Historia De La INgenieria Mecanica
mendezjml5 de Octubre de 2014
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/Breve historia de la Ingeniería
Mecánica
Parte III
Oscar Mauricio Barajas Pinzón
Calle 155 No. 28-A-1o Interior Apto. 404 Bogotá, D.C., Colombia.
oscar@impsat.net.co
www.oscarbarajas.com
LA ERA ESPACIAL
A principios de siglo XX, el maestro de escuela ruso Konstantin Eduardovisch
Tsiolkovski (1857–1935) era considerado como un excéntrico cuyas teorías
apenas tenían relación con la realidad. Sin embargo, la era espacial había nacido
en la humilde morada que habitaba ese maestro, por lo que fue llamado el “padre
de la astronáutica”.
Aunque jamás lanzó un cohete, las contribuciones de Tsiolkovsky a la ciencia
de la navegación espacial fueron inconmesurables. Ya en 1883 expuso los
principios que permiten el desplazamiento de un cohete en el vacío, y en “Sueños
de la Tierra y el Cielo”, publicado en Moscú en 1895, enunció las posibilidades de
un satélite espacial.
Más tarde, en 1903, comenzó a publicar por capítulos su libro “Exploración
del espacio interplanetario mediante aparatos a reacción” que sentó la teoría del
vuelo de los cohetes y las perspectivas de la navegación espacial. La contribución
principal de Tsiolkovski consistió en recomendar la utilización de propulsores
líquidos, que además de permitir prestaciones mejores que los sólidos, podrían
controlarse con mayor facilidad tras la ignición. Ello resalta el elevado nivel de
las ideas de Tsiolkovski; no obstante sus cuadernos de notas y obras impresas
fueron completadas más adelante con nuevos conceptos que, de una u otra forma,
se plasmarían en realizaciones técnicas prácticas.
Consideró la posibilidad de controlar el vuelo de los cohetes en el exterior de
la atmósfera mediante aletas situadas tras la tobera, o mediante la inclinación de
la propia tobera. Apuntó la posibilidad de emplear combustibles de distintos tipos,
como gasolina, queroseno, alcohol y metano; ideó diversos métodos para regular
el flujo de los propulsores de la cámara de combustión, con la utilización de
válvulas mezcladoras y recomendó la refrigeración de la cámara de combustión
y de la tobera mediante el paso de uno de los líquidos a través de una camisa de
doble pared. En sus primeros diseños de cabinas para naves espaciales tuvo
presente las necesidades de los organismos vivientes, e incluyó dispositivos para
absorber el dióxido de carbono y los olores; por otra parte, reconoció la importancia
de que la tripulación se mantuviera en posición tendida, con la espalda apoyada
sobre los motores, durante los momentos de aceleración. El problema de la
aceleración en el vuelo en cohetes le preocupó de tal modo que incluso recomendó
la inmersión de los pasajeros en un líquido de densidad igual a la del cuerpo
humano. Propuso también la construcción de naves espaciales de doble pared,
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Tsiolkovsky
En los números 19 y 20 de
INGENIERÍAS se publicaron
las partes I y II de este
artículo.
Ingenierías, Octubre-Diciembre 2003, Vol. VI, No. 21Breve historia de la Ingeniería Mecánica. Parte III. / Oscar Mauricio Barajas Pinzón
para conseguir protección suficiente frente al
calentamiento y enfriamiento excesivos, y como
medida de precaución ante la posibilidad de que un
meteorito atravesara la pared exterior de la
aeronave. Por otra parte, Tsiolkovski aconsejó
aprovechar el oxígeno líquido de los depósitos de
combustible para suministrar oxígeno gaseoso a
la cabina presurizada, y también predijo que un
hombre protegido por un traje espacial y sujeto por
una especie de cadena podría salir al exterior de la
nave y permanecer en el vacío.
El precursor ruso consideró asimismo que podría
aprovecharse el efecto giroscópico para estabilizar
los cohetes en vuelo, y recomendó la utilización de
cohetes de varias etapas o múltiples (que llamó
“trenes de cohetes”), de modo que cada etapa se
desprendiera del conjunto a medida que su combus-
tible se agotara, como único medio para alcanzar la
velocidad necesaria para el vuelo espacial.
Tsiolkovski anticipó el desarrollo de estaciones
espaciales y describió el traslado al espacio de
componentes plegados para su posterior despliegue
y montaje; asimismo predijo que llegaría el momento
en que se contruirían estaciones espaciales en las
cuales el oxígeno y la alimentación necesaria para
los seres humanos se obtendría de la vegetación
cultivada en las propias estaciones. En su escrito “El
avión cohete” (1930) Tsiolkovski analizaba las
ventajas e inconvenientes de los aviones cohete en
relación con los propulsados a hélice para el vuelo
de gran velocidad en la alta atmósfera.
En 1909 el norteamericano Dr. Robert H.
Goddard acometió una amplia investigación teórica
sobre la dinámica de cohetes. Tres años después
midió el empuje de un
cohete de combustible
sólido encendido en el in-
terior de una cámara de
vacío, con lo que probó la
posibilidad de que los
cohetes funcionaran en el
espacio exterior. De este
modo se abandonó
definitivamente
la
creencia, hasta entonces
muy arraigada, de que los Goddard en el lanzamien-
cohetes únicamente to de su primer cohete.
Ingenierías, Octubre-Diciembre 2003, Vol. VI, No. 21
podían funcionar en la atmósfera. Los trabajos
posteriores del Dr. Goddard se orientaron al diseño
de un cohete sonda práctico que permitiera obtener
datos de las capas superiores de la atmósfera fuera
del alcance de los aviones y globos sonda. Como
Tsiolkovski, reconoció además las enormes
posibilidades de los cohetes de combustible líquido.
Su determinación le valdría un lugar imperecedero
en la historia: el 16 de marzo de 1926 consiguió lanzar,
en Auburn (Massachussets), el primer cohete de
combustible líquido del mundo.
Esta proeza fue
superada, por un escaso
margen, por el alemán
Johannes Winkler, que el
21 de febrero de 1931
lanzó un cohete cerca de
Dessau;
estaba
propulsado por metano y
oxígeno líquidos. Aunque
en esa ocasión apenas
superó los 3 m de altura,
tres semanas después
alcanzó una altura de 90
Johannes Winkler.
m, tras ser equipado con
estabilizadores.
El inventor alemán Max Valier, tras experimentar
cohetes de combustible sólido en automóviles, trineos
y vehículos en carriles, interesó en sus investigaciones
al Dr. Paul Heylandt, dueño de una fábrica de gases
industriales, que fabricaba oxígeno líquido. Aunque
Valier no recibía un salario, fue autorizado a emplear
un máximo de 6000 marcos en la construcción y
experimentación de
cohetes en dicha
fábrica; no obstante, por
razones de seguridad los
ensayos únicamente
tenían lugar de noche y
en los fines de semana.
Con la ayuda de Walter
Riedel, uno de los
ingenieros de la firma,
Valier construyó y
ensayó un pequeño mo-
tor con envoltura de
Max Valier
acero.
57Breve historia de la Ingeniería Mecánica. Parte III. / Oscar Mauricio Barajas Pinzón
Valier creía que el camino hacia los viajes
espaciales pasaría por una evolución gradual del
automóvil cohete al avión cohete y luego a la nave
espacial. Ello explica que Valier no se convirtiera en
el primer europeo en lanzar un cohete de combus-
tible líquido en vuelo libre. Se había propuesto ensayar
sus cohetes en vehículos tripulados.
Hermann Oberth , el inspirador de los trabajos
alemanes sobre cohetes, era profesor de física y
matemáticas. Nació en 1894 en Transilvania,
actualmente integrada en Rumania. En 1923 publicó
un reducido volumen titulado “Die Ratete zu den
Planetraumen” (“ El cohete en el espacio
interplanetario”), en el que
además de sentar las
bases del funcionamiento
de los cohetes en el vacío
afirmaba que, si se
dispusiera de empuje
suficiente,
podrían
fabricarse
cohetes
capaces de dar la vuelta a
la
Tierra.
Oberth
experimentó diversas
combinaciones
de
propulsores. Quizá más
Hermann Oberth
significativo sea el hecho
de que describiera con cierto detalle la forma de un
cohete (el modelo B) que creía capaz de explorar las
capas altas de la atmósfera. Aunque nunca se
construyó, el modelo B excitó la imaginación de otros
adelantados, y en 1927 se formó un grupo de
entusiastas conocido como “Verein Fur
Raumschiffahert e. V.” Sociedad para la Navegación
Espacial. La primera reunión tuvo lugar en una
cervecería de Breslau y conduciría al desarrollo
...