Astronàutica

Archiu:Hubble Space Telescope over Earth (during the STS-109 mission).jpg

Astronáutica

La astronáutica és la teoria i pràctica de la navegació més allà de la atmòsfera terrestre, és dir en el espai exterior, per part d'objectes artificials, ya siguen tripulats o no. Es fonamenta en l'estudi de les trayectòries, navegació, exploració i supervivència humana en el espai exterior. Comprén el disseny i construcció dels vehículs espacials i els llançadors que hauran de posar-los en òrbita, o dur-los fins a uns atres planetes, satèlits naturals, asteroides, cometes o atres llocs del cosmos.

Es tracta d'una branca àmplia i de gran complexitat, per les condicions difícils baix les que deuen funcionar els aparats que es dissenyen. En la astronáutica colaboren diverses especialitats científiques i tecnològiques, com la astronomia, matemàtiques, física, cohetería, robòtica, electrònica, computació, bioingeniería, medicina o ciència de materials. La astronáutica, en combinació en la astronomia i la astrofísica, ha originat i impulsat noves disciplines científiques com la astrodinámica, la astrogeofísica o la astroquímica.

Història

La primera menció d'un vol de tipo astronáutico està consignat en el mit grec de Ícaro, el pare del qual Dédalo li va fabricar unes ales de plomes unides per cera per a escapar de Creta. Ícaro va tindre la temeritat de volar en direcció al Sol, pagant en la seua vida l'extrema curiositat, al derretirse la cera que unia les seues ales. Cyrano de Bergerac en la seua Història còmica d'un viage a la Lluna (1650) descriu per primera volta l'us d'un sistema compost d'eixides de pólvora capaç d'elevar una nau en direcció a la Lluna. La Astronáutica va rebre un nou impuls en l'obra de Juliol Verne De la Terra a la Lluna (1866) que l'autor descriu, en poc rigor científic, un viage a la Lluna per mig d'un sistema balístic. L'obra de Verne va estimular l'interés per la Astronáutica i va donar orige al prolífic gènero lliterari de la ciència ficció, la qual té en els viages astronáuticos una inagotable font d'inspiració.

A finals de el Plantilla:SIGLE, una série d'ingeniers i científics en distintes parts del món varen centrar els seus esforços en dissenyar ingenis propulsivos, establint les bases teòriques i pràctiques de la astronáutica actual. Entre ells destaquen l'ingenier peruà Pedro Paulet (1874-1945), el científic rus Konstantín Tsiolkovski (1857-1935), l'ingenier nortamericà Robert Goddard (1882-1945) i el físic rumà Hermann Oberth (1894-1989).

En l'any 1927 es va fundar en la ciutat polaca de Breslavia la Societat Astronáutica, que va ser freqüentada per Hermann Oberth i Werner von Braun, entre uns atres. Un bot significatiu en el desenroll de la Astronáutica va ser la fabricació i utilisació per a fins militars, per obra dels nazis, de les eixides V2, que serien el model tecnològic que usarien els soviètics i els nortamericans per als seus propis ingenis espacials en la década següent, despuix de la Segona Guerra Mundial.

Durant la década de 1950, Estats Units i la Unió Soviètica varen competir per posar en òrbita el primer satèlit artificial. El 4 d'octubre de 1957, els soviètics varen llançar el Sputnik 1, fita que marca el començ de la astronáutica pràctica. La carrera espacial desencadenada entre les dos superpotencia va propugnar atres fites rellevants com l'arribada del ser humà al espai, conseguida pel cosmonauta soviètic Yuri Gagarin en 1961, o l'arribada del ser humà a la Lluna, conseguida pels astronautes nortamericans de la missió Apolo 11 Neil Armstrong i Buzz Aldrin, en 1969.

Cronologia

Artícul principal → Anexe:Cronologia de la Astronáutica.

Primers llançaments, per país

País	Data	Fita
Archiu:Flag of Alemània.png	20 de juny de 1944	Eixida V2, realisant el primer vol suborbital de l'Història.
Archiu:Flag of Unió Soviètica.png	4 d'octubre de 1957	Eixida R-7, en el llançament del Sputnik 1.
	31 de giner de 1958	Eixida Jupiter C, en el llançament del Explorer 1.
Archiu:Flag of França.png	26 de novembre de 1965	Eixida Diamant, en el llançament del Asterix A1.
	19 de juliol de 1969	Eixida INTA-255, en un vol suborbital.
Archiu:Flag of Japó.png	11 de febrer de 1970	Eixida L-4S, en el llançament del Ohsumi.
Archiu:Flag of China.png	24 d'abril de 1970	Eixida Llarga Marcha 1, en el llançament del DFH 1.
Archiu:Flag of Regne Unit.png	28 d'octubre de 1971	Eixida Black Arrow, en el llançament del Prospere X-3.
Archiu:Flag of Índia.png	18 de juliol de 1980	Eixida SLV, en el llançament del Rohini RS-1.
Archiu:Flag of Brasil.png	02 d'abril de 1993	Eixida VS-40, en un vol suborbital.
Archiu:Flag of Ucrània.png	21 d'abril de 1999	Eixida Dnepr-1, en el llançament d'UoSAT-12.
Archiu:Flag of Argentina.png	6 de juny de 2007	Eixida Tronador I, en un vol suborbital de demostració.

Disseny de vehículs espacials

Tot disseny d'un ingeni espacial deu prendre en conte el mig en que es desplaça, ya siga la atmòsfera o el buit del espai exterior; el fi per al que es dissenya, be siga transport de càrrega o sers humans, investigació científica, comunicacions, militar; el sistema de propulsió ideat junt en els propelentes amprats; i les forces gravitatorias que rigen les trayectòries orbitales.

Classificació dels vehículs espacials

Sobre el segon aspecte (utilitat) els ingenis espacials solen classificar-se en satèlits artificials, quan orbitan la Terra en funció d'alguna utilitat específica, com va ser per eixemple el satèlit rus Sputnik I, primer objecte orbital lloc per l'home en l'espai, en astronaves, quan estan tripulades per a lo manco una persona i disponen de propulsante propi que els permet maniobrar en l'espai i/o en l'atmòsfera, com per eixemple els trasbordadores, o com varen ser els mòduls del programa nortamericà Apolo, sondes espacials, quan les naus estan destinades a l'investigació en direcció a l'espai profunt, siga en demanda dels cossos celests del Sistema Solar o fòra d'ell, com per eixemple les sondes del programa Viking, de la NASA, destinades a explorar Mart, i les estacions espacials, complexos orbitales entorn a la Terra que poden albergar un número major d'ocupants i en mijos de supervivència que els permeten llargues estadías, com per eixemple l'estació soviètica Salyut 1.

Materials de fabricació

El disseny deu contemplar una estructura capaç de resistir les acceleració, l'impacte dels micrometeoritos i l'acció dels vents solars, forces capaces de desestabilisar qualsevol dels sistemes de les naus, inclusivament de provocar la seua inutilización parcial o destrucció total. Esta estructura està conformada per certs materials dotats de propietats que li permet enfrontar els rigors de l'envolament, la navegació i el reingrés. Per mig d'alvançats programes informàtics, els dissenyadors solen simular les condicions i tensions que deuran soportar els materials i elements que conformaran els diversos aparats espacials.

Els materials complixen en elevats estàndarts de resistència a l'impacte de micrometeoritos, de gran capacitat refractaria del calor, capaces de resistir les enormes pressions i vibracions que significa l'envolament, l'acceleració o el frenat, absorbents al màxim possible de les mortals radiacions espacials, pero al mateix temps capaces de captar la energia lumínica per mig de la seua aplicació en els panels solars. No obstant, els materials deuen complir en la llimitació que impon l'us dels combustibles químics tradicionals, que exigixen naus en la menor massa possible: a menor massa de la nau, menor despesa de combustible i majors possibilitats de realisar viages llarcs en tornada inclosa (el cas de les astronaves); a major massa, majors despeses i menors possibilitats de realisar lo anterior. Per eixemple, la gran massa dels transbordadors de la NASA els impedix realisar vols extraorbitales (p.ej. d'exploració llunar) ya que les seues reserves de combustible són llimitades. Per lo tant, l'ideal és que els materials utilisats procuren el màxim de resistència, solidea estructural i funcionalitat, pero en aforro en tot lo possible de massa. El disseny de les naus que deuen treballar en ambients molt hostils, en condicions extremes de calor, fret o pressió, deuen contar en una tecnologia que les faça soportar-les. Per eixemple, les sondes espacials soviètiques de nom Venera, que varen explorar Venus a partir de 1961, contemplaven en el seu disseny materials capaços de resistir temperatures que derretían el plom, podent operar per algunes hores en la superfície venusiana.

Morfologia de les naus espacials

Les naus espacials travessen el mig atmosfèric tant en el llançament com en la reentrada, sempre que el astre en qüestió estiga dotat d'atmòsfera. Per a conseguir-ho, han d'adoptar una forma favorable a la aerodinàmica d'un i un atre event. Els estabilisadors, superfícies de mando, escuts tèrmics i sistemes de frenat per paracaigudes són utilisats per a l'orientació en un mig gaseós i per a preservar l'integritat de la nau a altes velocitats.

Si les naus han de desplaçar-se solament en el espai exterior, la seua forma no té l'obligació d'adoptar elements aerodinàmics, puix en absència d'aire eixos elements són inútils. Per a reorientar i redirigir els aparats, s'ampren sistemes de control de reacció, motors eixida optimisats per al buit i maniobres d'assistència gravitatoria, utilisant als propis astres. Les estacions espacials constituïxen un bon eixemple de la varietat de formes en els ingenis espacials, ya que prescindixen totalment d'elements aerodinàmics, puix la seua funció no és navegar en l'atmòsfera, sino exclusivament en l'espai.

Per una atra part, l'utilitat que se li assigne a una nau espacial condicionarà la seua morfologia, la seua massa i el seu tamany. Per eixemple, la variació en les formes, massa i tamanys que tenen els satèlits és enorme, comprenent des de la forma absolutament esfèrica (com el satèlit nortamericà Explorer IX, llançat en febrer de 1961 i de sol 6 kg de massa) fins a formes cilíndriques, còniques, estrelades, etc. Més condicionada pot resultar la morfologia dels diversos tipos de sondes, astronaves i estacions espacials, en que dominen certes estructures característiques: panels solars, antenes, eixides, tancs de combustible, cellers de càrrega i ales (com és el cas dels transbordadors), mòduls de servici (com és el cas de les astronaves d'exploració llunar), seccions modular de construcció (com és el cas de les actuals estacions espacials), etc.

Sobre els sistemes de propulsió i la gravetat a véncer, la nau destinada a operar a partir d'un envolament directe de la superfície terrestre, deurà ser dissenyada per a soportar les fortes tensions que significa el funcionament de les eixides per un determinat espai de temps. Aixina mateix, deurà contar en el volum suficient d'almagasenament de combustible, depenent de la missió que mamprenga. Una nau tripulada destinada a l'exploració d'un cos celest, té per lo general estructures d'almagasenament de major tamany que una no tripulada, puix té contemplat la tornada a la Terra en el més breu lapsus de temps, mentres que les no tripulades conten en màrgens majors de temps, solen aprofitar en eficiència els impulsos gravitatorios i són en la seua majoria desechables. El disseny deurà tindre en conte el tipo de carburant o propulsante; fins a hui els carburants usats són de tipo químic, i ocupen un cert volum.

La cantitat i la calitat del combustible inicial, aixina com el sistema de propulsió, estaran en funció de la massa total de la nau. A major massa a elevar, major serà la despesa de combustible a utilisar, per lo que el disseny de la nau deurà contemplar les mides de volum i els materials de fabricació adequats, per a sostindre una estructura capaç de soportar la força necessària que la durà a l'espai, o la farà navegar en ell.

Sistemes operatius

Tota nau espacial, independentment de l'utilitat que tinga, està estructurada sobre la base dels següents sistemes operatius bàsics: propulsió, navegació, energètic d'alimentació (almagasenament, acumulació i distribució de la energia elèctrica) i comunicació. La propulsió sol conseguir-se per mig de l'ocupació dels sistemes d'eixides; la navegació per mig de l'ocupació de sofisticats sistemes computacionals, giroscòpics i direccionals i d'alarma; l'administració de l'electricitat per mig de bateries, panels solars, transformadors, etc; la comunicació, per mig d'un sistema de radi i antenes especialment orientades.

Especial conte té el disseny de les naus tripulades; fòra de tots els sistemes antedichos, les naus tripulades, i en particular les destinades al reingrés, conten en una atra série de sistemes adicionals: sistema de control de la temperatura i humitat interna, pressió i recapte d'aire, aliments i líquits, un volum interior mínim que permeta el treball i el descans dels astronautes, un d'accés i eixida de la nau per part dels seus ocupants, un sistema d'acople que permeta als astronautes accedir a un atre vehícul en l'espai, en fi, tots els sistemes necessaris per a la supervivència humana. Ademés, conten en un eficient sistema d'aterrisage, constituït per paracaigudes, o per ales i trens d'aterrisage de caràcter aeronàutic, o especialment dissenyats per al descens en atres cossos celests.

Comunicacions

La comunicació espacial té com a objectiu la transmissió d'informació des d'i cap a la Terra o entre naus que es troben operant en un determinat sector de l'espai. La necessitat de comunicació ha donat orige a la telemetría espacial, la que té per finalitat el dur el rastreig del moviment de les naus, aixina com la predicció de les seues posicions en l'espai i la transmissió de senyes. Un paper fonamental de la comunicació espacial, tant entre les naus i la Terra, com entre les mateixes naus, ho juga, sense dubte, l'ocupació de les ones de radi, en la seua diverses games i freqüències, i en menor mida, l'ocupació de mijos òptics i lumínicos. La comunicació radial deu prendre en conte, en primer lloc, la distància entre les fonts emissores i receptores, que determinarà el temps transcorregut entre l'emissió i la recepció dels mensages: poc en els voltants de la Terra,i molt, en térmens relatius, per a les naus que es troben en l'espai profunt i que establixen contacte en el nostre planeta. Este últim aspecte ha estimulat, en el desenroll de les missions d'exploració als móns lluntans, l'utilisació de sistemes computacionals i robòtics cada volta en majors graus d'autonomia; d'esta manera se suplix en part la llentitut de les comunicacions.

Vore també: Nau espacial, Eixida espacial, Sonda espacial, i Satèlit artificial

Propulsió espacial

Artícul principal → Propulsió espacial.

El mig essencial de propulsió que tenen les naus espacials, especialment en la seua etapa d'envolament, és l'us del sistema d'eixides alimentat per propergoles especials; també són usats per a la seua evolució orbital o per a la navegació profunda. Una volta en òrbita les naus poden aprofitar l'impuls inercial -a la manera d'un proyectil llançat per una fonda- que els comunica moviment propi entorn a la Terra, per a impulsar-se en direcció a l'espai profunt, siga en direcció a la Lluna, els atres planetes o fòra del Sistema Solar.

En la seua forma bàsica, les eixides destinades a la astronáutica responen al següent disseny: una forma més o menys cilíndrica que té en el seu interior, per regla general, dos contenidors en que es troben els propergoles a reaccionar: el de combustible (p. eix.: hidrogen líquit) i el de comburente (p.ej: oxigen líquit). Abdós es posen en contacte en el moment de l'encés en una cambra d'ignició inferior; els gasos produïts en la combustió són eyectados a l'exterior través d'una tovera. Gràcies al principi d'acció i reacció la eyección del gas en un sentit provoca el moviment de la nau en el sentit opost. La velocitat de la nau, si solament es pren en conte la força d'espente proporcionada per les eixides, dependrà de la velocitat de eyección dels gasos, i esta aumentarà en la mida en que es calfen i disminuïxquen la seua densitat.

Els combustibles més usats són la hidrazina, el queroseno, el hidrogen líquit i el amoniaco líquit. Els oxidants més usats són l'oxigen líquit, el peròxit de nitrogen i el peròxit d'hidrogen.

Les tècniques de llançament suponen, donada la casi impossibilitat d'obtindre l'espente a partir d'un únic sistema d'eixides, l'aplicació d'un sistema compost, és dir, un vehícul en vàries etapes o seccions dotades de carburant propi, que es van desprenent en la mida en que ho van agotant, Els vehículs coneguts es traslladen a velocitat més o menys constant. L'eixida ho fa accelerant fortament en iniciar la seua marcha al mateix temps que disminuïx notablement la seua massa. Esta gran acceleració contribuïx a disminuir notablement la pèrdua per gravitació. Este disseny va aplegar a l'extrem en els jagantescs i poderoses eixides Saturn V (de tres fases) capaces d'elevar 130 tonellades a una òrbita baixa i llançar 45 tonellades en direcció a la Lluna; un nou alvanç ho va constituir el sistema compost dels transbordadors espacials, estructurat sobre la base de dos eixides laterals i un gran contenidor central que alimenta el motor de les llançadores.

El tipo de propulsante que utilisen les astronaves en l'actualitat, tant per a desapegar com per a navegar en l'espai, és el constituït pels combustibles químics, ya siguen en estat líquit o sòlit, encara que tenen l'inconvenient que servixen solament per a curts periodos d'acceleració, ya que s'agoten ràpidament una volta produïda l'ignició. Un futur prometedor té l'aplicació de propulsió iònica, la qual permet llarcs periodos d'acceleració en viages de major distància, en un cost relativament baix i en la possibilitat teòrica d'alcançar grans velocitats.

Atres sistemes de propulsió proposts es troben en etapa d'investigació teòrica. Eixemples són: la propulsió lumínica (l'acceleració s'obtindria per mig de la proyecció de rajos lluminosos); la propulsió per mig de vés-les solars (l'acceleració s'obtindria per mig de la captació del vent solar); la propulsió nuclear (l'acceleració s'obtindria per mig d'una série d'explosions nuclears controlades). Esta última ha segut prohibida per tractats internacionals, posant fi a antics proyectes, com el Orión, consistent en una nau interestelar capaç d'alcançar, teòricament, velocitats pràcticament lumínicas. Tots estos proyectes tenen com a dificultat pràctica el que les acceleració obtingudes són molt progressives, lo que implica dificultat en la seua aplicació en els espais propencs a la Terra, estant més be dissenyats per a vols en l'espai profunt.

Mentres no es descobrixca algun principi de propulsió totalment alié a la ciència i tecnologia actuals, seguirà sent la propulsió convencional per mig d'eixides, a partir de l'ignició de combustibles químics, el principal mig d'obtindre una acceleració ràpida de les naus espacials.

Vore també: Motora eixida, Sistema de control de reacció, i Propulsante

Velocitats i trayectòries

Artícul principal → Astrodinámica.

Este tema té relació en les velocitats d'escape que deuen alcançar els ingenis espacials al moment de desapegar de la Terra o d'un atre cos celest, les velocitats mínimes que deuen adquirir per a sostindre una òrbita segura entorn a la Terra i els atres cossos, la velocitat mínima que deuen adquirir per a alcançar estos o abandonar el Sistema Solar. El tema inclou el càlcul, l'eixecució i seguiment dels moviments orbitales de les naus entorn als cossos celests, les diferents altures a alcançar en la realisació de les òrbites, la determinació de les trayectòries més eficients en térmens de despesa de combustible i temps d'aquelles naus que pretenen alcançar els móns del Sistema Solar, tant interiors com a exteriors; aixina mateix, s'aborda el càlcul de les trayectòries de reentrada de les naus a l'atmòsfera de la Terra.

Velocitats còsmiques

Respecte a les velocitats que deuen alcançar les naus, existix una primera cridada de satelización (7,9 km/s), que és la velocitat mínima que els permet sostindre una òrbita circular sense caure a la Terra. En aumentar la velocitat, les òrbites seran cada volta més elíptiques. En alcançar els 11,2 km/seg. (velocitat parabòlica) la nau es llibera de l'atracció gravitatoria de la Terra i entra en la del Sol a la manera d'un chicotet asteroide. En alcançar els 42 km/s (velocitat hiperbòlica) la nau és capaç de lliberar-se de l'atracció del Sol, i escapar del sistema solar.

Quant més prop es trobe una nau orbitando la Terra, més ràpit deurà moure's per a sostindre la seua òrbita; de lo contrari, caurà en les capes altes de l'atmòsfera. Per lo tant, el periodo de vida orbital de tota nau dependrà de l'altura que hagen alcançat (p. ej. el satèlit Explorer I tenia una velocitat de 28 000 km/h per a alcançar un apogeu de 2475 km a partir de la superfície). La duració de l'òrbita d'una nau dependrà de la distància en altura que haja alcançat.

Les òrbites satelitales poden ser descrites en qualsevol sentit en relació al Equador terrestre, encara que es preferixen trayectòries predeterminades que permeten un segur rastreig per part de les estacions de Terra.

Sobre les trayectòries i velocitats requerides per a l'exploració de la Lluna, les naus deuen alcançar el punt d'equilibri entre l'atracció terrestre i la llunar. La velocitat establida per a alcançar este punt és de 10,9 km/s, lo que permet als artefactes orbitar la Lluna sense el perill d'estrelar-se en la seua superfície o passar de llarc. Degut a que la Lluna té una força de gravetat inferior a la de la Terra, la seua velocitat d'escape és de 2.3 km/s.

Les velocitats i trayectòries elíptiques, que duen a les naus a l'exploració del restant dels cossos celests del Sistema Solar, planteja condicions de càlcul de trayectòries i velocitats més difícils, puix es deuen prendre en conte una série de factors: moviment de la Terra, atracció gravitatoria del Sol i dels planetes, rodalia o lluntea del cos a explorar, velocitat de dits cossos, capacitat de combustible i espente desenrollats per la nau. En térmens generals, resulta més fàcil per als científics i controladors l'exploració dels móns interiors del Sistema Solar que els móns exteriors; en el primer cas les naus aprofiten la força gravitatoria del Sol, mentres que en el segon deuen véncer dita força, i la dels atres cossos per mig d'una major despesa de combustible, i efectuant complexos càlculs de trayectòries que les facen alcançar el seu objectiu. En este últim cas, les trayectòries elegides solen ser les més llargues, pero les més econòmiques en térmens de despesa de combustible. Bàsicament, les naus destinades als móns exteriors, llançades en direcció a l'Est, deuen aprofitar la força inercial que els otorga el moviment de rotació de la Terra(uns 1.670 km/h), a lo que sumen el seu propi impuls proporcionat per les eixides.

Prèviament a la realisació del viage a lo llarc de la trayectòria elegida, les naus deuen ser colocades en una òrbita terrestre cridada d'aparcament.

El millor moment per a iniciar el viage als planetes interiors(com és el cas de Venus) és quan estos es troben en conjunció, és dir, entre la Terra i el Sol. En canvi, per a iniciar el viage als planetes exteriors(com és el cas de Mart) es deu esperar el moment en que estos es troben en oposició, és dir, de la part oposta del Sol respecte a la Terra.

Navegació

Durant la navegació espacial, les naus deuen anar controlant permanentment la seua ruta per mig de la guia de poderoses computadores, tant a bordo com ubicades en Terra. Sorprenen els extraordinaris guanys alcançats en matèria del càlcul i control en l'época prèvia a l'invenció dels microprocessadors, en llimitades velocitats de processament i de memòria per part dels ordenadors. En òrbita entorn a la Terra, l'horisó del planeta és una referència vàlida per a l'orientació de les naus. Durant la navegació profunda, la computadora interna de la nau sol guiar-la usant una série de referències estelars. L'estrela Canopus és la més usada com a guia.

En tota navegació, i inclús en l'envolament i en l'aterrisage, juga un important paper el sistema d'alarma. Este sistema té com a finalitat avisar als tripulants i/o a les computadores a bordo, gràcies a les órdens de Terra, que es deuen corregir situacions de posició, trayectòria, impuls, moviment, o uns atres, o be activar protocols de missió, o detectar fallos en els sistemes, o, en el pijor dels casos, avisar d'un perill real. Tant el sistema d'alarma del control en Terra com el de la pròpia nau estan interconectados, encara que en la mida en que estes s'allunten d'aquell en direcció als astres el sistema intern de la nau passa a eixercitar un paper més autònom.

Tècniques de llançament

Les tècniques de llançament contemplen cuidadosos controls interns dels sistemes de la nau, regits per un conte regresiva, i un cuidadós control de les condicions del temps atmosfèric. Una volta terminada el conte comença la ignició de la fase inicial del sistema d'eixides. Este moment revist especial dramatisme, en especial per a les tripulacions que poden trobar-se a bordo. La nau accelera en constants impulsos per a alcançar la velocitat requerida. Les fortes tensions, el soroll i els moviments que genera l'espente, posa a prova la resistència dels materials i l'entrenament dels astronautes. Una volta alcançades les capes superiors de l'atmòsfera el rozamiento de la nau disminuïx, aixina com el soroll i el moviment. Les diverses seccions de la nau es van desprenent una a una i la nau entra en l'òrbita assignada.

Atres tècniques de llançament estan en fase de proposta teòrica: catapulta electromagnètica proporcionarien l'acceleració de les naus per mig de llargues rampes de llançament, aplicant el principi de l'electromagnetisme, a modo d'un «canó espacial». També s'ha pensat en la construcció d'un ascensor espacial, per mig d'un sistema de anclaje posat en òrbita. La proposta més factible, és la construcció d'una llançadora que desapegue a manera d'un avió convencional, o que siga llançada a una òrbita baixa per un transport aéreu de gran altura.

Reentrada

Artícul principal → Reentrada atmosfèrica.

La fase de descens a la Terra genera una atra série d'inconvenients que deuen ser resolts. En primer lloc, determinar i encertar l'àngul correcte de reentrada a l'atmòsfera, un verdader «corredor» d'ingrés. L'àngul no pot ser ni molt oblicuo ni molt vertical. Un àngul molt vertical provocaria que la nau s'estrelara pràcticament en la capa d'aire, aumentant fortament la fricció i la calor, lo que ocasionaria la seua destrucció. Pel contrari, un àngul massa oblicuo i a molta velocitat farà que la nau rebote en les capes superiors, descrivint una paràbola i passant de llarc; a menor velocitat la nau rebotarà, pero ingressarà en l'atmòsfera més allà del punt fixat com a òptim. En un àngul correcte i a la velocitat correcta, la nau tallarà progressivament les capes atmosfèriques superiors, disminuirà la seua velocitat, i reduirà els nivells de contacte i calor. Prèviament al re-ingresse, la nau encén les seues eixides de frenat, disminuint dràsticament la seua velocitat i perdent altura; durant el procés la nau deu ser girada en tal forma que oferixca el seu flanc més resistent a la zona de fricció. Afortunadament, les naus posseïxen un eficient escut tèrmic que dissipa la calor.

Fins al moment dos han segut els métodos d'aterrisage usats en les naus, en particular les tripulades: l'ocupació de paracaigudes, a partir d'uns 15 km d'altura, seguit per un amerizaje (tècnica empleada per EE. UU.), o per un descens directe en terra (tècnica empleada per l'Unió Soviètica), o be l'ocupació del método aeronàutic de planege (transbordadors de EE. UU.) seguit d'un aterrisage en una pista convencional.

Un moment de gran incertitut durant el re-ingresse, ho constituïx el pas de les naus per l'anomenada franja de silenci, que dura uns cinc minuts, produint-se en certa regió de l'atmòsfera, i que supon l'interrupció completa de les comunicacions radials en el control de terra.

Exploració tripulada

L'objectiu essencial de tota missió tripulada consistix en dur a l'espai en forma segura als sers humans, permetre'ls la seua navegació i treball, i dur-los vius i en les millors condicions de salut de regrés a la Terra. La supervivència humana en l'espai està en funció de l'habilitació d'un mig ambient segur, siga en l'interior de les naus, en l'exterior, al moment de l'envolament, en la navegació, en l'exploració directa dels cossos celests(ej: en el alunizaje), en el treball exterior, i en el re-ingresse i aterrisage de les naus. El disseny d'este mig deu recrear al màxim possible les condicions que l'organisme humà troba en la superfície terrestre, val dir, de pressió, temperatura, humitat, respiració, processos alimenticis, netea, rebujos orgànics, eixercici, descans i somi. Per a conseguir açò, la bioingeniería deu prendre en conte els factors hostils que presenta l'espai al cos humà i que no solen trobar-se en la Terra: el buit espacial i la carència absoluta d'aire, les violentes oscilacions tèrmiques, l'acció del vent solar i els rajos còsmics, la presència dels micrometeoritos, l'absència de gravetat, el rompimiento dels patrons de dia i nit, etc; a açò se suma l'espai reduït que deuen treballar els astronautes en l'interior de les seues naus i l'obligada convivència entre ells. Un factor clau en la supervivència humana, és el disseny interior i exterior de les astronaves i estacions espacials, aixina com el disseny dels trages espacials.

Per a enfrontar les difícils condicions de l'envolament, de l'espai i el re-ingresse, els astronautes se someten a programes de rigorós entrenament que intenten simular les diverses situacions: resposta front a l'acceleració extrema, a la ingravidez, a la navegació, al confinament, a la convivència, al treball, a la manutenció, a enfrontar situacions imprevista, al re-ingresse en l'atmòsfera. Solament els subjectes més aptes sicològica i físicament seran els seleccionats per a les missions.

Envolament

El primer problema que planteja el viage espacial és el envolament mateix. Mentres no es descobrixca o invente alguna cosa totalment distint, l'aplicació de força bruta seguirà sent la forma més eficaç d'elevar una nau a l'espai, per lo que els astronautes deuran seguir soportant les fortes tensions que genera una acceleració violenta. En esta fase és fonamental l'utilisació dels trages i assents especialment acondicionats per a aminorar els seus efectes.

Entorn espacial

Efectes de la ingravidez

En segon lloc està el problema de la ingravidez. La ingravidez obliga al cos humà a re-acondicionar tots els seus sistemes, en especial, el cardiovascular, l'òsseu i el muscular. La ingravidez provoca, durant els trayectes llarcs, la pèrdua de teixit òsseu i muscular, lo que afecta inclús al cor. Estos efectes negatius són combatuts per mig de rigoroses rutines d'eixercici, lo que contrarresta, en part, la pèrdua de teixit.

La ingravidez ocasiona que les funcions més bàsiques, com alimentar-se i beure líquits, siguen experiències complexes; les partícules i els líquits tendixen a surar lliurement per l'interior de la nau, lo que pot ocasionar desperfectes; aliments i líquits són duts especialment preparats (compactes, herméticamente sagellats). Un atre problema és l'evacuació dels rebujos orgànics del cos, els quals solen ser processats, almagasenats i sagellats per a un posterior anàlisis.

La ingravidez presenta especials problemes al treball extravehicular dels astronautes, que resulta molt complex en gravetat zero, puix existix la possibilitat d'alluntar-se accidentalment en l'espai, el cos tendix a girar en realisar moviments en treballar en claus d'aprete, els mijos de locomoció són llimitats, etc; i a tot açò se sumixca la rigidea del trage espacial.

Pero els astronautes no solament deuen sobreviure a la missió mateixa, sino que també a la seua readaptació a les condicions de la Terra. Per a açò tenen que seguir rigorosos programes mèdics de respal per a que els cossos recuperen les seues plenes capacitats en procés d'atròfia durant la missió.

Radiacions nocives

Una atra preocupació és l'acció de les radiacions solars i còsmiques, que són nocives per a la salut. Encara disponent dels millors revestiment absorbents, tant en l'exterior com en l'interior de les naus, i en els trages espacials, el cos humà està somés a majors nivells de radiació que en la superfície de la Terra, en conseqüències a llarc determini imprevisibles.

Micrometeoritos i fem espacial

Un atre motiu de preocupació és l'impacte dels micrometeoritos, els quals poden perforar el caixco de les nau o estropejar l'instrumental. Front a açò, les parets de les naus oferixen una certa protecció, encara que no per cert front a objectes de major tamany, els quals podrien impactar a decenes de mils de km/h. Afortunadament, la provabilitat de ser impactat per un meteorit de major tamany és ínfima, donada l'extensió de l'espai. Major perill revisten els rebujos espacials, és dir, les miríades d'objectes que orbitan la Terra i que constituïxen els restants d'anteriors missions: la «ferralla espacial», que està formada per objectes que poden ser de dimensions minúscules (p.ej: una femella despresa accidentalment) o del tamany d'un autobús (p.ej: antics satèlits en desús). Encara que no s'hagen reportat accidents greus, estos no es poden descartar. A pesar de que les principals agències duen un cuidadós rastreig dels objectes de major tamany en desús, existixen mills que no són detectats, i encara que la majoria d'ells termina per caure vesprada o enjorn en l'atmòsfera, existixen sengles que es mantindran en òrbita per mils d'anys. La fem espacial, en progressiu aument, constituïx, de no prendre's medides de contenció radicals, una série amenaça per a la navegació orbital futura.

Sistemes de soport vital

Artícul principal → Sistema de soport vital.

Aire i aigua

Donada l'absència total d'atmòsfera en l'espai, tot l'aire respirable, aixina com els líquits, deuen ser duts íntegrament de la Terra. És tasca essencial dels sensors a bordo el monitoreo constant dels nivells d'oxigen i de diòxit de carbono, aixina com de la pressió. El diòxit de carbono sobrer és absorbit per materials adequats. Per una atra part, tècniques de generació de l'oxigen a partir d'un cicle natural, en la presència d'algues resistents als rajos còsmics, s'han ensajat des de la década de 1960. En este sentit l'alga chlorella és molt fàcil de cultivar, es reproduïx ràpit i fins as pot menjar. Per la seua banda, el reciclage de l'aigua usada està dins de les funcions de les missions.

Temperatura ambiental

És necessària la manutenció de la temperatura ambiente entorn a uns 20 °C. El sistema elèctric juga un paper capital en la calefacció o en l'extracció de la calor interna. Les violentes oscilacions tèrmiques externes obliguen a l'us de materials de revestiment exterior (refractarios a la calor durant l'exposició al Sol) i interior (que impedix el malbarat de la calor interior). És convenient que les naus giren llentament sobre sí mateixes per a evitar recalfada; també es pot revestir el vehícul, entre les parets exteriors i interiors, d'una capa de decorreguts destinats a absorbir la calor. Ademés, les naus conten en mecanismes d'absorció d'energia solar i transmissió a l'interior per al seu aprofitament en els moments en que orbitan el costat obscur de la Terra.

Inclusivament en l'interior de naus no tripulades, es deu mantindre una temperatura adequada i una atmòsfera d'aire per a evitar el mal funcionament dels instruments.

Trages espacials

Artícul principal → Vaig dur espacial.

Com s'ha dit anteriorment, el trage espacial revist capital importància per a la supervivència humana. Bàsicament, el trage està format per quatre unitats essencials: el caixco, el cos del trage, els guants i el sistema de supervivència (reserves d'aire, bateria, sistema de comunicació, etc.), adossat en la seua major part en l'esquena de l'astronauta a modo d'una mochila. El trage és fabricat en una série de materials, disposts en successives capes de menor o major densitat, que li permet mantindre la pressió d'aire, la temperatura interna, controlar la humitat, absorbir fins a cert punt les radiacions nocives, defendre a l'astronauta de l'impacte de certs micrometeoritos, i fins a, en ocasions, arreplegar els rebujos orgànics. No obstant, el trage solament permet una movilitat més be reduïda, donada la seua rigidea. L'utilisació del trage permet soportar millor les tensions de l'envolament i de l'aterrisage, del treball en l'espai extravehicular (manutenció, experimentació, implementació d'equips) o en l'exploració del sol llunar. Ademés, és la millor garantia de supervivència en cas de donar-se una situació extrema.

Estabilitat mental

Els astronautes deuen adaptar-se a treballar en espais més be menuts. Al principi de l'exploració espacial la movilitat era molt reduïda. En el programa Apolo va aumentar un tant l'espai disponible; pero va ser gràcies al desenroll de les estacions espacials i els transbordadors que els astronautes varen trobar majors disponibilitat d'espai, lo que els ha permés un treball més folgat, una miqueta de privacitat, i la realisació d'eixercicis. Aixina i tot, els espais habitables seguixen sent reduïts.

La presència dels companyers ajuda a l'astronauta dissipar el fort sentiment de soletat i lluntea que s'experimenta en l'espai, pero al mateix temps obliga a conviure i a soportar caràcters que poden mostrar-se disímiles. Solament la selecció d'equips de treball molt afiançats, en una mentalitat molt professional, ajuda a enfrontar els possibles problemes de convivència, en especial si les missions són de llarc alé. L'estabilitat sicològica dels astronautes és un dels objectius essencials del programa de supervivència espacial, permetent-se'ls cultivar els seus espais recreatius, d'oci i comunicació en els seus familiars en Terra.

La supervivència humana precisa una bona dosis d'iniciativa i treball en equip en cas de situacions imprevista o, pijor encara, perill extrem, com va ser l'accidentat viage del Apolo XIII, astronave que en missió a la Lluna, va sofrir greus desperfectes, obligant a la seua tripulació a desplegar tota la seua inteligència per a tornar sano y salvo a la Terra. Els astronautes tenen plena consciència de que es troben sols, i que les solucions pràctiques de les contingències depén solament d'ells. També és difícil l'adaptació dels astronautes als seus nous patrons de vigília i somi, ya que el cicle natural diürn i nocturn es trenca. En la mida de lo possible, es tracta de mantindre els cicles de 24 h, establint horaris de descans, treball i recreació.

Exploració i colonisació espacial

Artícul principal → Colonisació de l'espai.

La colonisació de l'espai es planteja a llarc determini com a remei per a evitar l'estancament i reculada de la civilisació, aixina com la seua extinció fortuïta o autodestrucció. El físic Stephen Hawking ha reafirmat esta tesis, alertant de la necessitat urgent de colonisar l'espai com un mig d'evitar l'extinció.^{cita requerida} En el curt determini, la colonisació de l'espai ha reportat dividents tecnològics, en investigació, desenroll de nova tecnologia espacial i productes derivats que són usats de forma massiva.^{cita requerida} Una limitante que pesa en l'opinió pública és el seu alt cost econòmic, a pesar de que en la pràctica i a més llarc determini, l'activitat astronáutica es torna rendable.^{cita requerida}

Les accions tendents a l'exploració i l'ocupació progressiva de l'espai propenc han estat dictades per múltiples interessos: prestigi polític, fins militars, demandes tecnològiques de sectors industrials, comunicacions, observació geogràfica o del clima, o el coneiximent científic en sí mateixa.^{cita requerida} Tals interessos s'han concretat en les següents accions generals d'exploració i colonisació:

1. Una verdadera "carrera espacial " entre EE.UU i l'O.R.S.S durant la década dels 60 per a adjudicar-se els guanys de ser els primers en les successives fites: el primer objecte en òrbita, el primer home en l'espai, la primera caminada espacial, el primer objecte en ser llançat a un atre cos celest, etc. Notables varen ser les naus dels programes soviètics Vostok, Vosjod i Soyuz , i les nortamericanes Mercury, Gémini i Apolo.
2. La creació d'una densa ret de satèlits que orbitan el globo en múltiples finalitat: militars (Samos, Vela, etc.), de telecomunicacions (p.ej., Telstar, Eco ), de navegació aérea (p.ej. Transit ), d'observació geodèsica, geogràfica i climàtica (p.ej., Nimbus, Tirs ), d'experimentació biològica (p.ej., Bios, Cosmos), astronòmics (p.ej., Explorer ), etc.
3. L'efectiva exploració de la Lluna per part d'un programa tripulat (Apolo) i l'exploració dels atres cossos del Sistema Solar per missions no tripulades, com varen ser, per eixemple, les sondes Llunar Orbiter (EE.UU), Lluna (URSS), Mariner (EE.UU), Mars (URSS), Pioneer (EE.UU); es deuen destacar les naus Voyager 1 i Voyager 2 (EE.UU), els objectes artificials més alluntats de la Terra, en els llímits del Sistema Solar i ya convertides en sondes interestelares.
4. La posada en òrbita d'observatoris espacials destinats a l'investigació astronòmica i astrofísica (p. eix.: el telescopi espacial Hubble ).
5. L'experimentació en noves substàncies i materials, i en sers vius, en o sense aplicació industrial.
6. La realisació de múltiples experiments científics en diferents camps i que solament es poden fer en microgravedad o gravetat zero .
7. L'investigació sobre el comportament humà en l'espai per llarc periodos de temps.

1. Investigació i posada en marcha d'una série de astronaves que han permés un accés més expedito a l'espai: els transbordadors espacials
2. La difusió del coneiximent obtingut per les agències, i l'aplicació per l'indústria dels subproductes tecnològics que ha generat l'activitat astronáutica, que són d'us massiu en l'actualitat. La difusió del coneiximent ha fet que varis països i agències realisen activitats colaboratives, aforrant-se costs econòmics.
3. Preparació de plans de re-exploració de la Lluna en vols tripulats, instalació d'una base permanent en ella, l'exploració directa de Mart per una missió tripulada, etc., juntament en la corresponent investigació de les possibilitats econòmiques que oferix l'exploració i colonisació de l'espai.
4. Creació de les estacions espacials, que són un pas clau en la colonisació, ya que signifiquen la presència permanent del ser humà en l'espai. Des de la década de 1970, s'ha vingut desenrollant un progressiu esforç per crear i mantindre una série d'estacions espacials que orbitan la Terra, aixina com un intens programa d'investigació sobre la supervivència humana per llarcs periodos de temps en l'ambient espacial. A finals de la década de 1960, els soviètics varen iniciar els primers tantejos en la direcció de construir verdaderes estacions espacials, en acoplar en èxit els seus satèlits Cosmos. Pero va anar al començament dels 70 quan varen conseguir dur a terme una estació verdadera: la Salyut 1. A esta varen seguir vàries més fins a completar sèt. Posteriorment, els russos varen dissenyar l'estació MIR , una alvançada nau que va prestar fructífers servicis. Per la seua banda, els nortamericans varen respondre en l'estació Skylab , encara que després es varen dedicar al disseny del programa de transbordadors. A partir de 1998, les principals agències espacials varen decidir unir els seus esforços en l'implantació de l'actual Estació Espacial Internacional .

Les estacions han possibilitat la creació d'ambients més amplis i acollidors per als astronautes, la possibilitat de realisar experiments científics sense els acotats llímits de temps en que conten les astronaves; les estacions són punts d'observació directa de les condicions climàtiques i una atra índole que es donen en la Terra, la estadía en les estacions ha permés estudiar en detalle el comportament sicològic i fisiològic dels humans, ya siga en soletat o en companyia. En ciernes està la possibilitat d'usar les estacions com a ports d'embarque cap a atres móns del Sistema Solar.

La presència humana en l'espai, esta volta de manera permanent, planteja nous desafius i interrogants sobre els costs i beneficis que supon la colonisació, sobre el comportament de la fisiologia humana i les seues possibilitats d'adaptació a l'entorn espacial i d'atres móns, de les possibilitats efectives d'ocupar els móns propencs, val dir, la Lluna i Mart, i de les possibilitats futures de autosustentación de la colonisació.

L'investigació espacial en el món

Ademés dels programes espacials ben consolidats d'Estats Units, la URSS, Japó i Europa (a través de la Agència Espacial Europea), s'ha produït el florecimiento a partir dels anys 1980 de programes espacials en països en vies de desenroll, ya siga en nacions en certa tradició com China (tercera agència espacial que ha portat a terme missions tripulades, despuix d'Estats Units i Rússia) o la Índia (que posseïx llançadors de satèlits propis) com en unes atres que han escomençat recentment. Són destacables els programes espacials de Brasil, Mèxic, Chile i Argentina.

Per a alguns països en vies de desenroll, els satèlits artificials han supost la forma més fàcil de millorar les seues rets internes de telecomunicacions, en especial en aquells que la seua orografia o atres causes fan difícils els mijos de comunicació tradicionals. Tal és el cas dels satèlits domèstics que ampra Indonèsia, o la série de satèlits compartits per les nacions àraps (Arabsat).

Països hispans

Mèxic

Artícul principal → Agència Espacial Mexicana.

Existix antecedents d'alvanços en la matèria a en la segona mitat de el XX quan el president Adolfo López Mateos va emetre un decret en el Diari Oficial de la Federació del 31 d'agost de 1962 que va crear la Comissió Nacional de l'Espai Exterior (CONEE), adscrita a la Secretaria de Comunicacions i Transports en la finalitat de fomentar l'investigació, explotació i utilisació pacífica de l'espai exterior; Comissió que va continuar en els treballs de cohetería, telecomunicacions i estudis atmosfèrics en el país.

Mèxic conta actualment en huit satèlits i en l'empresa ex professe Satmex. La Agència Espacial Mexicana (AEM) és una agència creada en 31 de juliol de 2010 encarregada d'assunts espacials. Este proyecte pretén agrupar i coordinar els treballs de Mèxic en activitats espacials.

Espanya

Artícul principal → Programa espacial d'Espanya.

Vore també: Agència Espacial Espanyola i Institut Nacional de Tècnica Aeroespacial d'Espanya

Argentina

Artícul principal → Programa espacial d'Argentina.

Vore també: Comissió Nacional d'Activitats Espacials

Uruguay

Artícul principal → Programa espacial d'Uruguay.

Agències espacials

Artícul principal → Anexe:Agència espacial.

Vore també

• [[Archiu:{{#switch:Astronáutica|20px|Vore el portal sobre Astronáutica]] Portal:Astronáutica. Contingut relacionat en Astronáutica.
• Astronomia
• Carrera espacial
• Eixida
• Estació Espacial Internacional
• Exploració espacial
• Federació Internacional de Astronáutica (FAI) de la Organisació de les Nacions Unides.
• Llista de missions tripulades a l'espai ordenada alfabéticamente per programa
• Llista dels llocs de llançament d'eixides
• Satèlit artificial

Bibliografia

• Buchanan C., Walter (1960). Revista de divulgació de les activitats tècniques relatives a la secretària de comunicacions i transports (en Espanyol), Av. Universitat, p. 11.

Enllaços externs

Commons

• Wikimedia Commons alberga contingut multimèdia sobre Astronàutica.

• Acostar els viages espacials al gran públic
• Agència Espacial Europea
• La NASA en espanyol
• The Planetary Society (en anglés)
• Centre d'Estudis Espacials de l'Universitat de Chile
• Telescopi infrarrojo Spitzer [1] archivat en Wayback Machine.
• Institut Espanyol de Tècnica Aeroespacial
• Història de la Astronáutica
• Agència Espacial Mexicana [2] archivat en Wayback Machine.
• Astronáutica i les principals naus espacials