnología , Organización Espacial Nacional de Taiwán (NSPO) , [6] [7 ] [8] Israel ( ISA ), Irán ( ISA ) y Corea del Norte ( NADA ). Además, varias empresas privadas han desarrollado o están desarrollando la tecnología para lanzamientos orbitales independientemente de las agencias gubernamentales. Los ejemplos más destacados de este tipo de empresas son SpaceX y Blue Origin .

Historia

El primer satélite artificial, el Sputnik 1 , lanzado por la Unión Soviética

Una V-2 alemana se convirtió en la primera nave espacial cuando alcanzó una altitud de 189 km en junio de 1944 en Peenemünde , Alemania. [9] El Sputnik 1 fue el primer satélite artificial . Fue lanzado a una órbita terrestre baja elíptica (LEO) por la Unión Soviética el 4 de octubre de 1957. El lanzamiento marcó el comienzo de nuevos desarrollos políticos, militares, tecnológicos y científicos; Si bien el lanzamiento del Sputnik fue un evento único, marcó el inicio de la era espacial . [10] [11] Aparte de su valor como primicia tecnológica, el Sputnik 1 también ayudó a identificar la densidad de la capa atmosférica superior , midiendo los cambios orbitales del satélite. También proporcionó datos sobre la distribución de señales de radio en la ionosfera . El nitrógeno presurizado en el cuerpo falso del satélite brindó la primera oportunidad para la detección de meteoritos . El Sputnik 1 fue lanzado durante el Año Geofísico Internacional desde el sitio número 1/5 , en el quinto campo de tiro de Tyuratam , en la República Socialista Soviética de Kazajstán (ahora en el cosmódromo de Baikonur ). El satélite viajó a 29.000 kilómetros por hora (18.000 mph), tardó 96,2 minutos en completar una órbita y emitió señales de radio a 20,005 y 40,002  MHz.

Si bien el Sputnik 1 fue la primera nave espacial en orbitar la Tierra, otros objetos fabricados por el hombre habían alcanzado previamente una altitud de 100 km, que es la altura requerida por la organización internacional Fédération Aéronautique Internationale para considerarse un vuelo espacial. Esta altitud se llama línea de Kármán . En particular, en la década de 1940 hubo varios lanzamientos de prueba del cohete V-2 , algunos de los cuales alcanzaron altitudes muy superiores a los 100 km.

Naves espaciales tripuladas y no tripuladas

Nave espacial tripulada

Módulo de Comando Apolo 17 América en órbita lunar

Hasta 2016, solo tres países han volado naves espaciales tripuladas: URSS/Rusia, Estados Unidos y China. La primera nave espacial tripulada fue la Vostok 1 , que llevó al cosmonauta soviético Yuri Gagarin al espacio en 1961 y completó una órbita terrestre completa. Hubo otras cinco misiones tripuladas que utilizaron una nave espacial Vostok . [12] La segunda nave espacial tripulada se llamó Freedom 7 y realizó un vuelo espacial suborbital en 1961 llevando al astronauta estadounidense Alan Shepard a una altitud de poco más de 187 kilómetros (116 millas). Hubo otras cinco misiones tripuladas que utilizaron naves espaciales Mercurio .

Otras naves espaciales tripuladas soviéticas incluyen Voskhod , Soyuz , que vuelan sin tripulación como Zond/L1 , L3 , TKS , y las estaciones espaciales tripuladas Salyut y Mir . Otras naves espaciales tripuladas estadounidenses incluyen la nave espacial Gemini , la nave espacial Apollo , incluido el módulo lunar Apollo , la estación espacial Skylab , el transbordador espacial con módulos de estaciones espaciales espaciales europeas independientes y Spacehab privadas de EE. UU ., y la configuración SpaceX Crew Dragon de su Dragon 2 . La compañía estadounidense Boeing también desarrolló y voló una nave espacial propia, la CST-100 , comúnmente conocida como Starliner , pero aún no se ha realizado un vuelo tripulado. China desarrolló el Shuguang , pero no lo utilizó , y actualmente utiliza Shenzhou (su primera misión tripulada fue en 2003).

A excepción del transbordador espacial y el avión espacial Buran de la Unión Soviética, este último solo realizó un vuelo de prueba sin tripulación, todas las naves espaciales orbitales tripuladas recuperables eran cápsulas espaciales .

La Estación Espacial Internacional , tripulada desde noviembre de 2000, es una empresa conjunta entre Rusia, Estados Unidos, Canadá y varios otros países.

Nave espacial no tripulada

telescopio espacial Hubble
El vehículo de transferencia automatizada (ATV) Julio Verne se acerca a la Estación Espacial Internacional el lunes 31 de marzo de 2008.

Las naves espaciales sin tripulación son naves espaciales sin personas a bordo. Las naves espaciales no tripuladas pueden tener distintos niveles de autonomía respecto de la intervención humana; pueden ser controlados remotamente , guiados remotamente o incluso autónomos , lo que significa que tienen una lista preprogramada de operaciones, que ejecutarán a menos que se les indique lo contrario.

Muchas misiones espaciales son más adecuadas para operaciones telerobóticas que para operaciones tripuladas , debido a su menor costo y menores factores de riesgo. Además, algunos destinos planetarios como Venus o las proximidades de Júpiter son demasiado hostiles para la supervivencia humana. Los planetas exteriores como Saturno , Urano y Neptuno están demasiado distantes para alcanzarlos con la tecnología actual de vuelos espaciales tripulados, por lo que las sondas telerobóticas son la única forma de explorarlos. La telerobótica también permite la exploración de regiones vulnerables a la contaminación por microorganismos terrestres, ya que las naves espaciales pueden esterilizarse. Los seres humanos no pueden ser esterilizados de la misma manera que una nave espacial, ya que coexisten con numerosos microorganismos, y estos microorganismos también son difíciles de contener dentro de una nave espacial o un traje espacial. Se enviaron múltiples sondas espaciales para estudiar la Luna, los planetas, el Sol y múltiples cuerpos pequeños del Sistema Solar (cometas y asteroides).

Una clase especial de naves espaciales no tripuladas son los telescopios espaciales , un telescopio en el espacio exterior que se utiliza para observar objetos astronómicos. Los primeros telescopios operativos fueron el Observatorio Astronómico Orbital estadounidense , OAO-2 lanzado en 1968, y el telescopio ultravioleta soviético Orion 1 a bordo de la estación espacial Salyut 1 en 1971. Los telescopios espaciales evitan el filtrado y la distorsión ( centelleo ) de la radiación electromagnética que observan, y evitar la contaminación lumínica que sufren los observatorios terrestres . Los ejemplos más conocidos son el Telescopio Espacial Hubble y el Telescopio Espacial James Webb .

Las naves espaciales de carga están diseñadas para transportar carga , posiblemente para apoyar el funcionamiento de las estaciones espaciales mediante el transporte de alimentos, propulsor y otros suministros. Las naves espaciales de carga automatizadas se han utilizado desde 1978 y han dado servicio a Salyut 6 , Salyut 7 , Mir , la Estación Espacial Internacional y la estación espacial Tiangong .

Otro

Algunas naves espaciales pueden funcionar tanto con tripulación como sin tripulación. El avión espacial Buran , por ejemplo, podía funcionar de forma autónoma pero también tenía controles manuales, aunque nunca voló con tripulación a bordo.

Tipos de naves espaciales

Satélite de comunicaciones

Un satélite de comunicaciones es un satélite artificial que transmite y amplifica señales de radiotelecomunicaciones a través de un transpondedor ; crea un canal de comunicación entre un transmisor fuente y un receptor en diferentes lugares de la Tierra . Los satélites de comunicaciones se utilizan para televisión , teléfono , radio , internet y aplicaciones militares . [13] Muchos satélites de comunicaciones se encuentran en órbita geoestacionaria a 22.300 millas (35.900 km) sobre el ecuador , de modo que el satélite aparece estacionario en el mismo punto del cielo; por lo tanto, las antenas parabólicas de las estaciones terrestres pueden apuntar permanentemente a ese punto y no tienen que moverse para rastrear el satélite. Otros forman constelaciones de satélites en órbita terrestre baja , donde las antenas en tierra tienen que seguir la posición de los satélites y cambiar entre satélites con frecuencia.

Las ondas de radio de alta frecuencia utilizadas para los enlaces de telecomunicaciones viajan según la línea de visión y, por lo tanto, quedan obstruidas por la curva de la Tierra. El objetivo de los satélites de comunicaciones es transmitir la señal alrededor de la curva de la Tierra permitiendo la comunicación entre puntos geográficos muy separados. [14] Los satélites de comunicaciones utilizan una amplia gama de frecuencias de radio y microondas . Para evitar interferencias en la señal, las organizaciones internacionales tienen regulaciones sobre qué rangos de frecuencia o "bandas" pueden usar ciertas organizaciones. Esta asignación de bandas minimiza el riesgo de interferencia de la señal. [15]

Nave espacial de carga

Un collage de naves espaciales de carga automatizadas utilizadas en el pasado o en el presente para reabastecer la Estación Espacial Internacional.

Las naves espaciales de carga o de reabastecimiento son naves espaciales robóticas diseñadas específicamente para transportar carga , posiblemente para apoyar el funcionamiento de las estaciones espaciales mediante el transporte de alimentos, propulsor y otros suministros.

Las naves espaciales de carga automatizadas se han utilizado desde 1978 y han dado servicio a Salyut 6 , Salyut 7 , Mir , la Estación Espacial Internacional y la estación espacial Tiangong .

A partir de 2023, se utilizarán tres naves espaciales de carga diferentes para abastecer a la Estación Espacial Internacional : la rusa Progress , la estadounidense SpaceX Dragon 2 y Cygnus . La Tianzhou china se utiliza para abastecer la estación espacial Tiangong .

Sondas espaciales

Las sondas espaciales son naves espaciales robóticas que se envían a explorar el espacio profundo o cuerpos astronómicos distintos de la Tierra. Se diferencian de los módulos de aterrizaje por el hecho de que funcionan en espacios abiertos, no en superficies o atmósferas planetarias. Ser robótico elimina la necesidad de sistemas de soporte vital costosos y pesados ​​(los alunizajes tripulados por el Apolo requirieron el uso del cohete Saturno V , que costó más de mil millones de dólares por lanzamiento, ajustado a la inflación) y, por lo tanto, permite cohetes más ligeros y menos costosos. Las sondas espaciales han visitado todos los planetas del Sistema Solar y Plutón , y la sonda solar Parker tiene una órbita que, en su punto más cercano, está en la cromosfera del Sol . Son cinco las sondas espaciales que se encuentran escapando del Sistema Solar , estas son la Voyager 1 , la Voyager 2 , la Pioneer 10 , la Pioneer 11 y la New Horizons .

programa viajero

Las sondas Voyager idénticas , con un peso de 721,9 kilogramos (1592 libras), [16] fueron lanzadas en 1977 para aprovechar una rara alineación de Júpiter , Saturno , Urano y Neptuno que permitiría a una nave espacial visitar los cuatro planetas en una misión, y Llegue a cada destino más rápido utilizando la asistencia por gravedad . De hecho, el cohete que lanzó las sondas (el Titan IIIE ) ni siquiera pudo enviar las sondas a la órbita de Saturno , sin embargo, la Voyager 1 viaja a aproximadamente 17 km/s (11 mi/s) y la Voyager 2 se mueve a aproximadamente 15 km/s (9,3 mi/s) kilómetros por segundo a partir de 2023. En 2012, la Voyager 1 salió de la heliosfera, seguida por la Voyager 2 en 2018. En realidad, la Voyager 1 se lanzó 16 días después de la Voyager 2 , pero llegó a Júpiter antes porque la Voyager 2 fue tomando una ruta más larga que le permitió visitar Urano y Neptuno, mientras que la Voyager 1 no visitó Urano ni Neptuno, sino que optó por volar más allá del satélite Titán de Saturno . En agosto de 2023, la Voyager 1 ha superado las 160 unidades astronómicas , lo que significa que está 160 veces más lejos del Sol que la Tierra. Esto la convierte en la nave espacial más alejada del Sol. La Voyager 2 está a 134 AU del Sol en agosto de 2023. La NASA proporciona datos en tiempo real de sus distancias y datos de los detectores de rayos cósmicos de la sonda. [17] Debido a la disminución de la producción de energía de la sonda y la degradación de los RTG con el tiempo, la NASA ha tenido que apagar ciertos instrumentos para conservar energía. Es posible que las sondas todavía tengan algunos instrumentos científicos hasta mediados de la década de 2020 o quizás hasta la década de 2030. Después de 2036, ambos estarán fuera del alcance de la Red del Espacio Profundo .

Telescopios espaciales

Un telescopio espacial u observatorio espacial es un telescopio en el espacio exterior utilizado para observar objetos astronómicos. Los telescopios espaciales evitan el filtrado y la distorsión de la radiación electromagnética que observan y evitan la contaminación lumínica con la que se encuentran los observatorios terrestres . Se dividen en dos tipos: satélites que cartografian todo el cielo ( estudio astronómico ) y satélites que se centran en objetos astronómicos seleccionados o partes del cielo y más allá. Los telescopios espaciales son distintos de los satélites de imágenes de la Tierra , que apuntan hacia la Tierra para obtener imágenes satelitales , aplicadas para análisis meteorológico , espionaje y otros tipos de recopilación de información .

Landers

El módulo lunar Apolo extendido Apolo 16 , un módulo de aterrizaje lunar

Un módulo de aterrizaje es un tipo de nave espacial que realiza un aterrizaje suave en la superficie de un cuerpo astronómico distinto de la Tierra . Algunos módulos de aterrizaje, como Philae y el módulo lunar Apollo , aterrizan exclusivamente utilizando su suministro de combustible; sin embargo, muchos módulos de aterrizaje (y aterrizajes de naves espaciales en la Tierra ) utilizan el aerofrenado , especialmente para destinos más distantes. Esto implica que la nave espacial utilice combustible para cambiar su trayectoria de modo que pase a través de la atmósfera de un planeta (o una luna). La resistencia causada por el impacto de la nave espacial contra la atmósfera le permite reducir su velocidad sin utilizar combustible; sin embargo, esto genera temperaturas muy altas y, por lo tanto, añade la necesidad de algún tipo de escudo térmico .

Cápsulas espaciales

Las cápsulas espaciales son un tipo de nave espacial que puede regresar del espacio al menos una vez. Tienen una forma roma, no suelen contener mucho más combustible del necesario y no poseen alas a diferencia de los aviones espaciales . Son la forma más simple de nave espacial recuperable y, por tanto, las más utilizadas. La primera cápsula de este tipo fue la cápsula Vostok construida por la Unión Soviética, que transportó a la primera persona en el espacio, Yuri Gagarin . Otros ejemplos incluyen las cápsulas Soyuz y Orion , construidas por la Unión Soviética y la NASA , respectivamente.

Aviones espaciales

Aterrizaje del orbitador Columbia

Los aviones espaciales son naves espaciales construidas con la forma de aviones y que funcionan como tales . El primer ejemplo de esto fue el avión espacial norteamericano X-15 , que realizó dos vuelos tripulados que alcanzaron una altitud de más de 100 kilómetros (62 millas) en la década de 1960. Esta primera nave espacial reutilizable fue lanzada al aire en una trayectoria suborbital el 19 de julio de 1963.

El primer avión espacial orbital reutilizable fue el transbordador espacial . El primer orbitador que voló al espacio, el transbordador espacial Columbia , fue lanzado por los EE.UU. en el vigésimo aniversario del vuelo de Yuri Gagarin , el 12 de abril de 1981. Durante la era del transbordador, se construyeron seis orbitadores, todos los cuales volaron en la atmósfera y cinco de los cuales han volado en el espacio. Enterprise se utilizó sólo para pruebas de aproximación y aterrizaje, despegando desde la parte trasera de un Boeing 747 SCA y deslizándose hasta aterrizajes muertos en Edwards AFB, California . El primer transbordador espacial que voló al espacio fue el Columbia , seguido por el Challenger , el Discovery , el Atlantis y el Endeavor . El Endeavour fue construido para reemplazar al Challenger cuando se perdió en enero de 1986. El Columbia se disolvió durante el reingreso en febrero de 2003.

El primer avión espacial autónomo reutilizable fue el transbordador clase Buran , lanzado por la URSS el 15 de noviembre de 1988, aunque sólo realizó un vuelo y este no estaba tripulado. Este avión espacial fue diseñado para una tripulación y se parecía mucho al transbordador espacial estadounidense, aunque sus propulsores de lanzamiento utilizaban propulsores líquidos y sus motores principales estaban ubicados en la base de lo que sería el tanque externo del transbordador estadounidense. La falta de financiación, complicada por la disolución de la URSS , impidió cualquier nuevo vuelo de Buran. Posteriormente, el transbordador espacial fue modificado para permitir el reingreso autónomo en caso de necesidad.

Según Vision for Space Exploration , el transbordador espacial fue retirado en 2011 principalmente debido a su antigüedad y al alto costo del programa, que alcanza más de mil millones de dólares por vuelo. La función de transporte humano del Shuttle será reemplazada por el SpaceX Dragon 2 de SpaceX y el CST-100 Starliner de Boeing . El primer vuelo tripulado del Dragon 2 se produjo el 30 de mayo de 2020. [18] La función de transporte de carga pesada del Shuttle será reemplazada por cohetes prescindibles como el Sistema de Lanzamiento Espacial y el cohete Vulcan de ULA , así como los vehículos de lanzamiento comerciales.

SpaceShipOne de Scaled Composites era un avión espacial suborbital reutilizable que llevó a los pilotos Mike Melvill y Brian Binnie en vuelos consecutivos en 2004 para ganar el Premio Ansari X. The Spaceship Company construyó un sucesor, el SpaceShipTwo . Se planeó que una flota de SpaceShipTwos operada por Virgin Galactic comenzara vuelos espaciales privados reutilizables con pasajeros de pago en 2014, pero se retrasó después del accidente de VSS Enterprise .

Transbordador espacial

El transbordador espacial es un sistema de lanzamiento orbital terrestre bajo reutilizable y retirado. Consistía en dos propulsores de cohetes sólidos reutilizables que aterrizaban en paracaídas, se recuperaban en el mar y eran los motores de cohetes más potentes jamás fabricados hasta que fueron reemplazados por los del cohete SLS de la NASA , con un empuje de despegue de 2.800.000 libras de fuerza (12 MN). ), que pronto aumentaron a 3.300.000 libras de fuerza (15 MN) por propulsor, [19] y fueron alimentados por una combinación de PBAN y APCP , el transbordador espacial Orbiter , con 3 motores RS-25 que utilizaban oxígeno líquido / hidrógeno líquido. combinación de propulsor y el tanque externo desechable de color naranja brillante del transbordador espacial del que los motores RS-25 obtenían su combustible. El orbitador era un avión espacial que fue lanzado en el Centro Espacial Kennedy de la NASA y aterrizó principalmente en el Shuttle Landing Facility , que forma parte del Centro Espacial Kennedy. Un segundo sitio de lanzamiento, el Vandenberg Space Launch Complex 6 en California , fue renovado para que pudiera usarse para lanzar los transbordadores, pero nunca se usó. El sistema de lanzamiento podría elevar alrededor de 29 toneladas (64.000 libras) a una órbita terrestre baja hacia el este . Cada orbitador pesaba aproximadamente 78 toneladas (172.000 libras), sin embargo, los diferentes orbitadores tenían diferentes pesos y, por lo tanto, cargas útiles, siendo el Columbia el orbitador más pesado y el Challenger más liviano que el Columbia pero aún más pesado que los otros tres. La estructura del orbitador estaba compuesta principalmente de aleación de aluminio. El orbitador tenía siete asientos para los miembros de la tripulación, aunque en el STS-61-A el lanzamiento se realizó con 8 tripulantes a bordo. Los orbitadores tenían bahías de carga útil de 4,6 metros (15 pies) de ancho por 18 metros (59 pies) de largo y también estaban equipados con un CanadaArm1 de 15,2 metros (50 pies) , una versión mejorada del cual se utiliza en la Estación Espacial Internacional . El escudo térmico (o Sistema de Protección Térmica ) del orbitador, utilizado para protegerlo de niveles extremos de calor durante el reingreso a la atmósfera y del frío del espacio, estaba compuesto de diferentes materiales dependiendo del peso y de cuánto calienta un área particular del transbordador. recibiría durante el reingreso, que oscilaría entre más de 2900 °F (1600 °C) y menos de 700 °F (370 °C). El orbitador fue operado manualmente, aunque se agregó un sistema de aterrizaje autónomo mientras el transbordador aún estaba en servicio. Tenía un sistema de maniobras en órbita conocido como Sistema de Maniobras Orbitales, que utilizaba propulsores hipergólicos.monometilhidrazina (MMH) y tetróxido de dinitrógeno , que se utilizaba para la inserción orbital, los cambios de órbita y la quema de desorbitación.

Renovar los orbitadores y los propulsores de cohetes sólidos después del vuelo fue muy complejo, caro y lento. El tiempo más corto entre el aterrizaje y el nuevo vuelo de un transbordador espacial fue de 54 días para el transbordador espacial Atlantis .

Aunque los objetivos del transbordador eran reducir drásticamente los costos de lanzamiento, no lo hizo y terminó siendo mucho más caro que lanzadores prescindibles similares. Esto se debió a los elevados costes de renovación y al gasto del tanque externo. Una vez que se produjo el aterrizaje, los SRB y muchas partes del orbitador tuvieron que ser desmontados para su inspección, lo cual fue largo y arduo. Además, los motores RS-25 tuvieron que ser reemplazados cada pocos vuelos. Cada una de las placas de protección térmica tenía que ir a un área específica del orbitador, lo que aumentaba aún más la complejidad. Además de esto, el transbordador era un sistema bastante peligroso, con frágiles placas protectoras contra el calor, algunas de las cuales eran tan frágiles que se podían quitar fácilmente con la mano, ya que a menudo se habían dañado en muchos vuelos. El carbono-carbono reforzado utilizado para las temperaturas más altas que experimentó el orbitador era especialmente frágil. El doble de daño al escudo térmico fue suficiente para causar la destrucción de los orbitadores STS-27 y STS-107 (sin embargo, la tripulación del STS-27 sobrevivió porque la única losa que faltaba estaba ubicada sobre una placa de aluminio). Después de 30 años en servicio de 1981 a 2011 y 135 vuelos, el transbordador fue retirado del servicio debido al costo de mantenimiento de los transbordadores, y los 3 orbitadores restantes (los otros dos fueron destruidos en accidentes) fueron preparados para ser exhibidos en museos.

Otro

Algunas naves espaciales no encajan particularmente bien en ninguna de las categorías generales de naves espaciales. Esta es una lista de estas naves espaciales.

Nave espacial SpaceX

Starship es una nave espacial y una segunda etapa [20] en desarrollo por la empresa aeroespacial estadounidense SpaceX . Apilado encima de su propulsor, Super Heavy , compone el vehículo espacial de carga súper pesada Starship , del mismo nombre . La nave espacial está diseñada para transportar tripulación y carga a una variedad de destinos, incluida la órbita terrestre, la Luna, Marte y potencialmente más allá. Está destinado a permitir vuelos interplanetarios de larga duración para una tripulación de hasta 100 personas. [20] También será capaz de realizar transporte de punto a punto en la Tierra, lo que permitirá viajar a cualquier parte del mundo en menos de una hora. Además, la nave espacial se utilizará para repostar otros vehículos Starship para permitirles alcanzar órbitas más altas y otros destinos espaciales. Elon Musk , director ejecutivo de SpaceX, estimó en un tweet que se necesitarían 8 lanzamientos para reabastecer completamente de combustible una Starship en órbita terrestre baja , extrapolando esto de la carga útil de Starship a la órbita y la cantidad de combustible que contiene una Starship completamente alimentada. [21] Para aterrizar en cuerpos sin atmósfera, como la Luna, Starship encenderá sus motores y propulsores para reducir la velocidad. [22]

Vehículo de extensión de la misión

El Mission Extension Vehicle es una nave espacial robótica diseñada para prolongar la vida en otra nave espacial. Funciona acoplándose a su nave espacial objetivo y luego corrigiendo su orientación u órbita. Esto también le permite rescatar un satélite que se encuentra en la órbita equivocada utilizando su propio combustible para mover su objetivo a la órbita correcta. Actualmente, el proyecto está gestionado por Northrop Grumman Innovation Systems. A partir de 2023, se han lanzado 2. El primero se lanzó en un cohete Proton el 9 de octubre de 2019 y se encontró con Intelsat-901 el 25 de febrero de 2020. Permanecerá con el satélite hasta 2025 antes de que el satélite se traslade a una órbita de cementerio final y el vehículo se encuentre con Otro satélite. El otro se lanzó con un cohete Ariane 5 el 15 de agosto de 2020.

Subsistemas

El sistema astriónico de una nave espacial comprende diferentes subsistemas, según el perfil de la misión. Los subsistemas de la nave espacial comprenden el bus de la nave espacial y pueden incluir determinación y control de actitud (también llamado ADAC, ADC o ACS), guía, navegación y control (GNC o GN&C), comunicaciones (comunicaciones), comando y manejo de datos (CDH o C&DH), potencia (EPS), control térmico (TCS), propulsión y estructuras. Por lo general, se adjuntan al autobús cargas útiles .

Soporte vital
Las naves espaciales destinadas a vuelos espaciales tripulados también deben incluir un sistema de soporte vital para la tripulación.
Propulsores del sistema de control de reacción en la parte delantera del transbordador espacial estadounidense
control de actitud
Una nave espacial necesita un subsistema de control de actitud para estar correctamente orientada en el espacio y responder adecuadamente a los pares y fuerzas externos. Esto puede usar ruedas de reacción o pequeños propulsores de cohetes. El subsistema de control de altitud consta de sensores y actuadores , junto con algoritmos de control. El subsistema de control de actitud permite apuntar adecuadamente para el objetivo científico, el sol apuntando para alimentar los paneles solares y la tierra apuntando para las comunicaciones.
GNC
La orientación se refiere al cálculo de los comandos (generalmente realizados por el subsistema CDH) necesarios para dirigir la nave espacial hacia donde se desea que esté. Navegación significa determinar los elementos orbitales o la posición de una nave espacial. Control significa ajustar la trayectoria de la nave espacial para cumplir con los requisitos de la misión.
Manejo de comandos y datos.
El subsistema C&DH recibe comandos del subsistema de comunicaciones, realiza la validación y decodificación de los comandos y distribuye los comandos a los subsistemas y componentes apropiados de la nave espacial. El CDH también recibe datos administrativos y científicos de otros subsistemas y componentes de la nave espacial, y empaqueta los datos para almacenarlos en un registrador de datos o transmitirlos a la Tierra a través del subsistema de comunicaciones. Otras funciones del CDH incluyen el mantenimiento del reloj de la nave espacial y el seguimiento del estado de salud.
Comunicaciones
Las naves espaciales, tanto robóticas como tripuladas , cuentan con diversos sistemas de comunicaciones para la comunicación con estaciones terrestres y para el servicio entre satélites . Las tecnologías incluyen estaciones de radio espaciales y comunicación óptica . Además, algunas cargas útiles de naves espaciales están explícitamente destinadas a la comunicación tierra-tierra utilizando tecnologías electrónicas de receptor/retransmisor .
Fuerza
Las naves espaciales necesitan un subsistema de generación y distribución de energía eléctrica para alimentar los distintos subsistemas de la nave espacial. Para las naves espaciales cercanas al Sol , los paneles solares se utilizan con frecuencia para generar energía eléctrica. Las naves espaciales diseñadas para operar en lugares más distantes, por ejemplo Júpiter , podrían emplear un generador termoeléctrico de radioisótopos (RTG) para generar energía eléctrica. La energía eléctrica se envía a través de equipos de acondicionamiento de energía antes de pasar a través de una unidad de distribución de energía a través de un bus eléctrico hacia otros componentes de la nave espacial. Las baterías generalmente se conectan al autobús a través de un regulador de carga de batería, y las baterías se utilizan para proporcionar energía eléctrica durante los períodos en los que la energía primaria no está disponible, por ejemplo, cuando una nave espacial en órbita terrestre baja es eclipsada por la Tierra.
Control térmico
Las naves espaciales deben diseñarse para resistir el tránsito a través de la atmósfera terrestre y el entorno espacial . Deben funcionar en el vacío con temperaturas que pueden oscilar entre cientos de grados Celsius y (si están sujetos a reentrada) en presencia de plasmas. Los requisitos de los materiales son tales que se utilizan materiales de alta temperatura de fusión, baja densidad como berilio y carbono-carbono reforzado o (posiblemente debido a los requisitos de espesor más bajos a pesar de su alta densidad) tungsteno o compuestos ablativos de carbono-carbono. Dependiendo del perfil de la misión, es posible que las naves espaciales también deban operar en la superficie de otro cuerpo planetario. El subsistema de control térmico puede ser pasivo, dependiendo de la selección de materiales con propiedades radiativas específicas. El control térmico activo utiliza calentadores eléctricos y ciertos actuadores, como rejillas, para controlar los rangos de temperatura de los equipos dentro de rangos específicos.
Propulsión de naves espaciales
Las naves espaciales pueden tener o no un subsistema de propulsión , dependiendo de si el perfil de la misión requiere o no propulsión. La nave espacial Swift es un ejemplo de nave espacial que no tiene un subsistema de propulsión. Sin embargo, normalmente las naves espaciales LEO incluyen un subsistema de propulsión para ajustes de altitud (maniobras de recuperación de arrastre) y maniobras de ajuste de inclinación . También se necesita un sistema de propulsión para las naves espaciales que realizan maniobras de gestión del impulso. Los componentes de un subsistema de propulsión convencional incluyen combustible, tanques, válvulas, tuberías y propulsores . El sistema de control térmico interactúa con el subsistema de propulsión monitoreando la temperatura de esos componentes y precalentando tanques y propulsores en preparación para una maniobra de la nave espacial.
Estructuras
Las naves espaciales deben estar diseñadas para soportar las cargas de lanzamiento impartidas por el vehículo de lanzamiento y deben tener un punto de unión para todos los demás subsistemas. Dependiendo del perfil de la misión, es posible que el subsistema estructural deba soportar cargas impartidas por la entrada a la atmósfera de otro cuerpo planetario y el aterrizaje en la superficie de otro cuerpo planetario.
Carga útil
La carga útil depende de la misión de la nave espacial y normalmente se la considera la parte de la nave espacial "que paga las cuentas". Las cargas útiles típicas podrían incluir instrumentos científicos ( cámaras , telescopios o detectores de partículas , por ejemplo), carga o una tripulación humana .
segmento de tierra
El segmento terrestre , aunque técnicamente no forma parte de la nave espacial, es vital para el funcionamiento de la misma. Los componentes típicos de un segmento terrestre en uso durante las operaciones normales incluyen una instalación de operaciones de la misión donde el equipo de operaciones de vuelo lleva a cabo las operaciones de la nave espacial, una instalación de procesamiento y almacenamiento de datos, estaciones terrestres para irradiar y recibir señales de la nave espacial, y un Red de comunicaciones de voz y datos para conectar todos los elementos de la misión. [23]
Vehículo de lanzamiento
El vehículo de lanzamiento impulsa la nave espacial desde la superficie de la Tierra, a través de la atmósfera y hasta una órbita , cuya órbita exacta depende de la configuración de la misión. El vehículo de lanzamiento puede ser prescindible o reutilizable . En una sola etapa para orbitar el cohete, el cohete puede considerarse una nave espacial en sí.

Registros de naves espaciales

Nave espacial más rápida

La nave espacial más alejada del Sol

Ver también

Notas

Referencias

Citas

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Fuentes

enlaces externos