Tecnologia Espacial UNAH: Transbordador Espacial

Transbordador Espacial

Imagen tomada de Wikipedia

Son un tipo de vehículo re-utilizable que sirve para transporte espacial. La principal diferencia con los cohetes es la posibilidad de su reingreso en la atmósfera terrestre, pudiendo el transbordador realizar un aterrizaje totalmente controlado.

Los transbordadores de la NASA se han utilizados en numerosas misiones, estos llevan cargas pesadas y las colocan en diferentes órbitas y misiones de mantenimiento, como al telescopio espacial Hubble, o carga de suministros hacia y desde la Estación Espacial Internacional (ISS por sus siglas en inglés).

A principios del programa de transbordador espacial, cada uno de estos tenía una vida útil proyectada de 100 lanzamientos. Fue diseñado para ser el sistema bandera de exploración espacial tripulada de Estados Unidos durante los años de 1980, y como una alternativa para lograr realizar el sueño estadounidense de construir y mantener una estación espacial, al igual que lo habían logrado los soviéticos en su momento.

El lanzamiento del transbordador funciona con 2 cohetes propulsores y un motor principal, los cohetes son desechados durante el lapso en que el transbordador asciende a la órbita (aproximadamente 8.5 minutos). Posteriormente, el transbordador reingresa a la atmósfera y luego comienza a planear y aterrizar en tierra como un avión común. Luego de unos días, el transbordador queda disponible para un próximo vuelo.

Un transbordador espacial consta de los siguientes elementos:

1. El vehículo transbordador (orbitador) re-utilizable. Cuyas dimensiones al estar sobre sus ruedas son: 17.25 metros de altura (incluyendo cola timón), 37.24 metros de largo y una envergadura de 23.79 metros (entre extremo de las alas). Con una capacidad de tripulación de 5 a 7 personas.

2. Un tanque externo desechable de combustible que contiene hidrógeno y oxígeno líquidos almacenados en tanques interiores para alimentar los 3 motores principales. El tanque se libera 8.5 minutos después del lanzamiento, a una altitud de 109 km. Las dimensiones son de 46.14 metros de altura y 8.28 metros de diámetro.

3. 2 tanques recuperables de combustible sólido que contienen un propulsante compuesto principalmente de perclorato de amonio (oxidante, 70% en peso) y aluminio (combustible, 16% en peso). Los 2 tanques son separados 2 minutos después del lanzamiento a una altura de 66 km, abriendo sus paracaídas y luego siendo recogidos tras su amerizaje. Las dimensiones son de 44.74 metros de altura y 3.65 metros de diámetro. Cada tanque pesa 96.000 kilogramos.

Flota de Transbordadores Espaciales de la NASA
Imagen tomada de Wikipedia

Fuerza de Despegue y Tanques de Combustible

Los transbordadores cuentan con 2 fuentes de combustible; el tanque externo que se encuentra en la parte central y dos cohetes aceleradores de combustible sólido, adosados a cada lado del tanque central. En el interior de la nave también hay combustibles hipergólicos almacenados, que serán usados en las maniobras mientras se encuentre en el espacio.

El empuje combinado de los tres motores es tan grande que en un lapso de 0 a 8.5 segundos la nave espacial alcanza una velocidad de 250 m/s (900km/h). Esto equivale a 3 G, o sea, más de tres veces la fuerza ejercida por la tierra a los cuerpos sobre ella.

Los Motores Principales

El combustible utilizado por los motores principales es LOX y LH2, éstos se encienden en la cámara de combustión que no mide más de 25 cm de diámetro, están a una temperatura de 3,300 grados centígrados, esto le otorga una gran presión al combustible.

Cuando los gases calientes son liberados, salen expulsados por las toberas, las que están rodeadas de conductos por los que circula hidrógeno líquido para mantenerlas refrigeradas y así evitar que el sobrecalentamiento las derrita o dañe. Una vez desprendido los tanques de combustible, los motores principales permanecen encendidos por varios minutos. Los motores principales son re-utilizables para 55 despegues y operan con un increíble rendimiento de 104%.

Los motores proporcionan una energía increíblemente grande, cada uno desprende una potencia de 12 millones de CV de potencia, siendo esto suficiente para proveer de energía a 10,000 hogares. El elemento principal del motor es la turbobomba, que se encarga de alimentar de propelente la cámara de combustión, también cuenta con una potencia tremenda, ya que posee el tamaño de un motor V-8 y tiene la fuerza de 28 locomotoras juntas, por lo que de explotar enviaría una columna de hidrógeno a 58 km a la redonda, cuando esta encendida consume una tonelada de combustible por segundo.