Ciencias de la Ingeniería

Pandilla Petit, (preescolar y 1ro. y 2do. año de primaria)

PP-CI-126 FUNCIONAMIENTO DE LOS COHETES ESPACIALES

Asesor: Zayda Maya Solis

Resumen

https://www.youtube.com/watch?v=nELaskseSn4

Esta investigación está enfocada para poder aprender entender de manera puntual el funcionamiento de los cohetes espaciales. Para poder realizar este trabajo es importante conocer su historia; saber de dónde nació la idea y como está se fue desarrollando logrando lo que hasta hoy conocemos.

Conocer esta información puede ser un parteaguas para el desarrollo de futuras investigaciones, logrando superar la tecnología y los avances logrados hasta el día de hoy.

Pregunta de Investigación

¿Cómo funcionan los cohetes espaciales?

Planteamiento del Problema

El funcionamiento de los cohetes espaciales, es un tema que pocas personas conocen, que necesitó de muchos estudios para llegar a lo que son hoy, fueron muchas horas de investigación, de pruebas y errores. Con esto en mente tenemos que hoy en día y con los avances de la tecnología las nuevas generaciones se deben de empapar de información. Debemos darles las herramientas necesarias para que se puedan construir naves que ayuden a la humanidad a conocer más del entorno que rodea al mundo y poder sacar el mayor beneficio de ello.

Antecedentes

rigen de los cohetes se remonta desde el año 400 A.C., cuando el filósofo y matemático griego Arquitas de Tarento inventó la primera máquina voladora auto propulsada; la cual constaba de una paloma de madera que podía volar gracias al vapor de agua.

Lanzamiento de primeros cohetes.

Hace más de 2000 años tuvieron lugar los inicios de la cohetería, aunque ha sido durante los últimos 70 años que se han utilizado para la exploración espacial y hoy en día estas máquinas son capaces de aterrizar e incluso de volver solos a la tierra.

Los chinos durante el siglo I después de Cristo desarrollaron cohetes similares a los fuegos artificiales. Los cuales en un inicio emplearon para festividades religiosas y después pasaron a utilizarse principalmente como armas militares.

En el año 1250 los Mongoles los utilizaron para la conquista de Bagdad; del mismo modo en 1429 los utilizaron para defender la ciudad de Orleans y en 1806 los ingleses lanzaron más de 2.000 cohetes contra los franceses sobre la población de Boulogne.

Se dice que estos cohetes tenían el problema de ser poco precisos, por lo cual resultaba complejo que impactaran donde se deseaba.

El coronel inglés William Congreve diseñó, desarrolló y perfeccionó cohetes, tras su muerte en 1826 dejó documentos y planos. durante las guerras Napoleónicas se utilizó un cohete llevando por nombre “Congreve”; el cual tuvo como objetivo destruir la flota de barcazas que Napoleón había almacenado.

Para 1825 casi todos los países europeos habían copiado el cohete de Congreve.

 

Desarrollo de los cohetes.

Con esto en mente a principios del siglo XIX con la intención de mejorar su estabilización y precisión, se le agregaron aletas estabilizadoras, de esta manera lograron mejorar el porcentaje de acierto para alcanzar su objetivo.

Construcción del primer cohete espacial

Pero fue hasta el siglo XX que empezaron los verdaderos progresos; cuando el ruso Konstantin Tziolkovsky, considerado el padre de los vuelos espaciales, en 1903 proyectó un cohete cuyos combustibles eran el oxígeno y el hidrógeno en estado líquido. Esto mismo se usaría para Saturno V, proyectil estadounidense que transportaba a los primeros hombres a la Luna.

Konstantin Tziolkovsky publicó más de 500 trabajos relacionados con los viajes espaciales y desarrolló una ecuación matemática, la cual describe la relación entre la velocidad y la masa del cohete, llamada la “ecuación del cohete”.

Por otro lado, el también físico Robert Goddard construyó el primer cohete de combustible líquido, el cual medía cuatro metros y medio de altura, alcanzando 1.100 kilómetros por hora y se elevó hasta los 2.500 metros y fue lanzado con éxito el 16 de marzo de 1926. Además, desarrolló más de 200 patentes entre las cuales destacan los cohetes de varias etapas y el de combustible líquido.                        

 

Entre los años 1930 y 1940 Alemania se dedicó al desarrollo y fabricación de cohetes y cuando la segunda guerra mundial se encontraba por iniciar las instalaciones donde desarrollaban este proyecto se trasladaron a Peenemünde donde 2 años después consiguieron que el cohete A-3 alcanzara una altura de 12 kilómetros. 

 Hermann Oberth, otro de los pioneros de los cohetes, centró sus investigaciones en el cohete de varias etapas y en su uso para salir de la Tierra. Durante la Segunda Guerra mundial su cohete V-2 fue utilizado por los nazis el 8 de septiembre de 1944 el cual cayó en Londres a una velocidad de 5.600 kilómetros por hora.

Tras derrotar a los alemanes, los norteamericanos se apoderaron de ejemplares del cohete V-2 para poder estudiarlos y lograr avances en este campo.

Primer cohete lanzado al espacio.

En 1956 los rusos fabricaron el primer cohete de cabeza nuclear el cual medía 18 metros de longitud y poseía un alcance de 2.750 kilómetros, un año después los estadounidenses construyeron los cohetes Júpiter y Thor con un alcance de 2.750 kilómetros. Durante ese mismo año los soviéticos modificaron el cohete militar y por primera vez colocaron en órbita alrededor de la Tierra un satélite artificial llamado Sputnik I; dando inicio a la historia de los cohetes espaciales.

 

Primer cohete en el espacio

Tras descubrir cómo lanzar los cohetes al espacio, sus primeros Cohetes fueron enviados llenos de animales y hasta 1961 fue que el ruso Yori Gagarin el primer hombre en llegar al espacio a bordo del cohete Vostok-K; tres semanas después el astronauta Alan Shepard realizó su primer vuelo suborbital.

Objetivo

Investigar cómo funcionan los cohetes espaciales

Justificación

Conocer sobre el funcionamiento de los cohetes espaciales permite conocer los diferentes tipos de energía existentes y  los materiales con los que son construidos.

Este tipo de información nos ayuda a poder generar nuevas ideas y  formas de poder explorar no solo el mundo donde vivimos, también lo que lo rodea

Hipótesis

Si investigamos el funcionamiento de los cohetes espaciales, entonces obtendremos información que nos ayude a generar nuevas ideas para la exploración del mundo exterior.

Método (materiales y procedimiento)

Documental

Dentro de esta investigación se pretende documentar la información más importante y relevante acerca del funcionamiento de los cohetes espaciales.

El objetivo es proporcionar a las nuevas generaciones esta información, para que conozcan su funcionamiento, los estudios y las prácticas que se realizaron en el pasado para poder llegar hasta los cohetes que conocemos hoy en día.

La investigación realizada es un preámbulo para las generaciones futuras y que puedan utilizar esta información para poder elaborar o crear cohetes que ayuden a la humanidad a descubrir nuevos horizontes o tal vez formas de vida diferentes a las que conocemos.

Galería Método

Resultados

Dentro de nuestra investigación pudimos llegar a comprender cuál es el principio científico (tercera ley de Newton) para poder construir y llevar al espacio a los cohetes.

La fórmula en sí, es sencilla; lo complicado empieza cuando dentro de un cohete viajan seres humanos, ya que el factor riesgo sigue siendo elevado.

Durante los años de estudio se han vencido muchos obstáculos para poder explorar el mundo exterior y para que los seres humanos puedan verlo y contarlo; pero durante todos estos años también se han experimentado momentos de frustración y pérdidas tanto materiales como humanas y es ahí donde debemos de seguir estudiando y creando.

La manera en la que actualmente funcionan los cohetes viene de principios muy antiguos, los cuales nos ha llevado a crear cosas que pueden superar la realidad.

En resumen el funcionamiento de los cohetes espaciales se da utilizando un motor de combustión, produciendo la energía  cinética necesaria para la expansión de los gases, los cuales son lanzados de un tubo de propulsión; la cual impulsa al cohetes hacia arriba a una velocidad muy rápida.

Para poder lanzar un cohete al espacio desde la tierra, éste debe de contar con 2 tanques; un tanque debe de tener un líquido combustible y el otro un líquido comburente. Estos dos elementos juntos generan una explosión verdaderamente fuerte capaz de vencer la fuerza de atracción de la gravedad para poder impulsar al vehículo pesado hasta los cielos.

Al momento del despegue las partículas expulsadas se mueven verticalmente hacia abajo haciendo que el cohete se mueva verticalmente en sentido contrario; de esta manera si el cohete está horizontal y los gases se mueven horizontalmente hacia la izquierda, el resto del cohete se movera a la derecha.

Como en el espacio no hay oxígeno para quemar el combustible el cohete además lleva almacenado en tanques tanto el combustible (carburante) como el comburente (oxidante).

Existen diferentes tipos de cohetes, de los cuales tenemos al de combustible líquido, el cual lleva dos tanques afuera de la cámara de combustión; un tanque contiene el propelente y el otro el oxidante, estos son bombeados y mezclados. El siguiente es de combustible sólido, donde tanto el propelente como el oxidante ya se encuentran mezclados dentro de la cámara de combustión.

Dentro de estos dos tipos de cohetes también encontramos a los cohetes de fases. El cohete de fases múltiples tiene como característica que va entrando en combustión secuencialmente siendo descartados cuando el combustible se agota permitiendo aumentar la capacidad de carga de cohete y por último al cohete de una fase, el cual es un cohete monolítico; este tipo de cohetes tiene la peculiaridad de llegar a la órbita sin necesidad de deshacerse de tanques de combustible.

Los resultados nos permiten comprender las formas es las que el ser humano a llegado a conocer el espacio exterior y nos llevan a poder crear nuevas y novedosa maneras de observar más allá del mundo en el que vivimos.

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

Después de la revisión de la información podemos concluir que los viajes al espacio siguen siendo un reto para el ser humano; pero  teniendo la información necesaria y los elementos adecuados podemos pensar en un futuro donde podamos observar lo que rodea al planeta que habitamos.

Bibliografía

https://curiosfera-historia.com/historia-de-los-cohetes/
https://www.muyinteresante.es/ciencia/articulo/la-historia-de-los-cohetes-espaciales-571601492456

¿Cómo funciona un cohete espacial?


https://blogs.unitec.mx/vida-universitaria/nave-espacial-para-salir-de-la-tierra-la-respuesta-la-ingenieria/
http://esero.es/wp-content/uploads/2019/08/Cuaderno-ESERO-Lanzamiento-de-cohetes-Primaria-LC-P-01-2a-EDICION-062019.pdf
https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_cin%C3%A9tica
http://www.unicauca.edu.co/aida/articulos/2009/1/29/Comunidad/Divulgacion/Historia_de_la_Astronomia/Cohetes-origen-y-evolucion/
https://es.wikipedia.org/wiki/Cohete_espacial
http://www.cva.itesm.mx/biblioteca/pagina_con_formato_version_oct/apa.htm

Summary

Research Question

Problem approach

Background

Objective

Justification

Hypothesis

Method (materials and procedure)

Results

Discussion

Conclusions

Bibliography