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Grandes momentos de la conquista del espacio
J. Gregorio Portilla
Observatorio
g
AstronómicoNacional
Universidad Nacional de Colombia
AstronáuticaAstronáuticaCiencia y tecnología del vuelo espacialCiencia y tecnología del vuelo espacial
El vuelo espacial presupone que debe existir unsitio hacia el que se quiera ir
La astronomía se ha encargado de revelarnost l l é l nuestro lugar en el cosmos y qué lo compone
Primer vuelo controlado
Hermanos Montgolfier
Vuelo tripulado por dos pasajeros el 21
Globo aeroestático
Noviembre de 1783
Globo aeroestáticoAlcanzó una altura de 900 m
Pero tanto globos como aviones tienen seriaslimitaciones
Altura máxima 30-40 km Máxima altura (24 km)
E t t i d i dEstos aparatos requieren de aire para podersustentarse
Mecánica celesteEstudio del movimiento de los cuerpos celestes utilizando
las leyes de la física
La gravedad es la fuerza principal que gobierna
I N t (1687)
p p q gla trayectoria de una nave
espacial entre los cuerpos celestes
Isaac Newton (1687)
¿Cómo colocar una luna artificial?
¿Cómo hacer que un cuerpo escape de la Tierray se dirija hacia otro?y se dirija hacia otro?
Newton demostró que cuerpos esféricos se comportan como si toda la masa estuviera concentrada en su
centrocentro
Tierra
Velocidad inicial distinta de cero pero va en ladirección de la línea vertical
La trayectoria es de nuevo Tierra
La trayectoria es de nuevo una línea recta
Si la velocidad inicial no es cero pero tiene una componente tangencial una componente tangencial
La trayectoria es un óvaloTierra
Vamos a aumentar la velocidad de lanzamiento
El objeto está cayendo y finalmente Tierra
El objeto está cayendo y finalmente choca con la superficie
Sigamos aumentando la velocidad…
El objeto El objeto queda
perpetuamentedotado de
movimiento
Hay una velocidad mínimapara la cual el objeto queda en para la cual el objeto queda en
órbita
Sigamos aumentando la velocidad…
El objeto El objeto escapa…
Hay una velocidad mínimapara la cual el objeto escapa
( áb l )(parábola)
Velocidad orbital
v GMR hR h
G=6.67X10-11 (MKS)
M=6X1024 kgM=6X1024 kg
R=6’378.140 m
h = 8850 m
V=8000 m = 8 km/s Esta es una velocidad
enorme!!!
Velocidad de escape
v 2GMR hR h
G=6.67X10-11 (MKS)
M=6X1024 kgM=6X1024 kg
R=6’400.000 m
h = 8850 m
V=11300 m = 11.3 km/s Y esta con más veras
Acción-reacción
Aire
La velocidad del globo depende de: La velocidad del globo depende de:
La velocidad de salida del aireLa cantidad de gas que hay originalmente
Cohete
Gases Calientes Carga útilg
Velocidad de los gases: 2-3 km/s
La masa original del cohete es varias veces la masa de la carga útil
Esto hace que los cohetes sean voluminosos (muy costosos)
Pioneros de la astronáutica
K. Tsiolkovsky Robert Goddard
EEUU, 1882 –1945
yRusia, 1857-1935
Herman OberthRumania, 1894 –1989
Bombardero clásicoBombardero clásico Muy vulnerable
Ataque de ciudadesaliadas sin ninguna
posibilidad de intercepciónp pdespúes de lanzado
Al finalizar la segunda guerra los científicos alemanes se reparten entre los vencedoresalemanes se reparten entre los vencedores
Los misiles balísticos se convierten en el armamás buscada
Arrojar un arma atómicaal otro lado del mundo
sin recurrir al bombardero pesado
R-7
Primer misil balístico
intercontinentalintercontinental
Mediados de 1957
Sergei KorolevSergei Korolev
El 4 de octubre de 1957 se colocó la primera luna artificialla primera luna artificial
950 km
Sputnik
228 km
Un mes después un segundosatélite artificial con un ser vivo a bordosatélite artificial… con un ser vivo a bordo…
Sputnik IISputnik II
3 de noviembre de 1957
Reacción norteamericana
EEUU no puede quedarse atrás frenteal reto de los soviéticos
Dwight Eisenhower
1. Creación de la NASA
2 Aumento del 300% en el presupuesto del a NSF
3. Proyecto Mercury Colocar un ser humano ó
2. Aumento del 300% en el presupuesto del a NSF
en órbita
Hay que hacer algo dramático y espectacular, algo que pueda no sólo maravillar al mundo sino que se tenga
alguna oportunidad de vencer a los soviéticosalguna oportunidad de vencer a los soviéticos
Reuniones conAbril y mayo de 1961
Reuniones concientíficos y técnicos
25 de mayo de 1961
John F. Kennedy Los EEUU van a enviar un hombre a la Luna y lo
á d traerán de regreso sano y salvo antes del 31 de diciembre de 1969…
Apolo 8p
(Dic-1968)(Dic 1968)
•Record de velocidad: seres humanos seres en alcanzar volocidades > 10 km/s
•Primeros seres en atravesar el Cinturón de Van Allen
volocidades > 10 km/s
•Primeros seres en abandonar el campo gravitacionalterrestreterrestre
•Primeros seres en quedar sujetos al campo gravitacional de otro mundo
•Primeros seres en ver con sus propios ojos el lado
gravitacional de otro mundo
Primeros seres en ver con sus propios ojos el ladooculto lunar
Bormann, Lowell, Anders
En total hubo seis misiones hasta la superficie lunar
La última vez que hubo seres humanos en la Luna fue en diciembre de 1972
En los años 60s se augurabaun enorme desarrollo de laun enorme desarrollo de la
astronáutica…
“Taxis” espaciales
Estaciones espaciales orbitales
Estaciones lunares habitadas
Estaciones espaciales orbitales
Misiones tripuladas a Marte y Júpiter
40 años después sabemos queesas previciones fueron muyp y
optimistas
MIR
Skylab
A partir de 1974 la presencia humana en el espacio se ha reducido
ISS
a orbitar la Tierra en estacionesespaciales o en naves espaciales
ISS
Condiciones de microgravedadg
Búsqueda de materiales novedososBúsqueda de materiales novedososy drogas
Transbordador espaciala sbo dado espac a
En esencia es un taxi que lleva a seres humanosdesde la Tierra hasta una estación espacialdesde la Tierra hasta una estación espacial
El vuelo espacial es un asunto muy riesgoso
Despegue: bruscas aceleraciones al paso a través de la tmó fe Se e tá en im de n bomb C lq ie lige o atmósfera. Se está encima de una bomba. Cualquier ligero
cambio destruye la integridad de la nave
Órbita: Rodeado de vacío. Peligro de micrometeoritos y basuraespacial. Rayos cósmicos. Microgravedad
Reentrada: bruscas desaceleraciones, altísimas temperaturas,cualquier ligero cambio en la actitud destruye la integridad de la q g y gnave. Descenso en sectores que involucren peligro
Solo tres naciones han sido capaces de colocarseres humanos en órbita por sus propios medios:p p p
Rusia (1961), EEUU (1962) y China (2003)
En los últimos 40 años se han mandado sondas robot (no tripuladas)a varios lugares del Sistema Solar
Pionero Viajero Ulises GalileoPionero, Viajero, Ulises, Galileo
Exploración de la superficie de Marte
Exploración del Universo con telescopios orbitales
Otras naciones han desarrollado tecnología espacial
Inglaterra la Unión Europea China L i t l í Inglaterra, la Unión Europea, China, Japón, Canadá,Australia, India
La misma tecnologíaque permite colocar un arma atómica a miles de kilómetros d di t i l
Paquistán, Corea den Norte, Irán, Brasil
de distancia es la misma que se utiliza para colocar una nave
en el espacio
Varias iniciativas son motivadas por cuestionesd i i li i i f ide prestigio y litigios fronterizos
Han existido más de 6000 lanzamientos(EEUU, Rusia, Japón, China, Francia, India, ( , , p , , , ,
Israel, Australia, Reino unido)
Para marzo del 2009, existían 900 satélites operacionales junto con 13000 residuos espaciales rastreados (> 10 cm)
con posiblemente 100.000 trozos no rastreables (0.5-10 cm)
La tecnología espacial está estancada
La principal limitación es el enorme costo quese requiere para colocar cualquier cosa en órbitase requiere para colocar cualquier cosa en órbita
$10000 US 20’000 000 / 1 kg$10000 US = 20’000.000 / 1 kg
Seguimos colocando naves espaciales de la misma forma a comose hizo hace 53 años
Se requiere de un salto cuántico en tecnologíad l ió i lde propulsión espacial
Mientras tanto, existen iniciativas privadaspara facilitar el acceso al espacio al para facilitar el acceso al espacio al
gran público
SpaceShipOne (2004)
La administración Obama ha cancelado elProyecto ConstellationProyecto Constellation
Iniciativa para rotornar a la Luna y servir depuente para ir a Marte
Perfectamente pueden transcurrir otras dos décadasantes de que veamos seres humanos de nuevo en la Luna o en Marte
SONDAS QUE EXPLORAN EL SOLEN EL EXTREMO ULTRAVIOLETA
300 A 600 A300 A -600 A
ULYSES
SDO
STEREOSOHO SOLAR DINAMYCOBSERVATORY
TRANSBORDADOR ESPACIAL MISION STS-130MISION STS 130FEBRERO 9 AL 21
GEORGE ZAMKACOMANDANTE
COLOCAR MODULO TRANQUILITY Y CUPULAEN LA ISS
FUTURA EXPLORACION LUNARPROYECTO CONSTELACIONPROYECTO CONSTELACION
ARES I – ARES V – MODULOS ALTAIR Y ORION
PARADO POR BAJO PRESUPUESTO EN NASA