.jpg/1280px-The_SpaceX_Crew_Dragon_Endeavour_approaches_the_International_Space_Station_(iss065e002231).jpg)
Los vuelos espaciales (o vuelos espaciales ) son una aplicación de la astronáutica para hacer volar objetos, generalmente naves espaciales , hacia o a través del espacio exterior , ya sea con o sin humanos a bordo . La mayoría de los vuelos espaciales no tienen tripulación y se realizan principalmente con naves espaciales como satélites en órbita alrededor de la Tierra , pero también incluyen sondas espaciales para vuelos más allá de la órbita terrestre. Estos vuelos espaciales funcionan mediante control telerobótico o autónomo . Los vuelos espaciales tripulados, más complejos, se iniciaron poco después de los primeros satélites orbitales y alcanzaron la Luna y la presencia humana permanente en el espacio alrededor de la Tierra, especialmente con el uso de estaciones espaciales . Los programas de vuelos espaciales tripulados incluyen los programas Soyuz , Shenzhou , el pasado aterrizaje lunar del Apolo y los programas del transbordador espacial . Otros vuelos espaciales actuales se realizan a la Estación Espacial Internacional y a la Estación Espacial Tiangong de China .
Los vuelos espaciales se utilizan para colocar en la órbita terrestre satélites de comunicaciones , satélites de reconocimiento , satélites de observación de la Tierra , pero también para la exploración espacial , como observatorios espaciales y sondas espaciales, o incluso para el turismo espacial .
Los vuelos espaciales se pueden lograr con diferentes tipos de sistemas de lanzamiento , convencionalmente mediante el lanzamiento de cohetes , que proporcionan el empuje inicial para vencer la fuerza de la gravedad e impulsar una nave espacial desde la superficie de la Tierra. Una vez en el espacio, el movimiento de una nave espacial, tanto cuando no está propulsada como cuando está propulsada, queda cubierto por el área de estudio llamada astrodinámica .
Algunas naves espaciales permanecen en el espacio prácticamente indefinidamente, lo que ha creado el problema de la contaminación espacial en forma de contaminación lumínica y basura espacial , lo que supone un peligro para los vuelos espaciales. De lo contrario, las naves espaciales terminan mediante la reentrada atmosférica , en la que se desintegran, o si no lo hacen, su reentrada se controla en su mayor parte para llegar de manera segura a una superficie mediante aterrizaje o impacto, y a menudo son arrojadas al cementerio de naves espaciales oceánicas . Por tanto, las naves espaciales han sido objeto de cierta gestión del tráfico espacial .
Hay varios términos que se refieren a un vuelo hacia o a través del espacio exterior .
Una misión espacial se refiere a un vuelo espacial destinado a lograr un objetivo. Los objetivos de las misiones espaciales pueden incluir exploración espacial , investigación espacial y primicias nacionales en vuelos espaciales.
El transporte espacial es el uso de naves espaciales para transportar personas o carga hacia o a través del espacio exterior. Esto puede incluir vuelos espaciales tripulados y vuelos de naves espaciales de carga .
La primera propuesta teórica de viajes espaciales utilizando cohetes fue publicada por el astrónomo y matemático escocés William Leitch , en un ensayo de 1861 "Un viaje por el espacio". [1] Más conocida (aunque no muy fuera de Rusia) es la obra de Konstantin Tsiolkovsky , " Исследование мировых пространств реактивными приборами " ( La exploración del espacio cósmico mediante dispositivos de reacción ), publicada en 1903.
Los vuelos espaciales se convirtieron en una posibilidad de ingeniería con la publicación de Robert H. Goddard en 1919 de su artículo Un método para alcanzar altitudes extremas . Su aplicación de la boquilla de Laval a cohetes de combustible líquido mejoró la eficiencia lo suficiente como para que los viajes interplanetarios fueran posibles. También demostró en el laboratorio que los cohetes funcionarían en el vacío del espacio; [ especificar ] sin embargo, su trabajo no fue tomado en serio por el público. Su intento de conseguir un contrato con el ejército para un arma propulsada por cohetes en la Primera Guerra Mundial fue derrotado por el armisticio del 11 de noviembre de 1918 con Alemania . Trabajando con apoyo financiero privado, fue el primero en lanzar un cohete de combustible líquido en 1926. Los artículos de Goddard fueron muy influyentes a nivel internacional en su campo.
Durante la Segunda Guerra Mundial, la Alemania nazi desarrolló y utilizó como arma los primeros cohetes guiados, los V-2 . En un vuelo de prueba realizado en junio de 1944, uno de esos cohetes alcanzó el espacio a una altitud de 189 kilómetros (102 millas náuticas), convirtiéndose en el primer objeto en la historia de la humanidad en hacerlo. [2] Al final de la Segunda Guerra Mundial, la mayor parte del equipo de cohetes V-2, incluido su jefe Wernher von Braun , se rindió a los Estados Unidos y fue expatriado para trabajar en misiles estadounidenses en lo que se convirtió en la Agencia de Misiles Balísticos del Ejército , produciendo misiles. como Juno I y Atlas .
En ese momento, la Unión Soviética bajo Joseph Stalin estaba desarrollando misiles balísticos intercontinentales para transportar armas nucleares como contramedida a los aviones bombarderos estadounidenses. Sergey Korolev , influenciado por Tsiolkovsky, se convirtió en el diseñador jefe de cohetes; los derivados de sus misiles R-7 Semyorka se utilizaron para lanzar el primer satélite terrestre artificial del mundo , el Sputnik 1 , el 4 de octubre de 1957, y más tarde el primer ser humano en orbitar la Tierra, Yuri. Gagarin en Vostok 1 , el 12 de abril de 1961. [3]
El primer satélite estadounidense fue el Explorer 1 , lanzado el 1 de febrero de 1958, y el primer satélite estadounidense en órbita fue John Glenn en el Friendship 7 el 20 de febrero de 1962. Como director del Centro Marshall para vuelos espaciales , Von Braun supervisó el desarrollo de una clase más grande. de cohete llamado Saturno , que permitió a Estados Unidos enviar a los dos primeros seres humanos, Neil Armstrong y Buzz Aldrin , a la Luna y de regreso en el Apolo 11 en julio de 1969. Al mismo tiempo, la Unión Soviética intentó en secreto desarrollar el N1, pero fracasó. cohete , destinado a darles la capacidad de llevar humanos a la Luna.
Desde entonces, los vuelos espaciales se han utilizado ampliamente para colocar satélites en órbita alrededor de la Tierra para una amplia gama de propósitos, para enviar naves espaciales no tripuladas que exploren el espacio más allá de la Luna y para tener una presencia humana tripulada continua en el espacio con una serie de estaciones espaciales , desde el programa Salyut hasta la Estación Espacial Internacional .
Los cohetes son el único medio actualmente capaz de alcanzar la órbita o más allá. Aún no se han construido otras tecnologías de lanzamiento espacial distintas de los cohetes , o aún no alcanzan velocidades orbitales. El lanzamiento de un cohete para un vuelo espacial suele comenzar desde un puerto espacial (cosmódromo), que puede estar equipado con complejos de lanzamiento y plataformas de lanzamiento para lanzamientos verticales de cohetes y pistas para el despegue y aterrizaje de aviones de transporte y naves espaciales aladas. Los puertos espaciales están situados muy lejos de las viviendas humanas por razones de ruido y seguridad. Los misiles balísticos intercontinentales tienen varias instalaciones de lanzamiento especiales.
Un inicio suele estar restringido a determinadas ventanas de inicio . Estas ventanas dependen de la posición de los cuerpos celestes y de sus órbitas en relación con el lugar de lanzamiento. La mayor influencia suele ser la rotación de la propia Tierra. Una vez lanzadas, las órbitas normalmente se ubican dentro de planos relativamente constantes en un ángulo fijo con respecto al eje de la Tierra, y la Tierra gira dentro de esta órbita.
Una plataforma de lanzamiento es una estructura fija diseñada para enviar vehículos en el aire. Generalmente consta de una torre de lanzamiento y una trinchera de llamas. Está rodeado de equipos utilizados para montar, alimentar y mantener los vehículos de lanzamiento. Antes del lanzamiento, el cohete puede pesar varios cientos de toneladas. El transbordador espacial Columbia , a bordo de la misión STS-1 , pesaba 2.030 toneladas (4.480.000 libras) en el momento del despegue.
La definición de espacio exterior más comúnmente utilizada es todo lo que se encuentra más allá de la línea de Kármán , que se encuentra a 100 kilómetros (62 millas) sobre la superficie de la Tierra. Estados Unidos a veces define el espacio exterior como todo lo que se encuentra más allá de 50 millas (80 km) de altitud.
Los motores de cohetes son el único medio práctico actualmente para llegar al espacio. Los motores de aviones convencionales no pueden llegar al espacio debido a la falta de oxígeno. Los motores de cohetes expulsan propulsor para proporcionar un empuje hacia adelante que genera suficiente delta-v (cambio de velocidad) para alcanzar la órbita.
Para los sistemas de lanzamiento tripulados, con frecuencia se instalan sistemas de escape de lanzamiento para permitir a los astronautas escapar en caso de emergencia.
Se han propuesto muchas formas de llegar al espacio además de los motores de cohetes. Ideas como el ascensor espacial y las correas de intercambio de impulso , como los rotovatores o los ganchos aéreos, requieren nuevos materiales mucho más resistentes que los conocidos actualmente. Los lanzadores electromagnéticos, como los bucles de lanzamiento, podrían ser factibles con la tecnología actual. Otras ideas incluyen aviones/aviones espaciales asistidos por cohetes, como Reaction Engines Skylon (actualmente en etapa inicial de desarrollo), aviones espaciales propulsados por scramjet y aviones espaciales propulsados por RBCC . Se ha propuesto el lanzamiento de armas para carga.
Lograr una órbita cerrada no es esencial para los viajes lunares e interplanetarios. Los primeros vehículos espaciales soviéticos alcanzaron con éxito altitudes muy elevadas sin entrar en órbita. La NASA consideró lanzar misiones Apolo directamente en trayectorias lunares, pero adoptó la estrategia de entrar primero en una órbita de estacionamiento temporal y luego realizar una combustión separada varias órbitas más tarde en una trayectoria lunar. [5]
El enfoque de la órbita de estacionamiento simplificó enormemente la planificación de la misión Apolo en varios aspectos importantes. Actuó como un "búfer de tiempo" y amplió sustancialmente las ventanas de lanzamiento permitidas . La órbita de estacionamiento dio a la tripulación y a los controladores varias horas para inspeccionar minuciosamente la nave espacial después del estrés del lanzamiento antes de comprometerla a un largo viaje a la Luna. [5]
Las misiones Apolo minimizaron la penalización en el rendimiento de la órbita de estacionamiento manteniendo su altitud lo más baja posible. Por ejemplo, el Apolo 15 utilizó una órbita de estacionamiento inusualmente baja de 92,5 nmi × 91,5 nmi (171,3 km × 169,5 km) que no es sostenible por mucho tiempo debido a la fricción con la atmósfera terrestre , pero la tripulación solo pasaría tres horas antes de volver a encender la Tercera etapa S-IVB para ponerlos en una trayectoria con destino a la Luna. [6]
Las misiones robóticas no requieren capacidad de aborto ni minimización de la radiación, y debido a que los lanzadores modernos rutinariamente cumplen con ventanas de lanzamiento "instantáneas", las sondas espaciales a la Luna y otros planetas generalmente usan inyección directa para maximizar el rendimiento. Aunque algunos podrían deslizarse brevemente durante la secuencia de lanzamiento, no completan una o más órbitas de estacionamiento completas antes del encendido que los inyecta en una trayectoria de escape de la Tierra.
La velocidad de escape de un cuerpo celeste disminuye con la altitud sobre ese cuerpo. Sin embargo, es más eficiente que una nave queme su combustible lo más cerca posible del suelo; ver efecto Oberth y referencia. [7] Esta es otra forma de explicar la penalización en el rendimiento asociada con el establecimiento del perigeo seguro de una órbita de estacionamiento.
La astrodinámica es el estudio de las trayectorias de las naves espaciales, particularmente en lo que se refiere a los efectos gravitacionales y de propulsión. La astrodinámica permite que una nave espacial llegue a su destino en el momento correcto sin un uso excesivo de propulsor. Es posible que se necesite un sistema de maniobra orbital para mantener o cambiar órbitas.
Los métodos de propulsión orbital sin cohetes incluyen velas solares , velas magnéticas , sistemas magnéticos de burbujas de plasma y el uso de efectos de tirachinas gravitacionales .
El término "transferencia de energía" significa la cantidad total de energía impartida por una etapa de cohete a su carga útil. Esta puede ser la energía impartida por una primera etapa de un vehículo de lanzamiento a una etapa superior más la carga útil, o por una etapa superior o un motor de patada de nave espacial a una nave espacial . [8] [9]
Para llegar a una estación espacial , una nave espacial tendría que llegar a la misma órbita y acercarse a una distancia muy cercana (por ejemplo, dentro del contacto visual). Esto se hace mediante un conjunto de maniobras orbitales llamadas encuentro espacial .
Después de encontrarse con la estación espacial, el vehículo espacial se acopla o atraca en la estación. El acoplamiento se refiere a la unión de dos vehículos espaciales separados que vuelan libremente, [10] [11] [12] [ 13] mientras que el atraque se refiere a las operaciones de acoplamiento en las que un vehículo inactivo se coloca en la interfaz de acoplamiento de otro vehículo espacial mediante el uso de un brazo robótico. . [10] [12] [13]
Los vehículos en órbita tienen grandes cantidades de energía cinética. Esta energía debe desecharse para que el vehículo aterrice de forma segura sin vaporizarse en la atmósfera. Normalmente, este proceso requiere métodos especiales para proteger contra el calentamiento aerodinámico . La teoría detrás de la reentrada fue desarrollada por Harry Julian Allen . Según esta teoría, los vehículos de reentrada presentan formas contundentes a la atmósfera para su reentrada. Las formas romas significan que menos del 1% de la energía cinética acaba en forma de calor que llega al vehículo y el resto calienta la atmósfera.
Las cápsulas Mercury , Gemini y Apollo cayeron al mar. Estas cápsulas fueron diseñadas para aterrizar a velocidades relativamente bajas con la ayuda de un paracaídas. Las cápsulas soviético-rusas para Soyuz utilizan un gran paracaídas y cohetes de frenado para aterrizar en tierra. Los aviones espaciales como el transbordador espacial aterrizan como un planeador .
Después de un aterrizaje exitoso, se puede recuperar la nave espacial, sus ocupantes y la carga. En algunos casos, la recuperación se ha producido antes del aterrizaje: mientras una nave espacial todavía está descendiendo en su paracaídas, puede ser atrapada por un avión especialmente diseñado. Esta técnica de recuperación en el aire se utilizó para recuperar los botes de película de los satélites espía Corona .
Las naves espaciales no tripuladas o robóticas 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 a distancia , guiados a distancia o autónomos : tienen una lista preprogramada de operaciones, que ejecutarán a menos que se les indique lo contrario. Una nave espacial robótica para mediciones científicas suele denominarse sonda espacial u observatorio espacial .
Muchas misiones espaciales son más adecuadas para operaciones telerobóticas que para operaciones tripuladas , debido a su menor costo y factores de riesgo. Además, algunos destinos planetarios como Venus o las proximidades de Júpiter son demasiado hostiles para la supervivencia humana, dada la tecnología actual. 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.
La primera misión espacial no tripulada fue el Sputnik , lanzado el 4 de octubre de 1957 para orbitar la Tierra. Casi todos los satélites , módulos de aterrizaje y rovers son naves espaciales robóticas. No todas las naves espaciales no tripuladas son naves espaciales robóticas; por ejemplo, una bola reflectora es una nave espacial no robótica y no tripulada. Las misiones espaciales en las que hay otros animales a bordo, pero ningún ser humano, se denominan misiones no tripuladas.
Muchas naves espaciales habitables también tienen distintos niveles de características robóticas. Por ejemplo, las estaciones espaciales Salyut 7 y Mir , y el módulo de la Estación Espacial Internacional Zarya , eran capaces de realizar maniobras de mantenimiento y acoplamiento remotas guiadas tanto con naves de reabastecimiento como con nuevos módulos. Las naves espaciales de reabastecimiento sin tripulación se utilizan cada vez más para estaciones espaciales tripuladas .
El primer vuelo espacial tripulado fue el Vostok 1 el 12 de abril de 1961, en el que el cosmonauta de la URSS Yuri Gagarin realizó una órbita alrededor de la Tierra. En los documentos oficiales soviéticos no se menciona el hecho de que Gagarin se lanzó en paracaídas los últimos siete kilómetros. [14] A partir de 2020, las únicas naves espaciales que se utilizan regularmente para vuelos espaciales tripulados son Soyuz , Shenzhou y Crew Dragon . La flota de transbordadores espaciales estadounidenses operó desde abril de 1981 hasta julio de 2011. SpaceShipOne ha realizado dos vuelos espaciales suborbitales tripulados.
En un vuelo espacial suborbital, la nave espacial llega al espacio y luego regresa a la atmósfera después de seguir una trayectoria (principalmente) balística. Esto suele deberse a una energía orbital específica insuficiente , en cuyo caso un vuelo suborbital durará sólo unos minutos, pero también es posible que un objeto con suficiente energía para una órbita tenga una trayectoria que cruce la atmósfera terrestre, a veces después de muchos años. horas. La Pioneer 1 fue la primera sonda espacial de la NASA destinada a llegar a la Luna. Una falla parcial hizo que siguiera una trayectoria suborbital a una altitud de 113.854 kilómetros (70.746 millas) antes de volver a entrar en la atmósfera de la Tierra 43 horas después del lanzamiento.
El límite del espacio más generalmente reconocido es la línea de Kármán, a 100 km (62 millas) sobre el nivel del mar. (La NASA define alternativamente a un astronauta como alguien que ha volado a más de 80 km (50 millas) sobre el nivel del mar). En general, el público no reconoce que el aumento de la energía potencial necesaria para pasar la línea de Kármán es sólo alrededor del 3% de la energía orbital (energía potencial más cinética) requerida por la órbita terrestre más baja posible (una órbita circular justo por encima de la línea de Kármán). En otras palabras, es mucho más fácil llegar al espacio que permanecer allí. El 17 de mayo de 2004, el Equipo Civil de Exploración Espacial lanzó el cohete GoFast en un vuelo suborbital, el primer vuelo espacial de aficionados. El 21 de junio de 2004, SpaceShipOne se utilizó para el primer vuelo espacial tripulado con financiación privada .
El transporte punto a punto, o Tierra a Tierra, es una categoría de vuelo espacial suborbital en el que una nave espacial proporciona un transporte rápido entre dos ubicaciones terrestres. [15] Una ruta aérea convencional entre Londres y Sydney , un vuelo que normalmente dura más de veinte horas , podría recorrerse en menos de una hora. [16] Si bien ninguna empresa ofrece este tipo de transporte en la actualidad, SpaceX ha revelado planes para hacerlo ya en la década de 2020 utilizando Starship . Los vuelos espaciales suborbitales a lo largo de una distancia intercontinental requieren una velocidad del vehículo que sea sólo un poco menor que la velocidad requerida para alcanzar la órbita terrestre baja. [17] Si se utilizan cohetes, el tamaño del cohete en relación con la carga útil es similar al de un misil balístico intercontinental (ICBM). Cualquier vuelo espacial intercontinental tiene que superar problemas de calentamiento durante el reingreso a la atmósfera que son casi tan grandes como los que enfrentan los vuelos espaciales orbitales.
Un vuelo espacial orbital mínimo requiere velocidades mucho más altas que un vuelo suborbital mínimo, por lo que es tecnológicamente mucho más difícil de lograr. Para lograr vuelos espaciales orbitales, la velocidad tangencial alrededor de la Tierra es tan importante como la altitud. Para poder realizar un vuelo estable y duradero en el espacio, la nave espacial debe alcanzar la velocidad orbital mínima requerida para una órbita cerrada .
Los vuelos espaciales interplanetarios son vuelos entre planetas dentro de un único sistema planetario . En la práctica, el uso del término se circunscribe a los viajes entre los planetas de nuestro Sistema Solar . Los planes para futuras misiones de vuelos espaciales interplanetarios tripulados a menudo incluyen el ensamblaje final de vehículos en la órbita terrestre, como el programa Constellation de la NASA y el tándem ruso Kliper / Parom .
New Horizons es la quinta nave espacial que emprende una trayectoria de escape para abandonar el Sistema Solar . Voyager 1 , Voyager 2 , Pioneer 10 , Pioneer 11 son los anteriores. El más alejado del Sol es la Voyager 1 , que está a más de 100 AU de distancia y se mueve a 3,6 AU por año. [18] En comparación, Proxima Centauri , la estrella más cercana además del Sol, está a 267.000 AU de distancia. La Voyager 1 tardarámás de 74.000 años en alcanzar esta distancia.los diseños de vehículos que utilicen otras técnicas, como la propulsión por impulsos nucleares, puedan alcanzar la estrella más cercana mucho más rápido. Otra posibilidad que podría permitir los vuelos espaciales interestelares tripulados es hacer uso de la dilatación del tiempo , ya que esto haría posible que los pasajeros de un vehículo que se mueve rápidamente viajen más hacia el futuro envejeciendo muy poco, ya que su gran velocidad ralentiza el ritmo de paso del tiempo a bordo. Sin embargo, alcanzar velocidades tan altas aún requeriría el uso de algún método de propulsión nuevo y avanzado .También se ha propuesto el vuelo dinámico como una forma de viajar a través del espacio interestelar. [19] [20]
Los viajes intergalácticos implican vuelos espaciales entre galaxias y se consideran mucho más exigentes tecnológicamente que incluso los viajes interestelares y, según los términos de ingeniería actuales, se consideran ciencia ficción . Sin embargo, teóricamente hablando, no hay nada que indique de manera concluyente que los viajes intergalácticos sean imposibles. Hasta la fecha, varios académicos han estudiado seriamente los viajes intergalácticos. [21] [22] [23]
Las naves espaciales son vehículos diseñados para operar en el espacio.
A veces se dice que la primera "verdadera nave espacial" fue el Módulo Lunar Apolo , [24] ya que fue el único vehículo tripulado que fue diseñado y operado únicamente en el espacio; y destaca por su forma no aerodinámica.
Hoy en día, las naves espaciales utilizan predominantemente cohetes para la propulsión , pero otras técnicas de propulsión, como los motores de iones, se están volviendo más comunes, particularmente para vehículos no tripulados, y esto puede reducir significativamente la masa del vehículo y aumentar su delta-v .
Los sistemas de lanzamiento se utilizan para transportar una carga útil desde la superficie de la Tierra al espacio exterior.
La mayoría de los vuelos espaciales actuales utilizan sistemas de lanzamiento prescindibles de múltiples etapas para llegar al espacio.
La primera nave espacial reutilizable, la X-15 , fue lanzada al aire en una trayectoria suborbital el 19 de julio de 1963. La primera nave espacial orbital parcialmente reutilizable, el transbordador espacial , fue lanzada por los EE.UU. en el 20º aniversario del vuelo de Yuri Gagarin . el 12 de abril de 1981. Durante la era del Shuttle, se construyeron seis orbitadores, todos los cuales volaron en la atmósfera y cinco en el espacio. El Enterprise se utilizó sólo para pruebas de aproximación y aterrizaje, despegando desde la parte trasera de un Boeing 747 y deslizándose hasta aterrizajes muertos en Edwards AFB, California . El primer transbordador espacial que voló al espacio fue el Columbia , seguido por el Challenger , Discovery , Atlantis y Endeavour . El Endeavour fue construido para reemplazar al Challenger , que se perdió en enero de 1986. El Columbia se desintegró durante el reingreso en febrero de 2003.
La primera nave espacial automática parcialmente reutilizable fue la Buran ( Tormenta de nieve ), lanzada por la URSS el 15 de noviembre de 1988, aunque sólo realizó un vuelo. 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 nuevos vuelos de Buran.
El transbordador espacial fue retirado de servicio en 2011 debido principalmente a su vejez. La función de transporte humano del Shuttle será reemplazada por el SpaceX Dragon 2 y el CST-100 en la década de 2020. La función de transporte de carga pesada del Shuttle ahora la desempeñan vehículos de lanzamiento comerciales.
Scaled Composites SpaceShipOne fue 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 ha construido su sucesor SpaceShipTwo . Una flota de SpaceShipTwos operada por Virgin Galactic planeaba iniciar vuelos espaciales privados reutilizables con pasajeros de pago ( turistas espaciales ) en 2008, pero se retrasó debido a un accidente en el desarrollo de la propulsión. [25]
SpaceX logró el primer aterrizaje suave vertical de una etapa de cohete orbital reutilizable el 21 de diciembre de 2015, después de colocar 11 satélites comerciales Orbcomm OG-2 en la órbita terrestre baja . [26]
El primer segundo vuelo del Falcon 9 se produjo el 30 de marzo de 2017. [27] SpaceX ahora recupera y reutiliza de forma rutinaria sus primeras etapas, con la intención de reutilizar también los carenados . [28] SpaceX está desarrollando ahora un cohete de carga súper pesada totalmente reutilizable conocido como Starship , con la esperanza de reducir drásticamente el precio de la exploración espacial debido a que es totalmente reutilizable.
Todos los vehículos de lanzamiento contienen una gran cantidad de energía que se necesita para que una parte de ellos alcance la órbita. Por tanto, existe cierto riesgo de que esta energía pueda liberarse prematura y repentinamente, con efectos importantes. Cuando un cohete Delta II explotó 13 segundos después del lanzamiento el 17 de enero de 1997, hubo informes de que la explosión rompió escaparates de tiendas a 16 kilómetros de distancia. [29]
El espacio es un entorno bastante predecible, pero todavía existen riesgos de despresurización accidental y de fallos potenciales de los equipos, algunos de los cuales pueden ser de reciente desarrollo.
En abril de 2004 se creó en los Países Bajos la Asociación Internacional para el Avance de la Seguridad Espacial para promover la cooperación internacional y el avance científico en la seguridad de los sistemas espaciales. [30]
En un entorno de microgravedad como el que proporciona una nave espacial en órbita alrededor de la Tierra, los humanos experimentan una sensación de "ingravidez". La exposición a corto plazo a la microgravedad provoca el síndrome de adaptación espacial , una náusea autolimitada causada por un trastorno del sistema vestibular . La exposición prolongada causa múltiples problemas de salud. La más importante es la pérdida ósea, parte de la cual es permanente, pero la microgravedad también provoca un deterioro significativo de los tejidos musculares y cardiovasculares.
Una vez por encima de la atmósfera, se producen y aumentan las emisiones de radiación debida a los cinturones de Van Allen , la radiación solar y la radiación cósmica . Más lejos de la Tierra, las erupciones solares pueden producir una dosis de radiación fatal en minutos, y la amenaza para la salud que representa la radiación cósmica aumenta significativamente las posibilidades de cáncer tras una exposición de una década o más. [31]
En los vuelos espaciales tripulados, el sistema de soporte vital es un grupo de dispositivos que permiten a un ser humano sobrevivir en el espacio exterior. La NASA suele utilizar la frase Sistema de control ambiental y soporte vital o el acrónimo ECLSS al describir estos sistemas para sus misiones de vuelos espaciales tripulados . [32] El sistema de soporte vital puede suministrar: aire , agua y alimentos . También debe mantener la temperatura corporal correcta, una presión corporal aceptable y lidiar con los productos de desecho del cuerpo. También puede ser necesaria una protección contra influencias externas nocivas como la radiación y los micrometeoritos. Los componentes del sistema de soporte vital son críticos para la vida y están diseñados y construidos utilizando técnicas de ingeniería de seguridad .
El clima espacial es el concepto de condiciones ambientales cambiantes en el espacio exterior . Es distinto del concepto de clima dentro de una atmósfera planetaria y se ocupa de fenómenos que involucran plasma ambiental , campos magnéticos, radiación y otra materia en el espacio (generalmente cerca de la Tierra pero también en un medio interplanetario y ocasionalmente interestelar ). "El clima espacial describe las condiciones en el espacio que afectan a la Tierra y sus sistemas tecnológicos. Nuestro clima espacial es una consecuencia del comportamiento del Sol, la naturaleza del campo magnético de la Tierra y nuestra ubicación en el Sistema Solar". [33]
El clima espacial ejerce una profunda influencia en varias áreas relacionadas con la exploración y el desarrollo espacial. Las condiciones geomagnéticas cambiantes pueden inducir cambios en la densidad atmosférica provocando la rápida degradación de la altitud de las naves espaciales en la órbita terrestre baja . Las tormentas geomagnéticas debidas al aumento de la actividad solar pueden potencialmente cegar los sensores a bordo de las naves espaciales o interferir con los dispositivos electrónicos a bordo. La comprensión de las condiciones ambientales espaciales también es importante al diseñar sistemas de protección y soporte vital para naves espaciales tripuladas.
La contaminación por gases de escape de los cohetes depende de los gases de escape producidos por las reacciones de los propulsores y del lugar del agotamiento. En su mayoría expulsan gases de efecto invernadero y, a veces, componentes tóxicos. Especialmente en los niveles más altos de la atmósfera, la potencia de los gases de escape como gases de efecto invernadero aumenta considerablemente.
. [34] Muchos cohetes sólidos tienen cloro en forma de perclorato u otros productos químicos, y esto puede causar agujeros locales temporales en la capa de ozono. Las naves espaciales que reingresan generan nitratos que también pueden afectar temporalmente la capa de ozono. La mayoría de los cohetes están hechos de metales que pueden tener un impacto ambiental durante su construcción. Si bien los vuelos espaciales contaminan en una fracción de otras actividades humanas, todavía contaminan mucho si se calculan por pasajero. [34]
Además de los efectos atmosféricos, existen efectos en el entorno espacial cercano a la Tierra. Existe la posibilidad de que la órbita se vuelva inaccesible durante generaciones debido al aumento exponencial de los desechos espaciales causados por el desprendimiento de satélites y vehículos ( síndrome de Kessler ). Por lo tanto, muchos vehículos lanzados hoy en día están diseñados para ser reintroducidos después de su uso.
Una amplia gama de cuestiones, como la gestión del tráfico espacial o la responsabilidad , han sido cuestiones de regulación de los vuelos espaciales.
La participación y representación de toda la humanidad en los vuelos espaciales es una cuestión de derecho espacial internacional desde la primera fase de la exploración espacial. [35] A pesar de que se han garantizado algunos derechos de los países que no realizan viajes espaciales, compartir el espacio para toda la humanidad todavía es criticado como imperialista y carente de comprensión de los vuelos espaciales como un recurso. [35]
Las aplicaciones actuales y propuestas para los vuelos espaciales incluyen:
La mayor parte del desarrollo inicial de los vuelos espaciales fue financiado por los gobiernos. Sin embargo, hoy en día los principales mercados de lanzamiento, como los satélites de comunicaciones y la televisión por satélite, son puramente comerciales, aunque muchos de los lanzadores fueron financiados originalmente por los gobiernos.
Los vuelos espaciales privados son un área en rápido desarrollo: vuelos espaciales que no solo son pagados por corporaciones o incluso particulares, sino que a menudo son proporcionados por compañías privadas de vuelos espaciales . Estas empresas suelen afirmar que gran parte del alto costo anterior del acceso al espacio se debió a ineficiencias gubernamentales que pueden evitar. Esta afirmación puede estar respaldada por costos de lanzamiento mucho más bajos publicados para vehículos de lanzamiento espacial privados como el Falcon 9 desarrollado con financiación privada. Para que aplicaciones como el turismo espacial y especialmente la colonización espacial sean viables para su expansión, serán necesarios menores costes de lanzamiento y una excelente seguridad.
Estar en el espacio es ser capaz y activo en la operación de naves espaciales . Implica el conocimiento de una variedad de temas y el desarrollo de habilidades especializadas que incluyen: aeronáutica ; astronáutica ; programas para entrenar astronautas ; meteorología espacial y previsión; operaciones de naves espaciales; operación de diversos equipos; diseño y construcción de naves espaciales; despegue y reentrada atmosférica; mecánica orbital (también conocida como astrodinámica); comunicaciones; motores y cohetes; ejecución de evoluciones como remolque, construcción en microgravedad y atraque espacial ; equipos de manipulación de carga, cargas peligrosas y almacenamiento de carga; caminata espacial ; hacer frente a emergencias; supervivencia en el espacio y primeros auxilios; lucha contra incendios; soporte vital . El grado de conocimiento necesario dentro de estas áreas depende de la naturaleza del trabajo y del tipo de embarcación empleada. La "viaje espacial" es análoga a la navegación marítima .
Nunca ha habido una misión tripulada fuera del sistema Tierra - Luna . Sin embargo, Estados Unidos, Rusia, China, los países de la Agencia Espacial Europea (ESA) y algunas corporaciones y empresas tienen planes en varias etapas para viajar a Marte (ver Misión humana a Marte ).
Las entidades espaciales pueden ser estados soberanos , entidades supranacionales y corporaciones privadas . Las naciones con capacidad espacial son aquellas capaces de construir y lanzar naves al espacio de forma independiente. [36] [37] [38] Un número creciente de entidades privadas se han convertido o se están convirtiendo en viajes espaciales.
La Oficina de las Naciones Unidas para Asuntos del Espacio Ultraterrestre (UNOOSA) ha sido el principal organismo multilateral que mantiene el contacto y el intercambio internacional sobre la actividad espacial entre Estados con y sin capacidad espacial.
Actualmente Rusia , Estados Unidos y China son las únicas naciones con capacidad espacial tripulada . Países con capacidad espacial enumerados por fecha del primer lanzamiento tripulado:
Las siguientes naciones u organizaciones han desarrollado sus propios vehículos de lanzamiento para poner en órbita naves espaciales no tripuladas, ya sea desde su propio territorio o con asistencia extranjera (fecha del primer lanzamiento entre paréntesis): [39]
Además, varios países, como Canadá, Italia y Australia, tenían capacidad de realización de viajes espaciales semiindependientes, lanzando satélites construidos localmente en lanzadores extranjeros. Canadá había diseñado y construido satélites ( Alouette 1 y 2 ) en 1962 y 1965 que se pusieron en órbita utilizando vehículos de lanzamiento estadounidenses. Italia ha diseñado y construido varios satélites, así como módulos presurizados para la Estación Espacial Internacional . Los primeros satélites italianos se lanzaron utilizando vehículos proporcionados por la NASA, primero desde las instalaciones de vuelo Wallops en 1964 y luego desde un puerto espacial en Kenia ( Plataforma San Marco ) entre 1967 y 1988; [ cita necesaria ] Italia ha liderado el desarrollo del programa de cohetes Vega dentro de la Agencia Espacial Europea desde 1998. [44] El Reino Unido abandonó su programa de lanzamiento espacial independiente en 1972 a favor de cooperar con la Organización Europea de Desarrollo de Lanzadores (ELDO ) sobre tecnologías de lanzamiento hasta 1974. Australia abandonó su programa de lanzadores poco después del exitoso lanzamiento de WRESAT y se convirtió en el único miembro no europeo de ELDO.
Considerando que simplemente lanzar un objeto más allá de la línea de Kármán era el requisito mínimo para los viajes espaciales, Alemania , con el cohete V-2 , se convirtió en la primera nación con viajes espaciales en 1944. [45] Las siguientes naciones solo han logrado la capacidad de vuelos espaciales suborbitales lanzando cohetes autóctonos. o misiles o ambos al espacio suborbital:
El acoplamiento es cuando una nave espacial entrante se encuentra con otra nave espacial y vuela en una trayectoria de colisión controlada en de tal manera que se alineen y engranen los mecanismos de interfaz. Los mecanismos de acoplamiento de las naves espaciales normalmente entran en lo que se llama captura suave, seguido de una fase de atenuación de carga y luego la posición de acoplamiento duro que establece una conexión estructural hermética entre las naves espaciales. El atraque, por el contrario, se produce cuando una nave espacial entrante es atrapada por un brazo robótico y su mecanismo de interfaz se coloca cerca del mecanismo de interfaz estacionario. Luego, normalmente hay un proceso de captura, alineación aproximada y alineación fina, y luego unión estructural.
Atraque: unión o unión de dos vehículos espaciales de vuelo libre separados.
El atraque se refiere a operaciones de acoplamiento en las que un módulo/vehículo inactivo se coloca en la interfaz de acoplamiento mediante un sistema de manipulación remota (RMS). El acoplamiento se refiere a operaciones de acoplamiento en las que un vehículo activo vuela hacia la interfaz de acoplamiento por sus propios medios.
El concepto más frecuente para el transporte suborbital de Tierra a Tierra proviene nada menos que de Elon Musk y SpaceX. Diseñado principalmente para transportar grandes cargas útiles a Marte con fines de colonización, el sistema de lanzamiento Starship de próxima generación ofrece una capacidad adicional para transportar grandes cantidades de carga alrededor de la Tierra.
