CICLO TEÓRICO DE LOS MOTORES COHETE.

CICLO TEÓRICO DE LOS MOTORES COHETE.
Entender los ciclos teóricos es muy importante en el diseño de los motores cohete, para este fin se procederá a explicar los ciclos teóricos de los motores cohete tanto sólidos como líquidos.
Ciclo teórico del cohete de combustible sólido.

En la siguiente imagen se presenta el ciclo teórico del motor cohete de combustible sólido en coordenadas de presión y volumen (p-v).

Al encenderse (ignición) el combustible del cohete, la presión de los productos de combustión se elevan casi instantáneamente de un punto de presión atmosférica, punto (p1), hasta una muy alta presión, punto (p2), en algunos tipos de cohetes esta presión, en el punto (p2), puede llegar hasta centenas de bares (se denomina bar a una unidad de presión equivalente a un millón de barias, aproximadamente igual a una atmósfera (1 Atm). Su símbolo es "bar". La palabra bar tiene su origen en báros, que en griego significa peso. Normalmente la presión atmosférica se da en milibares, y la presión normal al nivel del mar se considera igual a 1013,2 milibares. En física y disciplinas afines, la presión es una magnitud física que mide la fuerza por unidad de superficie, y sirve para caracterizar cuando se aplica una determinada fuerza resultante sobre una superficie); por este cambio repentino en las presiones entre los puntos (p1) y (p2), el proceso puede considerarse isócoro (Un proceso isocórico, también llamado proceso isométrico o isovolumétrico es un proceso en el cual el volumen permanece constante. Esto implica que el proceso no realiza trabajo en presión-volumen, es decir, todo el calor que transfiramos al sistema quedará en su energía interna. Si la cantidad de gas permanece constante, entonces el incremento de energía será proporcional al incremento de temperatura, en un diagrama (p-v), un proceso isocórico aparece como una línea vertical).
En cuanto al suministro de calor hacia los productos de la combustión puede considerarse u proceso isobárico del punto (p2) hasta el punto (p3) (Un proceso isobárico es un proceso que ocurre a presión constante. En él, el calor transferido a presión constante está relacionado con el resto de variables: Calor transferido, Energía Interna, Presión, Volumen. En un diagrama (p-v), un proceso isobárico aparece como una línea horizontal).
Luego los productos de la combustión se expanden adiabáticamente a través de la tobera (Se denomina expansión adiabática a un proceso en el cual un gas pasa de una presión mayor a otra inferior sin que tome o ceda calor al medio, realizando un trabajo sobre su entorno y bajando su temperatura, la cual no debe confundirse con el intercambio de calor que, por definición de proceso adiabático, es nulo, en un diagrama de (p-v), el proceso adiabático aparece como una curva), esta expansión es representada por la curva entre los punto (p3) y (p4).
El ciclo se cierra en un proceso isobárico, línea de los puntos (p4) hasta (p1), debido al enfriamiento de los productos de la combustión con el medio circundante al motor cohete.
Ciclo teórico del cohete de combustible líquido.

A la cámara de combustión (1), se envía combustible desde el tanque (2), y también se envía oxidante desde el tanque (3), utilizando las bombas (4) y (5) respectivamente. Los productos gaseosos resultantes son expulsados por la tobera de Laval (6), hacia el medio circundante.
En la siguiente figura se observa el ciclo teórico de un cohete de combustible líquido.

El combustible y el oxidante líquidos son introducidos en la cámara de combustión a una determinada presión en el punto (p2), he aquí la diferencia con el motor de combustible sólido, en este último se comprime tanto el oxidante como el combustible dentro de la cámara de combustión, a esto se le llama "comprimir al agente de transformación gaseoso"; mientras que en un motor de combustible líquido lo que se comprimen son los componentes líquidos de dicho agente. Es decir se comprimen los componentes de combustible y oxidante antes de ser ingresados a la cámara de combustión. Debido a que el líquido es considerado incompresible, la compresión de la mezcla de los componentes de combustión puede considerarse isócora, y como la densidad (En física, la densidad de una sustancia es una magnitud referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen), perteneciente a un líquido es mucho más elevada que la de los productos resultantes de la combustión (gases), el proceso isócora entre los puntos (p1- p2) de la gráfica (p-v), coincide prácticamente con el eje de las ordenadas; entre los puntos (p2 – p3), se tiene un proceso isobárico correspondiente al suministro de calor en la cámara de combustión; la expansión de los gases y residuos de la combustión tiene un proceso adiabático entre los puntos (p3 – p4); entre los puntos (p4 – (p1), se tiene un proceso isobárico por enfriamiento con el medio circundante.
Como se puede notar ambos ciclos teóricos son muy similares.
Ahora calcularemos el rendimiento térmico del ciclo teórico de un motor cohete de propulsante líquido.
Rendimiento térmico de un motor cohete de propulsante líquido.
El calor suministrado en el proceso isobárico entre los puntos (p2 – p3), esta dado por (q1) y en entalpías (Entalpía es una magnitud termodinámica, simbolizada con la letra (H), o (h), cuya variación expresa una medida de la cantidad de energía absorbida o cedida por un sistema termodinámico, o sea, la cantidad de energía que un sistema puede intercambiar con su entorno. En palabras más concretas, es una función de estado de la termodinámica donde la variación permite expresar la cantidad de calor puesto en juego durante una transformación, isobárica (es decir, a presión constante); durante el cual se puede recibir o aportar energía (por ejemplo la utilizada para un trabajo mecánico). En este sentido la entalpía es numéricamente igual al calor intercambiado con el ambiente exterior al sistema en cuestión). Así se tienen las siguientes ecuaciones:

Para la magnitud de (q2) se tiene la siguiente fórmula:

Se sabe que la expresión general del rendimiento térmico del ciclo es:

Donde E es la energía.
El rendimiento térmico o eficiencia de una máquina térmica es una magnitud de proceso y adimensional, definida como el cociente de la energía que deseamos obtener de dicha máquina y la energía que se debe transferir para su funcionamiento. Por tanto el motor térmico (motor térmico es una máquina térmica motora, i.e. una máquina térmica de motor, o un motor de tipo térmico. En definitiva, es algo de motor y de temperatura, en la cual la energía del fluido que atraviesa la máquina disminuye, obteniéndose energía mecánica. Transforma energía térmica en trabajo mecánico por medio del aprovechamiento del gradiente de temperatura entre una fuente de calor (foco caliente) y un sumidero de calor (foco frío). El calor se transfiere de la fuente al sumidero y, durante este proceso, algo del calor se convierte en trabajo por medio del aprovechamiento de las propiedades de un fluido de trabajo, usualmente un gas o un líquido), entonces se recibe un calor, Q_c, de un foco o fuente caliente, efectúa un trabajo, W, y debe ceder calor, Q_f, a un foco frío. Para que la energía se conserve debe cumplirse que Q_c = W + Q_f. El rendimiento es por lo tanto:

Donde se cumple que -0<η<1.
Nota: En el caso de un sistema termodinámico, el trabajo no es necesariamente de naturaleza puramente mecánica, ya que la energía intercambiada en las interacciones puede ser mecánica, eléctrica, magnética, química, térmica, etc. ..., por lo que no siempre podrá expresarse en la forma de trabajo mecánico. Para nuestro caso el trabajo W esta expresado en la variación térmico (calor específicamente).
Aplicando a nuestro caso entonces tenemos:

Ahora bien como se tienen dos tipos de calor generados y transmitidos: uno cuando inicia la combustión desde un punto bajo en calor a uno muy alto descrito por (q1), dentro de la cámara de combustión hasta el inicio de la tobera de Laval; y otro calor que va desde un punto muy alto a uno muy bajo, que va desde el inicio de la tobera hasta el medio circundante; representado por (q2); entonces se puede modificar la fórmula anterior a su símil de la siguiente manera: primero se toma el trabajo generado por las bombas del combustible y el oxidante respectivamente que sería (h2 – h1), pues va desde el calor del punto (1) al punto (2), para ambos casos; entiéndase que el trabajo referido en este punto es termodinámico, por ello se lo calcula como la variación de calor en esos puntos. Segundo, luego calculamos el trabajo generado entre el inicio de la combustión y su punto más alto de la misma antes de entrar en la tobera de Laval, esto es igual a (h3 – h1), debido a que inicia el calor en el punto (1) y va hasta el punto (3). Tercero, ahora se mide el trabajo generado entre el inicio de la tobera de Laval y el punto de inicio con el medio circundante, este sería (h3 – h4), debido a que inicia en el punto (3) que es el inicio de la tobera de Laval hasta el punto (4) que es el inicio de contacto con el medio circundante.
Con lo explicado anteriormente se entiende que el trabajo en los puntos (1) y (2) o sus equivalentes en calor que son (h1) y la (h2) equivalen al cálculo (h2 – h1) cada uno; y que el trabajo en los puntos (3) y (4) o sus equivalentes en calor (h3) y la (h4) son calculados por (h3 – h1) y (h3 – h4) respectivamente, entonces se puede formar la siguiente ecuación reemplazando los valores obtenidos en la ecuación (n1), así:

Recordar que (h2 – h1), es el equivalente al trabajo que gastan las bombas de combustión y oxidante, para aumentar la presión de los componentes líquidos de la mezcla del propelante en el proceso isócoro entre los punto (1 – 2)
Si recordamos que el calor específico de un sistema es una magnitud física que se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodinámico para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius), en general, el valor del calor específico depende de dicha temperatura inicial; el calor específico es representada por (c), la fórmula simple, tomando como supuestos que el intercambio de calor es constante se puede obtener la siguiente expresión:

Si (c) es medido en entalpías en un punto específico, entonces (Q) que también puede ser medido en entalpías puede ser hallada en ese punto, mediante la variación de la fórmula anterior a la siguiente:

Con esta forma entonces podemos decir que (Q) puede ser medida en entalpías y (c) también puede ser medida en entalpías, por tanto podríamos afirmar que la fórmula anterior podría escribirse de la siguiente manera:

Debemos tener en cuenta que el propergol que es la sustancia energética usada para impulsar un motor cohete, es la mezcla en este caso de combustible líquido y un oxidante líquido, por lo tanto se puede decir que una unidad de masa de propergol es la suma de la masa del combustible y de la masa del oxidante, así:

Ahora entonces podemos afirmar que el calor suministrado a una unidad de propergol esta dado por la suma de calor suministrado por el combustible más el calor suministrado por el oxidante así:

Si deseamos averiguar la cantidad de energía sumini strada en los puntos (1) y (2) y aplicando las anteriores fórmulas se tienes lo siguiente:


Los subíndices (1) y (2), indican que las medidas son tomadas en esos puntos (1 y 2). Donde (Comb) y (Oxid) son subíndices que refieren respectivamente a 'combustible y oxidante', y 'm' es una fracción en masa del combustible presente en la mezcla del propergol.
Con este análisis podemos darnos cuenta que la diferencia de entalpías (h2 – h1), representa al trabajo que consumen las bombas del combustible y el oxidante para aumentar la presión de los componentes líquidos de la mezcla del propergol en el proceso isócoro (1 – 2).
Como se puede observar los volúmenes y calores específicos del combustible y el oxidante líquidos son my pequeños en comparación con la cantidad de calor que se desprende al arder el propergol, entonces el trabajo que se invierte en comprimirlos es despreciable.
Entonces el rendimiento térmico del ciclo del motor cohete de propergol líquido se puede escribir así:

Debemos notar que la diferencia de entalpías (h3 – h4), se transforma en energía cinética debido a que los productos de la combustión son expulsados por la tobera de Laval, entonces se obtiene:

Donde: 'Ec' es la energía cinética, 'm' es la masa del sistema y 'v' es la velocidad con que viaja la masa del sistema.
Aplicando se obtiene:

Debemos notar que los subíndices (3) y (4) indican que las mediciones se realizan en los puntos (3-4), además debemos notar que la masa es considerada invariable y por tanto es la misma en ambos puntos y se puede anular para simplificar los cálculos; ahora bien la velocidad de esta masa no es constante, habiendo así una variación de velocidades tanto en el punto (3) como en el punto (4), pero esta variación de velocidad en la entrada de la tobera de Laval es muy pequeña se la puede despreciar pudiendo entonces llegar a la expresión siguiente:

Si cambiamos el símbolo de la velocidad de las partículas que salen por la tobera de Laval de (v) a (Ve), y reemplazamos la ecuación anterior en la ecuación del rendimiento térmico obtenida anteriormente entonces se puede llegar a la siguiente igualdad:

Para finalizar, solamente diré que comprendiendo los ciclos teóricos de los cohetes podremos realizar diseños mucho más eficientes.
Bibliografía.
· Principios de cohetería, Gustavo Ordóñez Cárdenas, Tomo I.
· Armas secretas alemanas. Brian Ford, Editorial San Martín.
· Historia de la astronáutica. Ediciones Riego.
· Wikipedia, la enciclopedia libre.

INTRODUCCION A LA COHETERIA. HISTORIA DEL COHETE.

Historia del desarrollo del cohete.
No se puede saber exactamente en qué tiempo se inventó el motor cohete, ya que su registro se pierde entre la antiguas civilizaciones del Extremo Oriente. Se piensa que fue desarrollado inicialmente a partir de las "flechas incendiarias o cabezas de dragón voladoras", las cuales contenían una mezcla pirotécnica con pólvora negra (56,2% de salitre, 31.8% de carbón vegetal y 12% de azufre).

En un manuscrito chino, se manifiesta que los cohetes fueron usados en la guerra como en la defensa de la ciudad Pien-King capital de la provincia china Ho-Nan, en el asedio de 1232 por las hordas de Ogodei hijo de Genghis Kan.

Los conocimientos de estos cohetes de pólvora fueron difundidos rápidamente en Europa, apareciendo así el tratado en latín "Liber ignium" de Marcus Graechus en el cual son descritas las mezclas de materias explosivas e incendiarias de los cohetes de pólvora. Este tratado fue estudiado por Roger Bacón dando a conocer en 1260 una perfeccionada fórmula de la pólvora, permitiendo a los cohetes alcanzar mayores distancias.
Los cuerpos expedicionarios británicos en 1799 son tomados por sorpresa por los combatientes indios del príncipe Haidar Ali al ser atacados por su ejército regular de 1200 lanzadores de cohetes.
El capitán inglés William Congrave, responsable del arsenal de Woolwich, estudió los cohetes y empezó a producirlos en cantidades y cuyos alcances llegaban a superar los 2000 metros, pasando así al servicio del ejército inglés.
Los cohetes de pólvora se usaron en el ataque naval a la ciudad de Boulonge en Francia en 1805, a la ciudad de Dancing en 1806 y a Copenhague en 1807 permitiendo así la incorporación de estos artefactos a la mayoría de los arsenales europeos.

En la independencia americana se utilizaron cohetes de pólvora para bombardear ciudades como Washington, Baltimore, entre otras.
Los generales rusos Alexandro Zasiadko y Konstantin Konsatantinov, se ocuparón de perfeccionarlos y frabricarlos en serie entre 1817 y 1871, naciendo así la publicación del libro titulado "El cohete militar", que relata el estudio y utilización de los cohetes, este libro pronto pasaría a ser traducido en varios idiomas y ser difundido entre las altas esferas militares.
Estos cohetes de pólvora también son utilizados en las campañas contra los turcos entre 1828 y 1829 teniendo un gran éxito.
Pero el rápido desarrollo de las armas de fuego convencionales haría caer en desuso a los cohetes para los finales del siglo XIX, quedando así arrinconado en los arsenales hasta la Segunda Guerra Mundial.
Es precisamente en la Segunda Guerra Mundial donde llega a su madurez el cohete siendo más potente, eficaz y aterrador. Los norteamericanos hicieron uso del cohete antitanque Bazooka contra los vehículos alemanes. Los rusos emplearon el cohete Katiushka (pequeña catalina), y los alemanes utilizaron los antitanque Panzerfaust.
Así también los alemanes crean el cohete V-2 el cual fue desarrollado en el Centro de Investigación de Cohetes de Peenemunde cerca del río Oder en la frontera de Alemania y Polonia, este centro tuvo un coste de más de 120 millones de dólares y trabajaban allí unos 2000 científicos, el director fue el capitán Walter Dornberger en cuyo grupo de genios científicos se encontraba el joven Wernher von Braun quién llegaría a ser el cerebro del centro.
El primer cohete producido fue el Aggregate -1 (A-1), de 300 Kg. de empuje, usando alcohol y oxígeno líquido. Luego se vio nacer al A-2 que alcanzó alturas de mas de 1830 metros. Así nace en 1937 el A-3 con un empuje de 1360 Kg. usando oxígeno líquido y alcohol, cada cohete llegaba a medir 6 metros de longitud y a pesar unos 745 Kg. Luego nacería el A-4 que en 1938 sería lanzado en el Báltico llegando a alcanzar una altura de 10 Km. Con modificaciones posteriores de este último se llegó en junio de 1942 al V-2. Este tenía una longitud de 14,05 metros y un peso aproximado de 12 toneladas funcionaba con alcohol etílico (75%) y oxígeno líquido (25%), podía sobrepasar la barrera del sonido alcanzando mas de 80 Km. De altura y cubriendo distancia de mas de 191 Km. Era capaz de quemar combustible a una velocidad de 127,4 Kg. De propulsante por segundo, alcanzado un empuje de 26 000 Kg. Obteniendo aceleraciones de 8g.

Bibliografía.

• Principios de cohetería, Gustavo Ordóñez Cárdenas, Tomo I.
  
• Armas secretas alemanas. Brian Ford, Editorial San Martín.
  
• Historia de la astronáutica. Ediciones Riego.
  
• Wikipedia, la enciclopedia libre.

LA TERCERA LEY DE NEWTON. BASE DE LA COHETERIA.

Tercera ley de Newton.

La tercera ley de Newton.
La tercera ley de Newton dice que a toda acción se opone una reacción de igual magnitud pero de sentido contrario, esta ley es formulada por Sir Isaac Newton en 1687.

En un trabajo realizado por Gravesande, en sus escritos titulado "Filosofía de la Naturaleza", en el apartado titulado "Introducción a la filosofía de Sir Isaac Newton", se muestra una ilustración de un carro propulsado por la reacción de una caldera, este gráfico es ampliamente conocido como el "carro de Newton", debido a que muestra la regulación del empuje conseguido por la variación de la sección de la tobera de escape.

En el reino animal, los calamares han empleado esta ley de newton para desplazarse por reacción a chorro.

Las ruedas giratorias de los fuegos artificiales son otro ejemplo de la tercera ley de Newton, dado que los componentes que se queman a presión y la velocidad de los gases con que salen por la zona de escape del cohete forman una fuerza que impulsa al cohete en sentido contrario a la dirección de salida de esta fuerza.

Hero (120-130 a.c), filósofo de Alejandría, construyó un aparato que es considerado como el primer aparato de conversión de la energía de presión en energía mecánica, convirtiéndose de esta manera en la más antigua demostración humana del principio de acción y reacción. Esta máquina consiste en una esfera hueca unida por ambos lados de su diámetro por dos soportes, uno de los cuales era hueco que servía para conducir, hacia la esfera, vapor de agua procedente de una caldera expuesta al fuego que se encontraba en la parte baja de la máquina; en su plano perpendicular al eje de giro están puestas diametralmente dos toberas que servían de escape del vapor, haciendo que este empuje a la espera en dirección tangencial, lo cual producía el movimiento de la misma sobre su eje en sentido contrario a la dirección de salida del vapor.

La tercera ley de Newton se puede formular de la siguiente forma:

Tenemos una fuerza (F) de acción producida por un cuerpo de masa (m1), que va del punto (1) al punto (2), que es ejercida sobre otro cuerpo de masa (m2), entonces resulta que existe otra fuerza de reacción que va desde el punto (2) al punto (1) pero en sentido contrario.
 

Bibliografía.

    Principios de cohetería, Gustavo Ordóñez Cárdenas, Tomo I.

    Armas secretas alemanas. Brian Ford, Editorial San Martín.

    Historia de la astronáutica. Ediciones Riego.

    Wikipedia, la enciclopedia libre.

INTRODUCCION A LA COHETERIA. GRANDES PIONEROS.

Cuenta la leyenda que, a finales del siglo XIV, un funcionario chino de espíritu aventurero llamado Hoo Wan se hizo construir un vehículo volador impulsado por cohetes de pólvora. Al atardecer de un apacible día de primavera se sentó en el asiento de cuero de la máquina, sobre la que se habían atado 47 cohetes y manteniendo sujetas con sus manos unas cometas dio orden a uno de sus siervos de encender la mecha del conjunto pirotécnico.

Entre una nube de humo blanco y con un agudo silbido el personaje de la historia ascendió hacia el cielo y desapareció en el horizonte en medio de una gran explosión de fuegos multicolores. Sus vecinos solamente encontraron a la mañana siguiente astillas de bambú y pedacitos de cartón, pero ni rastro del señor feudal. Es posible que todo ello sea tan solo una leyenda, pero es la primera referencia que se tiene de un intento de viaje ayudado por cohetes.

Rebuscando entre las enmohecidas páginas de la historia más reciente encontramos las biografías de un puñado de personajes notables por sus aportaciones al desarrollo de los viajes atmosféricos e interplanetarios.

Hablamos de los Montgolfier, Tsiolkovsky, Goddard, Oberth y Paulet solo por decir algunos.

Montgolfier

Parece ser que la primera ascensión de un objeto inanimado en el aire se debe a los hermanos Esteban y José Montgolfier, fabricantes de papel pintado en la ciudad francesa de Annonay, en donde el 5 de junio de 1783 hicieron volar un globo, de tela forrada de papel de 36 metros de circunferencia y 250 kilogramos de peso, abierto por debajo, que llenaron de aire caliente quemando sobre el suelo papel, lana y paja mojada.

Tsiolkovsky

Si el vuelo era posible quizás también lo fuesen los viajes interplanetarios, pero para esto se habría de esperar al nuevo siglo y el impulso de personas como Tsiolkovsky. El 17 de septiembre de 1857 nacía en el pueblo ruso de Ijevskoe, en el seno de una familia de 17 hermanos, Konstantin Eduardovitch Tsiolkovsky. Este maestro de escuela de formación autodidacta, influenciado por los relatos de Julio Verne, dedicó su vida al estudio de las condiciones que deberían cumplir las naves tripuladas para viajar al espacio exterior. En 1897 construyó el primer túnel de viento ruso, para el estudio de los planeadores, maquinas a las que también dedicó mucho tiempo. Publicó a lo largo de su vida más de 500 trabajos, entre los que destaca La investigación del espacio interplanetario mediante el uso de cohetes, editado en 1903, año en el que los hermanos Wright realizaron el primer vuelo en un avión propulsado por un motor de explosión. En este artículo incluyó la fórmula que permite calcular la velocidad final de un cohete y que se conoce como formula de Tsiolkovsky.

Tsiolkovsky teorizó asimismo sobre las condiciones de vida en ausencia de gravedad, el uso de cohetes de combustibles líquidos utilizando oxígeno e hidrógeno, el uso de giroscopios y motores orientables y los cohetes de varias etapas. Sus cálculos fueron precisos y de esta forma determinó que la velocidad de escape de la Tierra era de 8 kilómetros por segundo. Murió en 1935, evitando de este modo ser testigo de los horrores de la Segunda Guerra Mundial.

Goddard

En Worcester, Massachusetts, nació el 5 de octubre de 1882, otro gran investigador de los vehículos impulsados por cohetes, Robert Hutchings Goddard. Desde niño se sintió atraído por los relatos de ciencia ficción, recordaba ya mayor, con especial cariño, La guerra de los mundos de H.G. Wells y De la tierra a la luna de Julio Verne.

En 1908 se graduó en el Instituto Politécnico de Worcester, obteniendo el doctorado de física en la universidad de Clark en 1911, en donde comenzó a impartir clases.

Durante su época de estudiante en la universidad de Clark en 1909, Goddard comenzó a hacer cálculos detallados sobre los motores de combustible líquido.

A partir de 1914 comienza a registrar y patentar diferentes diseños de elementos del motor cohete, tales como inyectores de combustible y cámaras de combustión. Asimismo se inicia en la experimentación con cohetes de pólvora con los que alcanzó alturas de hasta 140 metros. En 1917 solicita y le es concedida una ayuda de 5.000 dólares del Smithsonian Institut, pasando a colaborar con el ejercito estadounidense para el que diseña un lanzacohetes similar al lanzagranadas de la Segunda Guerra Mundial conocido como Bazoka.

A partir de 1920 Goddard trabaja para la oficina de la marina con el objetivo de diseñar cohetes perforantes y propulsores de cargas de profundidad.

Una vez acabado el trabajo para el ejército en el periodo de entre guerras se volcó de nuevo en la construcción de un motor cohete de oxígeno líquido y gasolina, que dispusiera de un sistema de guiado estable. Antes de 1924, Goddard había desarrollado y probado una bomba y un motor de oxígeno líquido. La unidad, sin embargo, era demasiado pequeña para ser empleada con un fin práctico. Tras las necesarias modificaciones, el 16 de marzo de 1926 Goddard lanzó un cohete de 270 centímetros de largo que tan solo alcanzó una altura de 15 metros con una velocidad media de 96 kilómetros por hora. El cohete permaneció en el aire dos segundos y medio y voló una distancia en horizontal de 51 metros. Estos pobres resultados no consiguieron decepcionarlo y posteriormente desarrolló sistemas de encendido eléctricos y mediante cargas de pólvora y cámaras de combustión de inyectores múltiples. También situó una cámara fotográfica para registrar las medidas de los instrumentos instalados a bordo de sus cohetes, recuperando el cohete mediante un paracaídas. Por

todos estos trabajos recibió el apoyo de Charles A. Lindbergh, que había cruzado el Atlántico en avión en solitario, y también un fondo de 50.000 dólares de la fundación Guggenheim.

Posteriormente, las pruebas estáticas del motor realizadas en el nuevo centro de operaciones de Roswell proporcionaron un empuje máximo de 133 kilogramos durante unos 20 segundos, con una velocidad de los gases a la salida de la tobera de cerca de 1.400 metros por segundo. El primer lanzamiento de este tipo de cohete de 3 metros de largo y 27 centímetros de diámetro, se realizó el 30 de diciembre de 1930. El cohete llegó a subir a una altura de 560 metros a una velocidad de 223 metros por segundo. En este cohete se empleó un nuevo tipo de depósito presurizado con un gas inerte, tanto para el oxígeno líquido como para la gasolina.

Durante la Segunda Guerra Mundial volvió a trabajar para el ejercito en el desarrollo de cohetes para el apoyo al despegue de los aviones en pistas cortas o con sobrecarga, los denominados cohetes JATO. Goddard murió en Baltimore, Maryland el 10 de agosto de 1945. En reconocimiento a su labor la NASA inauguró el 1 de mayo de 1959 el centro de investigación Goddard Space Flight Center situado en Greenbelt, Maryland.

Oberth

Otra aportación europea al desarrollo de los motores cohete vino de la mano de Hermann Oberth que nació el 25 de junio de 1894 en Hermannstadt, Transylvania, Rumania, en el seno de una familia de origen alemán. Como Goddard, Oberth era un niño que leía a Julio Verne y que se entusiasmó con la posibilidad de realizar vuelos espaciales.

Oberth creció en un ambiente académico, y se graduó como maestro, comenzando a trabajar como profesor en Transylvania. Sus investigaciones teóricas relacionados con los cohetes los inició estudiando el principio mecánico de la reacción. Durante la Primera Guerra Mundial propuso al departamento alemán de la guerra el desarrollo de cohetes de largo alcance aprovisionados de combustible líquido para bombardear las ciudades enemigas, pero la idea fue rechazada por los militares alemanes. Varios años más tarde Oberth conoció la existencia de los trabajos de Goddard y parece ser que le escribió una carta proponiéndole trabajar conjuntamente pero el americano, que era de naturaleza reservada, no aceptó. En sus libros posteriores Oberth insistía en que sus ideas no eran una simple copia de las de Goddard, quizás porque se sabía en gran parte influenciado por él.

Partiendo del principio de que un cohete podría elevar una carga útil a una órbita terrestre siempre que pudiese hacerlo a una velocidad suficientemente grande, Oberth comenzó a experimentar con motores cohete. Diseñó un cohete al que denominó "Modell B" y que debía funcionar con una mezcla de alcohol y de hidrógeno como combustible, pero que no se llegó a construir.

Mientras tanto, el director de cine Fritz Lang le contrató para que construyese un cohete para promocionar la película que estaba realizando: "Frau Im Mond" (Una muchacha en la luna). Ayudado por el joven científico Wernher von Braun, construyó y probó estáticamente el 23 de julio de 1930 un pequeño motor cohete. Pero no consiguió ponerlo a punto para la película, abandonando el proyecto y retornando a su trabajo de profesor en Transylvania. En los años que siguieron a la Segunda Guerra Mundial Oberth se trasladó a los Estados Unidos para trabajar con Wernher von Braun en el desarrollo de un misil balístico para el ejercito, hasta que le informaron de que perdería su pensión alemana si permanecía en América demasiado tiempo, razón por la que volvió a Alemania en donde continuó escribiendo libros sobre cohetes y viajes espaciales que tuvieron una gran influencia sobre multitud de jóvenes científicos.

Sergéi Pávlovich Koroliov

(12 de enero 1907 – 14 de enero de 1966) Este ucraniano fue ingeniero y diseñador de cohetes en los inicios de la carrera espacial de la antigua Unión Soviética allá por el año 1956. Supervisó los programas Sputnik y Vostok, llegando incluso a realizar los preparativos para poner al primer hombre en órbita. Fue figura clave en el desarrollo del programa de misiles balísticos ICBM soviético. Uno de sus logros que pararán a los anales de la historia sería la puesta en órbita del primer satélite Sputnik en 1957. Conocido entre sus colegas como “El diseñador jefe”, pasó seis años prisionero en un Gulag siberiano debido a las purgas estalinistas de 1938. Se le considera el homólogo contemporáneo al también diseñador de cohetes alemán Verner Von Braun. Falleció repentinamente a los 59 años de edad debido a problemas de salud originados por su estancia en Siberia.

Wernher Magnus Maximilian Freiherr von Braun

(23 de marzo de 1912 – 16 de junio de 1977) Fue ingeniero y diseñador de cohetes para el ejército alemán durante la Segunda Guerra Mundial. Diseñó, entre otros, los famosos cohetes-bomba V2. Al finalizar la guerra en 1945, fue uno de los hombres más buscados, y finalmente “capturado” por los americanos durante el reparto de Alemania. Fue llevado a Estados Unidos donde se nacionalizó como americano. Posteriormente, y bajo la atenta vigilancia de los Servicios secretos americanos, se incorporó al programa espacial Apolo de la recién fundada NASA, donde desarrolló el cohete Saturno V que llevó en julio de 1969 al primer hombre a la Luna. Finalmente llegó a ser Director de la NASA.

Pedro Paulet Mostajo.

Pionero de la Era Espacial nació en Tiabaya, Arequipa, Perú el 2 de julio de 1874, sus padres fueron Pedro Paulet y Antonia Mostajo y Quiroz. Desde pequeño se interesa por los juegos artificiales que iluminan el cielo Arequipeño los días de fiesta y a los 12 años el mismo lanza ingenuos y experimentales cohetes compuestos con carrizos llenos de pólvora. A los 15 años, con la ayuda de pirotécnicos del lugar construye cohetes con cámaras impulsoras mas largas, y de mayor alcance. A los 17 años ingresa a la Universidad de San Agustín y se matricula en la facultad de letras y en la de ciencias, egresando de ambas con el grado de bachiller. El gobierno le otorga una beca para seguir estudios en París, donde se matricula en la Sorbona para estudiar ingeniería, aquí asiste a los cursos dictados por el prominente sabio francés Profesor Marcelin Berthelot. Junto a sus estudios de ingeniería, también asistió como alumno libre a la Escuela de Artes Bellas y Decorativas de París, donde estudió arquitectura. Al término de sus estudios trabaja como corresponsal de los diarios franceses Le Fígaro y La Petite Republique lo que le permite viajar por Europa, África y Asía Menor. Pedro Paulet descubrió las ventajas del combustible líquido para la propulsión de cohetes y en 1895 diseño, construyó y probó el primer motor a propulsión de la historia, el “Motor Paulet” de reacción. En 1900 diseña el sistema “Girándula” de propulsión y en 1902 diseñó y construyó el “Avión Torpedo”, el que era propulsado por una batería de cohetes, montados en una ala pivotante que le permitía despegues verticales, después de lo cual giraban hacia atrás para impulsarlo en vuelo horizontal, anticipándose por lo menos en medio siglo al diseño de los primeros aviones de despegue vertical (V-STOL) de uso práctico, como el Harrier británico.

Pedro Paulet compartió la ciencia con la diplomacia, en 1900 el gobierno peruano lo nombra Adjunto al Comisariato de la Exposición Universal de París, diseñando y construyendo un pabellón peruano, lo que le vale una condecoración del gobierno francés como Oficial de Instrucción Pública. Seis meses después inicia su carrera diplomática como Canciller del Consulado peruano en París. En 1902 fue nombrado Cónsul de Perú en Amberes.

En 1904 es llamado desde el Perú par fundar la Escuela de Artes y Oficios de Lima, que dirigió por 6 años. En 1911 regresa a Europa donde contrae matrimonio con la dama belga Louise Wilquet. En 1932 es nombrado Cónsul General en Yokohama, Japón. Mientras ejerció este cargo, se compenetró con el modelo económico japonés, a raíz de lo cual publicó un libro titulado El Japón moderno y sus bases económicas. También escribió una minuciosa guía de ésta ciudad japonesa y una serie de informes para la cancillería peruana, que incluían propuestas para el desarrollo del Perú, inspiradas en el modelo económico japonés. En 1935 el gobierno peruano lo llama para organizar y dirigir el Departamento Comercial de la Cancillería en Lima. En 1941 es enviado en servicio diplomático a Buenos Aires, donde muere el 30 de Enero de 1945.

Pedro Paulet está reconocido como un innegable pionero de la Era Espacial. El ex director de la NASA, y director del programa Saturno V, Wernher von Braun, escribe en su libro Historia Mundial de la Astronáutica: “Pedro Paulet, en esos años (1900), estando en París, experimentó con su pequeño motor de dos y medio kilos de peso y logró un centenar de kilogramos de fuerza. Por este hecho, Paulet debe ser considerado como el pionero del motor a propulsión de combustible líquido”. Es más, en su libro Historia de la Cohetería y los Viajes Espaciales, Von Braun reconoce que : “con su esfuerzo, Paulet ayudó a que el hombre abordara la Luna”.

El científico ruso Boris Scherschevsky, en su libro El cohete para transporte y vuelo, escrito en 1958, reconoce que: “el advenimiento de la era espacial se hizo realidad con el desarrollo del motor a propulsión y de la nave espacial diseñada y construida por el peruano Pedro Paulet entre 1899 y 1903”.

Cronología.

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Bibliografía.

    Principios de cohetería, Gustavo Ordóñez Cárdenas, Tomo I.

    Armas secretas alemanas. Brian Ford, Editorial San Martín.

    Historia de la astronáutica. Ediciones Riego.

    Wikipedia, la enciclopedia libre.