Cohete
Definición
Un cohete (del italiano rocchetto "bobina") es un misil, nave espacial, aeronave u otro vehículo que obtiene empuje de un motor de cohete. El escape del motor de cohete está formado completamente por un propulsor transportado dentro del cohete antes de su uso. Los motores de cohete funcionan por acción y reacción y empujan los cohetes hacia adelante simplemente expulsando sus gases de escape en la dirección opuesta a alta velocidad, y por lo tanto pueden trabajar en el vacío del espacio.
De hecho, los cohetes funcionan más eficientemente en el espacio que en una atmósfera. Los cohetes multietapa son capaces de alcanzar la velocidad de escape desde la Tierra y, por lo tanto, pueden alcanzar una altitud máxima ilimitada. En comparación con los motores de aireación, los cohetes son livianos y potentes y capaces de generar grandes aceleraciones. Para controlar su vuelo, los cohetes dependen del momento, los perfiles aerodinámicos, los motores de reacción auxiliares, el empuje cardánico, las ruedas de impulso, la deflexión de la corriente de escape, el flujo de propelente, el giro y / o la gravedad.
Los cohetes para usos militares y recreativos datan de al menos el siglo XIII en China. El uso científico, interplanetario e industrial significativo no ocurrió hasta el siglo 20, cuando la cohetería era la tecnología habilitadora para la Era espacial, incluyendo poner un pie en la luna de la Tierra. Los cohetes ahora se usan para fuegos artificiales, armamento, asientos eyectables, vehículos de lanzamiento para satélites artificiales, vuelos espaciales tripulados y exploración espacial.
Los cohetes químicos son el tipo más común de cohete de alta potencia, por lo general la creación de un escape de alta velocidad por la combustión de combustible con un oxidante. El propelente almacenado puede ser un simple gas presurizado o un solo combustible líquido que se disocia en presencia de un catalizador (monopropulsores), dos líquidos que reaccionan espontáneamente al contacto (propelentes hipergólicos), dos líquidos que deben encenderse para reaccionar, una combinación sólida de combustible con oxidante (combustible sólido) o combustible sólido con oxidante líquido (sistema propulsor híbrido). Los cohetes químicos almacenan una gran cantidad de energía en una forma fácil de liberar y puede ser muy peligrosa. Sin embargo, el diseño cuidadoso, las pruebas, la construcción y el uso minimizan los riesgos.
Historia
Los primeros cohetes alimentados con pólvora evolucionaron en la China medieval bajo la dinastía Song en el siglo XIII. Los mongoles adoptaron la tecnología de los cohetes chinos y la invención se extendió a través de las invasiones mongolas a Medio Oriente y Europa a mediados del siglo XIII. Los cohetes se registran en uso por la armada Song en un ejercicio militar fechado en 1245. La propulsión de cohetes de combustión interna se menciona en una referencia a 1264, registrando que la "rata de tierra", un tipo de fuegos artificiales, había asustado a la Emperatriz-Madre Gongsheng en una fiesta celebrada en su honor por su hijo, el emperador Lizong. Posteriormente, los cohetes se incluyen en el tratado militar Huolongjing, también conocido como el Manual de Fire Drake, escrito por el oficial de artillería chino Jiao Yu a mediados del siglo XIV. Este texto menciona el primer cohete multietapa conocido, el "dragón de fuego saliendo del agua" (huo long chu shui), que se cree que fue utilizado por la armada china.
Los cohetes medievales y modernos modernos se usaron militarmente como armas incendiarias en los asedios. Entre 1270 y 1280, Hasan al-Rammah escribió al-furusiyyah wa al-manasib al-harbiyya ( El libro de la equitación militar y los ingeniosos dispositivos de guerra ), que incluía 107 recetas de pólvora, 22 de ellas para cohetes. En Europa, Konrad Kyeser describió los cohetes en su tratado militar Bellifortis alrededor de 1405.
Dibujo de un soldado chino encendiendo la mecha de un cohete (1890)
Representación de un cohete (1405)
El nombre "cohete" viene del italiano rocchetta , que significa "bobina" o "pequeño huso", dado debido a la similitud en la forma de la bobina o carrete utilizado para mantener el hilo para alimentar a una rueda giratoria. Leonhard Fronsperger y Conrad Haas adoptaron el término italiano en alemán a mediados del siglo XVI; "cohete" aparece en inglés a principios del siglo XVII. Artis Magnae Artilleriae pars prima , una importante obra moderna temprana sobre artillería de cohetes, de Kazimierz Siemienowicz, se imprimió por primera vez en Amsterdam en 1650.
Los primeros cohetes forrados de hierro fueron desarrollados a fines del siglo XVIII en el Reino de Mysore (parte de la India actual) por Tipu Sultan. El cohete de la congreva era un arma militar británica diseñada y desarrollada por Sir William Congreve en 1804, basada directamente en cohetes de Mysorean.
En 1814, Francis Scott Key escribió sobre el "resplandor rojo de los cohetes" mientras estaba cautivo de un barco británico que estaba sitiando a Fort McHenry. Los cohetes que presenció fueron los de William Congreve, quien construyó un cohete de pólvora comprimido revestido de metal, aumentando el rango efectivo de 100 a 2,000 yardas, usado por primera vez en las Guerras Napoleónicas. El primer tratamiento matemático de la dinámica de la propulsión de cohetes se debe a William Moore (1813). En 1815, Alexander Dmitrievich Zasyadko construyó plataformas de lanzamiento de cohetes, que permitían el lanzamiento de cohetes en salvas (6 cohetes a la vez) y dispositivos de colocación de armas.
William Hale en 1844 aumentó en gran medida la precisión de la artillería de cohetes. Edward Mounier Boxer mejoró aún más el cohete Congreve en 1865.
Konstantin Tsiolkovsky (1903) primero especuló sobre la posibilidad de utilizar la tecnología de cohetes para vuelos espaciales tripulados. Robert Goddard en 1920 publicó mejoras propuestas para la tecnología de cohetes en Un método para alcanzar altitudes extremas . En 1923, Hermann Oberth (1894-1989) publicó Die Rakete zu den Planetenräumen ("El cohete en el espacio planetario")
Los cohetes modernos se originaron en 1926 cuando Goddard conectó una boquilla supersónica (de Laval) a la cámara de combustión de un cohete propulsor líquido. Estas boquillas convierten el gas caliente de la cámara de combustión en un chorro de gas más frío, hipersónico y altamente dirigido, más que duplicando el empuje y elevando la eficiencia del motor del 2% al 64%. El uso de propelentes líquidos en lugar de pólvora mejoró enormemente la efectividad de la artillería con cohetes en la Segunda Guerra Mundial y abrió la posibilidad de vuelos espaciales tripulados después de 1945.
En 1943 comenzó la producción del cohete V-2 en Alemania. En paralelo con el programa alemán de misiles guiados, también se usaron cohetes en aviones, ya sea para ayudar al despegue horizontal (RATO), despegue vertical (Bachem Ba 349 "Natter") o para alimentarlos (Me 163, ver lista de los misiles guiados de la Segunda Guerra Mundial de Alemania). Los programas de cohetes de los Aliados eran menos tecnológicos y se basaban principalmente en misiles no guiados como el cohete soviético Katyusha. Los estadounidenses capturaron un gran número de científicos alemanes de cohetes, incluido Wernher von Braun, en 1945, y los trajeron a los Estados Unidos como parte de la Operación Paperclip. Después de la Segunda Guerra Mundial, los científicos utilizaron cohetes para estudiar las condiciones de gran altitud, por radiotelemetría de temperatura y presión de la atmósfera, detección de rayos cósmicos y otras técnicas; nótese también el Bell X-1, el primer vehículo tripulado para romper la barrera del sonido (1947). Independientemente, en el programa espacial de la Unión Soviética, la investigación continuó bajo la dirección del diseñador en jefe Sergei Korolev (1907-1966).
Durante la Guerra Fría, los cohetes se volvieron extremadamente importantes militarmente con el desarrollo de los modernos misiles balísticos intercontinentales (ICBM). La década de 1960 vio un rápido desarrollo de la tecnología de cohetes, particularmente en la Unión Soviética (Vostok, Soyuz, Proton) y en los Estados Unidos (por ejemplo, el X-15). Los cohetes comenzaron a usarse para la exploración espacial. Los programas tripulados estadounidenses (Proyecto Mercury, Project Gemini y más tarde el programa Apollo) culminaron en 1969 con el primer aterrizaje tripulado en la luna, utilizando equipos lanzados por el cohete Saturno V.
Tipos
- Configuraciones de vehículos
Los vehículos cohete a menudo se construyen en forma de cohete alto y arquetipo delgado que despega verticalmente, pero en realidad hay muchos tipos diferentes de cohetes que incluyen:
- pequeños modelos como cohetes de globo, cohetes de agua, cohetes elevados o pequeños cohetes sólidos que se pueden comprar en una tienda de pasatiempos
- misiles
- cohetes espaciales como el enorme Saturno V utilizado para el programa Apolo
- coches cohete
- bicicleta cohete
- aeronaves con cohete (incluido el despegue asistido por cohete de aeronaves convencionales - RATO)
- trineos cohetes
- trenes de cohetes
- torpedos de cohete
- paquetes de propulsión propulsados por cohete
- sistemas de escape rápido, como asientos de eyección y sistemas de escape de lanzamiento
- sondas espaciales
Diseño
Un diseño de cohete puede ser tan simple como un tubo de cartón lleno de polvo negro, pero hacer un cohete o misil eficiente y preciso implica superar una serie de problemas difíciles. Las principales dificultades incluyen el enfriamiento de la cámara de combustión, el bombeo del combustible (en el caso de un combustible líquido) y el control y la corrección de la dirección del movimiento.
Componentes
Los cohetes consisten en un propelente, un lugar para poner propelente (como un tanque propulsor) y una boquilla. También pueden tener uno o más motores de cohete, dispositivo (s) de estabilización direccional (como aletas, motores Vernier o cardanes de motor para vector de empuje, giroscopios) y una estructura (típicamente monocasco) para mantener unidos estos componentes. Los cohetes destinados para el uso atmosférico a alta velocidad también tienen un carenado aerodinámico, como un cono de punta, que generalmente contiene la carga útil.
Además de estos componentes, los cohetes pueden tener cualquier cantidad de otros componentes, como alas (cohetes), paracaídas, ruedas (vehículos cohete), incluso, en cierto sentido, una persona (cinturón de cohetes). Los vehículos frecuentemente poseen sistemas de navegación y sistemas de guía que típicamente usan sistemas de navegación por satélite y de navegación inercial.
Motores
Los motores de cohete emplean el principio de propulsión a chorro. Los motores de cohetes que propulsan cohetes vienen en una gran variedad de diferentes tipos; una lista completa se puede encontrar en el motor de cohete. La mayoría de los cohetes actuales son cohetes propulsados químicamente (generalmente motores de combustión interna, pero algunos emplean un monopropelante en descomposición) que emiten un gas de escape caliente. Un motor de cohete puede usar propelentes de gas, propelente sólido, propelente líquido o una mezcla híbrida de sólidos y líquidos. Algunos cohetes usan calor o presión que proviene de una fuente distinta a la reacción química de los propulsores, como cohetes de vapor, cohetes termosolares, motores de cohetes termales nucleares o cohetes presurizados simples como cohetes de agua o propulsores de gas frío. Con los propulsores comburentes se inicia una reacción química entre el combustible y el oxidante en la cámara de combustión, y los gases calientes resultantes se aceleran desde la boquilla (o boquillas) de un motor de cohete en el extremo orientado hacia atrás del cohete. La aceleración de estos gases a través del motor ejerce una fuerza ("empuje") sobre la cámara de combustión y la boquilla, impulsando el vehículo (según la Tercera Ley de Newton). Esto sucede realmente porque la fuerza (área de tiempo de presión) en la pared de la cámara de combustión está desequilibrada por la abertura de la boquilla; este no es el caso en cualquier otra dirección. La forma de la boquilla también genera fuerza dirigiendo el gas de escape a lo largo del eje del cohete. La aceleración de estos gases a través del motor ejerce una fuerza ("empuje") sobre la cámara de combustión y la boquilla, impulsando el vehículo (según la Tercera Ley de Newton). Esto sucede realmente porque la fuerza (área de tiempo de presión) en la pared de la cámara de combustión está desequilibrada por la abertura de la boquilla; este no es el caso en cualquier otra dirección. La forma de la boquilla también genera fuerza dirigiendo el gas de escape a lo largo del eje del cohete. La aceleración de estos gases a través del motor ejerce una fuerza ("empuje") sobre la cámara de combustión y la boquilla, impulsando el vehículo (según la Tercera Ley de Newton). Esto sucede realmente porque la fuerza (área de tiempo de presión) en la pared de la cámara de combustión está desequilibrada por la abertura de la boquilla; este no es el caso en cualquier otra dirección. La forma de la boquilla también genera fuerza dirigiendo el gas de escape a lo largo del eje del cohete.
Propulsor
El propulsor de cohete es la masa que se almacena, por lo general en algún tipo de tanque de propelente o carcasa, antes de ser utilizada como la masa de propulsión que se expulsa desde un motor de cohete en forma de un chorro de fluido para producir empuje. Para los cohetes químicos, a menudo los propulsores son un combustible como el hidrógeno líquido o queroseno quemado con un oxidante como oxígeno líquido o ácido nítrico para producir grandes volúmenes de gas muy caliente. El oxidante se mantiene separado y mezclado en la cámara de combustión, o viene premezclado, como ocurre con los cohetes sólidos.
A veces, el propulsor no se quema, pero aún se somete a una reacción química, y puede ser un "monopropelente" como hidracina, óxido nitroso o peróxido de hidrógeno que puede descomponerse catalíticamente en gas caliente.
Alternativamente, se puede usar un propelente inerte que pueda calentarse externamente, como en un cohete de vapor, un cohete termosolar o cohetes térmicos nucleares.
Para cohetes más pequeños y de bajo rendimiento, como los propulsores de control de actitud donde el alto rendimiento es menos necesario, se usa un fluido presurizado como propulsor que simplemente escapa de la nave espacial a través de una boquilla propulsora.
Usos
Deben usarse cohetes u otros dispositivos de reacción similares que lleven su propio propelente cuando no haya otra sustancia (tierra, agua o aire) o fuerza (gravedad, magnetismo, luz) que un vehículo pueda emplear para la propulsión, como en el espacio. En estas circunstancias, es necesario llevar todo el propelente que se utilizará.
Sin embargo, también son útiles en otras situaciones:
Militar
Algunas armas militares usan cohetes para propulsar ojivas a sus objetivos. Un cohete y su carga útil en conjunto se conocen generalmente como misiles cuando el arma tiene un sistema de guía (no todos los misiles usan motores de cohete, algunos usan otros motores como los jets) o como un cohete si no está guiado. Los misiles antitanque y antiaéreos utilizan motores de cohete para atacar objetivos a gran velocidad en un rango de varias millas, mientras que los misiles balísticos intercontinentales se pueden utilizar para lanzar ojivas nucleares múltiples desde miles de millas, y los misiles antibalísticos intentan detenerlos . Los cohetes también han sido probados para reconocimiento, como el cohete Ping-Pong, que fue lanzado para vigilar objetivos enemigos, sin embargo, los cohetes de reconocimiento nunca han tenido un amplio uso en el ejército.
Ciencia e investigación
Los cohetes de sondeo se usan comúnmente para transportar instrumentos que toman lecturas desde 50 kilómetros (31 millas) hasta 1,500 kilómetros (930 millas) sobre la superficie de la Tierra.
Los motores cohete también se utilizan para impulsar los trineos cohete a lo largo de un riel a una velocidad extremadamente alta. El récord mundial para esto es Mach 8.5.
Vuelo espacial
Los cohetes más grandes normalmente se lanzan desde una plataforma de lanzamiento que proporciona soporte estable hasta unos pocos segundos después de la ignición. Debido a su alta velocidad de escape-2,500 a 4,500 m / s (9,000 a 16,200 km / h; 5,600 a 10,100 mph) -los cohetes son particularmente útiles cuando se requieren velocidades muy altas, como la velocidad orbital a aproximadamente 7,800 m / s (28,000 km / h; 17,000 mph). Las naves espaciales entregadas en trayectorias orbitales se convierten en satélites artificiales, que se utilizan para muchos fines comerciales. De hecho, los cohetes siguen siendo la única forma de lanzar naves espaciales en órbita y más allá. También se usan para acelerar rápidamente naves espaciales cuando cambian de órbita o se des-orbitan para aterrizar. Además, se puede usar un cohete para suavizar un aterrizaje forzoso en paracaídas inmediatamente antes de la toma de contacto (ver retrorocket).
Rescate
Se utilizaron cohetes para impulsar una línea hacia un barco herido, de modo que se puede usar una boya Breeches para rescatar a los que están a bordo. Los cohetes también se usan para lanzar bengalas de emergencia.
Algunos cohetes tripulados, especialmente el Saturn V y el Soyuz tienen sistemas de escape de lanzamiento. Este es un cohete pequeño, usualmente sólido, capaz de sacar la cápsula con tripulación del vehículo principal hacia la seguridad en cualquier momento. Este tipo de sistemas se han operado varias veces, tanto en pruebas como en vuelo, y se han operado correctamente cada vez.
Este fue el caso cuando el Sistema de Aseguramiento de Seguridad (nomenclatura soviética) arrancó con éxito la cápsula L3 durante tres de los cuatro lanzamientos fallidos del cohete lunar soviético, vehículos N1 3L, 5L y 7L. En los tres casos, la cápsula, aunque no tripulada, se salvó de la destrucción. Cabe señalar que solo los tres cohetes N1 antes mencionados tenían sistemas de seguridad de la seguridad funcionales. El destacado vehículo, 6L, tenía etapas superiores ficticias y, por lo tanto, no tenía un sistema de escape que proporcionara al N1 Booster una tasa de éxito del 100% para la salida de un lanzamiento fallido.
Un escape exitoso de una cápsula tripulada se produjo cuando Soyuz T-10, en una misión a la estación espacial Salyut 7, explotó en la plataforma.
En muchos aviones militares se usan asientos de eyección propulsados por cohete sólido para impulsar a la tripulación a un lugar seguro cuando se pierde el control de vuelo.
Pasatiempo, deporte y entretenimiento
Los aficionados construyen y vuelan una amplia variedad de cohetes modelo. Muchas compañías producen kits y piezas de cohetes modelo, pero debido a su simplicidad inherente, se sabe que algunos aficionados fabrican cohetes con casi cualquier cosa. Los cohetes también se usan en algunos tipos de fuegos artificiales para consumidores y profesionales. Un cohete propulsado por agua es un tipo de cohete modelo que usa agua como su masa de reacción. El recipiente a presión (el motor del cohete) generalmente es una botella de refresco de plástico usada. El agua es expulsada por un gas presurizado, típicamente aire comprimido. Es un ejemplo de la tercera ley de movimiento de Newton.
La escala de la cohetería amateur puede variar desde un pequeño cohete lanzado en el patio trasero propio hasta un cohete que alcanza el espacio. La cohetería amateur se divide en tres categorías: baja potencia, potencia media y alta potencia.
Australia, Austria, Canadá, Alemania, Nueva Zelanda, Suiza, el Reino Unido y los Estados Unidos tienen asociaciones de cohetes de alta potencia que proporcionan certificaciones a sus miembros para volar diferentes tamaños de motores de cohetes. Aunque unirse a estas organizaciones no es un requisito, a menudo ofrecen seguro y exenciones de vuelo para sus miembros.
Los cohetes de peróxido de hidrógeno se utilizan para alimentar los paquetes de propulsión a chorro, y se han utilizado para propulsar automóviles, y un cohete tiene el récord de carreras de arrastre de todos los tiempos (aunque no oficial).
Corpulent Stump es el cohete no comercial más potente jamás lanzado en un motor Aerotech en el Reino Unido.
ruido
El escape del cohete genera una cantidad significativa de energía acústica. A medida que el escape supersónico choca con el aire ambiente, se forman ondas de choque. La intensidad del sonido de estas ondas de choque depende del tamaño del cohete y de la velocidad de escape. La intensidad del sonido de los cohetes grandes de alto rendimiento podría matar a corta distancia.
El transbordador espacial genera 180 dB de ruido alrededor de su base. Para combatir esto, la NASA desarrolló un sistema de supresión de sonido que puede hacer fluir agua a velocidades de hasta 900,000 galones por minuto (57 m / s) en la plataforma de lanzamiento. El agua reduce el nivel de ruido de 180 dB a 142 dB (el requisito de diseño es de 145 dB). Sin el sistema de supresión de sonido, las ondas acústicas se reflejan desde la plataforma de lanzamiento hacia el cohete, haciendo vibrar la carga útil sensible y la tripulación. Estas ondas acústicas pueden ser tan graves que pueden destruir el cohete.
El ruido generalmente es más intenso cuando un cohete está cerca del suelo, ya que el ruido de los motores se irradia lejos del chorro, y se refleja en el suelo. Este ruido se puede reducir un poco mediante trincheras con techo, mediante inyección de agua alrededor del chorro y desviando el chorro en ángulo.
Para los cohetes con tripulación se usan varios métodos para reducir la intensidad del sonido de los pasajeros, y normalmente la ubicación de los astronautas lejos de los motores de cohetes ayuda significativamente. Para los pasajeros y la tripulación, cuando un vehículo se vuelve supersónico, el sonido se interrumpe ya que las ondas de sonido ya no pueden seguir el ritmo del vehículo.
Física
Operación
El efecto de la combustión del propelente en el motor del cohete es aumentar la velocidad de los gases resultantes a velocidades muy altas, lo que produce un empuje. Inicialmente, los gases de combustión se envían en todas direcciones, pero solo los que producen un empuje neto. tiene algún efecto. La dirección de movimiento ideal del escape es en la dirección para causar empuje. En el extremo superior de la cámara de combustión, el fluido gaseoso caliente y enérgico no puede avanzar y, por lo tanto, empuja hacia arriba contra la parte superior de la cámara de combustión del motor del cohete. A medida que los gases de combustión se aproximan a la salida de la cámara de combustión, aumentan su velocidad. El efecto de la parte convergente de la boquilla del motor del cohete sobre el fluido a alta presión de los gases de combustión, es provocar que los gases se aceleren a alta velocidad. Cuanto mayor sea la velocidad de los gases, cuanto menor es la presión del gas (principio de Bernoulli o conservación de la energía) que actúa en esa parte de la cámara de combustión. En un motor diseñado correctamente, el flujo alcanzará Mach 1 en la garganta de la boquilla. En ese punto, la velocidad del flujo aumenta. Más allá de la garganta de la boquilla, una parte de expansión en forma de campana del motor permite que los gases que se expanden empujen contra esa parte del motor del cohete. Por lo tanto, la parte de campana de la boquilla proporciona un empuje adicional. Simplemente expresado, para cada acción hay una reacción igual y opuesta, de acuerdo con la tercera ley de Newton, con el resultado de que los gases que salen producen la reacción de una fuerza en el cohete que hace que acelere el cohete. En un motor diseñado correctamente, el flujo alcanzará Mach 1 en la garganta de la boquilla. En ese punto, la velocidad del flujo aumenta. Más allá de la garganta de la boquilla, una parte de expansión en forma de campana del motor permite que los gases que se expanden empujen contra esa parte del motor del cohete. Por lo tanto, la parte de campana de la boquilla proporciona un empuje adicional. Simplemente expresado, para cada acción hay una reacción igual y opuesta, de acuerdo con la tercera ley de Newton, con el resultado de que los gases que salen producen la reacción de una fuerza en el cohete que hace que acelere el cohete. En un motor diseñado correctamente, el flujo alcanzará Mach 1 en la garganta de la boquilla. En ese punto, la velocidad del flujo aumenta. Más allá de la garganta de la boquilla, una parte de expansión en forma de campana del motor permite que los gases que se expanden empujen contra esa parte del motor del cohete. Por lo tanto, la parte de campana de la boquilla proporciona un empuje adicional. Simplemente expresado, para cada acción hay una reacción igual y opuesta, de acuerdo con la tercera ley de Newton, con el resultado de que los gases que salen producen la reacción de una fuerza en el cohete que hace que acelere el cohete. Por lo tanto, la parte de campana de la boquilla proporciona un empuje adicional. Simplemente expresado, para cada acción hay una reacción igual y opuesta, de acuerdo con la tercera ley de Newton, con el resultado de que los gases que salen producen la reacción de una fuerza en el cohete que hace que acelere el cohete. Por lo tanto, la parte de campana de la boquilla proporciona un empuje adicional. Simplemente expresado, para cada acción hay una reacción igual y opuesta, de acuerdo con la tercera ley de Newton, con el resultado de que los gases que salen producen la reacción de una fuerza en el cohete que hace que acelere el cohete.
En una cámara cerrada, las presiones son iguales en cada dirección y no se produce aceleración. Si se proporciona una abertura en el fondo de la cámara, la presión ya no actúa en la sección faltante. Esta apertura permite que escape el escape. Las presiones restantes dan un empuje resultante en el lado opuesto a la abertura, y estas presiones son las que empujan al cohete.
La forma de la boquilla es importante. Considere un globo propulsado por aire que sale de una boquilla que se estrecha. En tal caso, la combinación de presión de aire y fricción viscosa es tal que la boquilla no empuja el globo sino que es empujada por él. El uso de una boquilla convergente / divergente da más fuerza ya que el escape también presiona sobre él a medida que se expande hacia afuera, duplicando aproximadamente la fuerza total. Si el gas propelente se agrega continuamente a la cámara, estas presiones se pueden mantener durante el tiempo que permanezca el propelente. Tenga en cuenta que, en el caso de los motores propulsores líquidos, las bombas que mueven el propelente a la cámara de combustión deben mantener una presión mayor que la cámara de combustión, típicamente del orden de 100 atmósferas.
Como efecto secundario, estas presiones en el cohete también actúan sobre el escape en la dirección opuesta y aceleran este escape a velocidades muy altas (según la Tercera Ley de Newton). A partir del principio de conservación del impulso, la velocidad del escape de un cohete determina cuánto impulso se crea para una cantidad determinada de propelente. Esto se llama impulso específico del cohete . Debido a que un cohete, propulsor y escape en vuelo, sin ninguna perturbación externa, pueden considerarse como un sistema cerrado, el impulso total es siempre constante. Por lo tanto, cuanto más rápida sea la velocidad neta del escape en una dirección, mayor será la velocidad del cohete en la dirección opuesta. Esto es especialmente cierto ya que la masa del cuerpo del cohete es típicamente mucho más baja que la masa de escape total final.
Fuerzas en un cohete en vuelo
El estudio general de las fuerzas en un cohete es parte del campo de la balística. Las naves espaciales se estudian en el subcampo de la astrodinámica.
Los cohetes voladores se ven principalmente afectados por lo siguiente:
- Empuje del motor (es)
- La gravedad de los cuerpos celestes
- Arrastre si se mueve en la atmósfera
- Ascensor; generalmente un efecto relativamente pequeño, excepto para aviones propulsados por cohetes
Los cohetes que deben viajar por el aire suelen ser altos y delgados, ya que esta forma proporciona un alto coeficiente balístico y minimiza las pérdidas por arrastre.
Además, la pseudo-fuerza de inercia y centrífuga puede ser significativa debido a la trayectoria del cohete alrededor del centro de un cuerpo celeste; cuando se alcanzan velocidades suficientemente altas en la dirección y altitud correcta, se obtiene una órbita estable o una velocidad de escape.
Estas fuerzas, con una cola estabilizadora (el empenaje ) presente, a menos que se realicen deliberadamente esfuerzos de control, naturalmente hacen que el vehículo siga una trayectoria aproximadamente parabólica llamada giro de gravedad, y esta trayectoria se usa a menudo al menos durante la parte inicial de un lanzamiento. (Esto es cierto incluso si el motor del cohete está montado en la nariz.) Los vehículos pueden así mantener un ángulo de ataque bajo o incluso cero, lo que minimiza la tensión transversal en el vehículo de lanzamiento, permitiendo un vehículo de lanzamiento más débil y por lo tanto más ligero.
Arrastrar
Arrastrar es una fuerza opuesta a la dirección del movimiento del cohete. Esto disminuye la aceleración del vehículo y produce cargas estructurales. La fuerza de desaceleración para cohetes de rápido movimiento se calcula usando la ecuación de arrastre.
El arrastre se puede minimizar con un cono de nariz aerodinámico y usando una forma con un alto coeficiente balístico (el cohete "clásico", largo y delgado) y manteniendo el ángulo de ataque del cohete lo más bajo posible.
Durante el lanzamiento de un cohete, a medida que la velocidad del vehículo aumenta y la atmósfera se adelgaza, hay un punto de resistencia aerodinámica máxima llamada Max Q. Esto determina la resistencia aerodinámica mínima del vehículo, ya que el cohete debe evitar pandeo bajo estas fuerzas.
Empuje neto
Un motor de cohete típico puede manejar una fracción significativa de su propia masa en propelente cada segundo, con el propulsor dejando la boquilla a varios kilómetros por segundo. Esto significa que la relación empuje-peso del motor de un cohete, y con frecuencia todo el vehículo, puede ser muy alta, en casos extremos por encima de 100. Esto se compara con otros motores de propulsión a chorro que pueden superar los 5 para algunos de los mejores motores.
Se puede demostrar que el empuje neto de un cohete es:
dónde:
- flujo de propelente (kg / so lb / s)
- la velocidad de escape efectiva (m / s o ft / s)
La velocidad de escape efectiva es más o menos la velocidad a la que el escape sale del vehículo, y en el vacío del espacio, la velocidad de escape efectiva es a menudo igual a la velocidad de escape promedio real a lo largo del eje de empuje. Sin embargo, la velocidad de escape efectiva permite varias pérdidas, y notablemente, se reduce cuando se opera dentro de una atmósfera.
La velocidad del flujo de propelente a través de un motor de cohete a menudo se varía deliberadamente durante un vuelo, para proporcionar una manera de controlar el empuje y, por lo tanto, la velocidad del vehículo. Esto, por ejemplo, permite la minimización de las pérdidas aerodinámicas y puede limitar el aumento de las fuerzas gdebido a la reducción de la carga de propelente.
Impulso total
El impulso se define como una fuerza que actúa sobre un objeto a lo largo del tiempo, que en ausencia de fuerzas opuestas (gravedad y arrastre aerodinámico), cambia el momento (integral de masa y velocidad) del objeto. Como tal, es el mejor indicador de clase de rendimiento (masa de carga útil y capacidad de velocidad terminal) de un cohete, en lugar de empuje de despegue, masa o "potencia". El impulso total de un cohete (escenario) que quema su propelente es:
Cuando hay empuje fijo, esto es simplemente:
El impulso total de un cohete multietapa es la suma de los impulsos de las etapas individuales.
Impulso específico
| Cohete | Propulsores | Yo sp , vacío (s) |
|---|---|---|
| Lanzadera espacial motores líquidos |
LOX / LH
2
453
Transmisión espacial
de motores sólidos
APCP
268
Transbordador espacial
OMS
NTO / MMH
313
Saturn V
etapa 1
LOX / RP-1
304
Como se puede ver en la ecuación de empuje, la velocidad efectiva del escape controla la cantidad de empuje producido a partir de una cantidad particular de combustible quemado por segundo.
Una medida equivalente, el impulso neto por unidad de peso de propelente expulsado, se denomina Impulso específico , y esta es una de las figuras más importantes que describe el rendimiento de un cohete. Se define de tal manera que está relacionado con la velocidad de escape efectiva mediante:
dónde:
- tiene unidades de segundos
- es la aceleración en la superficie de la Tierra
Por lo tanto, cuanto mayor es el impulso específico, mayor es el empuje neto y el rendimiento del motor. se determina por medición mientras se prueba el motor. En la práctica, las velocidades de escape efectivas de los cohetes varían, pero pueden ser extremadamente altas, ~ 4500 m / s, aproximadamente 15 veces la velocidad del sonido en el aire a nivel del mar.
Delta-v (ecuación de cohete)
La capacidad delta-v de un cohete es el cambio teórico total en la velocidad que un cohete puede lograr sin ninguna interferencia externa (sin arrastre de aire o gravedad u otras fuerzas).
Cuando es constante, el delta-v que puede proporcionar un vehículo cohete se puede calcular a partir de la ecuación del cohete Tsiolkovsky:
dónde:
- es la masa total inicial, incluido el propelente, en kg (o lb)
- es la masa total final en kg (o lb)
- es la velocidad efectiva de escape en m / s (o pies / s)
- es el delta-v en m / s (o ft / s)
Cuando se lanza desde la Tierra, el delta-vs práctico para un solo cohete que lleva cargas útiles puede ser de unos pocos km / s. Algunos diseños teóricos tienen cohetes con delta-vs más de 9 km / s.
El delta-v requerido también se puede calcular para una maniobra particular; por ejemplo, el delta-v para lanzar desde la superficie de la Tierra a la órbita terrestre baja es de aproximadamente 9.7 km / s, lo que deja al vehículo con una velocidad lateral de aproximadamente 7.8 km / s a una altitud de alrededor de 200 km. En esta maniobra, se pierden aproximadamente 1.9 km / s en arrastre de aire, arrastre de gravedad y aumento de altitud.
La razón a veces se llama la relación de masa .
Proporciones masivas
Casi toda la masa de un vehículo de lanzamiento consiste en propelente. La relación de masa es, para cualquier "combustión", la relación entre la masa inicial del cohete y su masa final. Todo lo demás es igual, es deseable una relación de masa alta para un buen rendimiento, ya que indica que el cohete es liviano y, por lo tanto, tiene un mejor rendimiento, esencialmente por las mismas razones por las que es deseable el bajo peso en los autos deportivos.
Los cohetes como grupo tienen la mayor relación empuje-peso de cualquier tipo de motor; y esto ayuda a los vehículos a alcanzar altas relaciones de masa, lo que mejora el rendimiento de los vuelos. Cuanto mayor sea la relación, menor será la masa del motor necesaria para transportarse. Esto permite transportar aún más propelente, mejorando enormemente el delta-v. Alternativamente, algunos cohetes como escenarios de rescate o carreras llevan relativamente poco propulsor y carga útil y, por lo tanto, solo necesitan una estructura ligera y, en cambio, logran altas aceleraciones. Por ejemplo, el sistema de escape Soyuz puede producir 20g.
Las relaciones de masa alcanzables dependen en gran medida de muchos factores, como el tipo de propulsor, el diseño del motor que utiliza el vehículo, los márgenes de seguridad estructurales y las técnicas de construcción.
Las relaciones de masa más altas generalmente se logran con cohetes líquidos, y estos tipos se usan generalmente para vehículos de lanzamiento orbital, una situación que requiere un alto delta-v. Los propulsores líquidos generalmente tienen densidades similares a las del agua (con la notable excepción de hidrógeno líquido y metano líquido), y estos tipos pueden usar tanques ligeros de baja presión y generalmente ejecutan turbobombas de alto rendimiento para forzar el propelente a la cámara de combustión.
Algunas fracciones masivas notables se encuentran en la siguiente tabla (algunas aeronaves se incluyen para propósitos de comparación):
| Vehículo | Misa de despegue | Misa final | Relación de masa | Fracción de masa |
|---|---|---|---|---|
| Ariane 5 (vehículo + carga útil) | 746,000 kg (~ 1,645,000 lb) | 2,700 kg + 16,000 kg (~ 6,000 lb + ~ 35,300 lb) | 39.9 | 0.975 |
| Primera etapa Titan 23G | 117,020 kg (258,000 lb) | 4,760 kg (10,500 lb) | 24.6 | 0.959 |
| Saturno V | 3,038,500 kg (~ 6,700,000 lb) | 13,300 kg + 118,000 kg (~ 29,320 lb + ~ 260,150 lb) | 23.1 | 0.957 |
| Transbordador espacial (vehículo + carga útil) | 2,040,000 kg (~ 4,500,000 lb) | 104,000 kg + 28,800 kg (~ 230,000 lb + ~ 63,500 lb) | 15.4 | 0.935 |
| Saturno 1B (solo etapa) | 448,648 kg (989,100 lb) | 41,594 kg (91,700 lb) | 10.7 | 0.907 |
| Virgin Atlantic GlobalFlyer | 10,024.39 kg (22,100 lb) | 1,678.3 kg (3,700 lb) | 6.0 | 0.83 |
| V-2 | 13,000 kg (~ 28,660 lb) (12.8 ton) | 3.85 | 0.74 | |
| X-15 | 15,420 kg (34,000 lb) | 6,620 kg (14,600 lb) | 2.3 | 0.57 |
| Concorde | ~ 181,000 kg (400,000 lb) | 2 | 0.5 | |
| Boeing 747 | ~ 363,000 kg (800,000 lb) | 2 | 0.5 |
Puesta en escena
Hasta ahora, la velocidad requerida (delta-v) para alcanzar la órbita no ha sido alcanzada por ningún cohete porque el propelente, el tanque, la estructura, la guía, las válvulas y los motores, etc., toman un porcentaje mínimo particular de la masa de despegue que es demasiado grande para el propulsor que lleva para lograr que delta-v lleve cargas útiles razonables. Como la etapa única a la órbita no se ha podido lograr hasta ahora, los cohetes orbitales siempre tienen más de una etapa.
Por ejemplo, la primera etapa del Saturno V, que soporta el peso de las etapas superiores, fue capaz de alcanzar una relación de masa de alrededor de 10, y logró un impulso específico de 263 segundos. Esto da un delta-v de alrededor de 5.9 km / s mientras que alrededor de 9.4 km / s delta-v es necesario para lograr la órbita con todas las pérdidas permitidas.
Este problema se resuelve con frecuencia por etapas: el cohete arroja el exceso de peso (generalmente tanques vacíos y motores asociados) durante el lanzamiento. La estadificación es ya sea en serie, donde los cohetes se encienden después de que la etapa anterior se ha caído, o paralela , donde los cohetes se están quemando juntos y luego se separan cuando se agotan.
Las velocidades máximas que se pueden lograr con la puesta en escena están teóricamente limitadas solo por la velocidad de la luz. Sin embargo, la carga útil que se puede transportar se reduce geométricamente con cada etapa adicional necesaria, mientras que la delta-v adicional para cada etapa es simplemente aditiva.
Aceleración y relación empuje-peso
Según la segunda ley de Newton, la aceleración de un vehículo es simplemente:
Donde m es la masa instantánea del vehículo y es la fuerza neta que actúa sobre el cohete (principalmente empuje, pero el arrastre de aire y otras fuerzas pueden desempeñar un papel).
A medida que el propelente restante disminuye, los vehículos cohete se vuelven más ligeros y su aceleración tiende a aumentar hasta que se agote el propulsor. Esto significa que gran parte del cambio de velocidad ocurre hacia el final de la quemadura cuando el vehículo es mucho más ligero. Sin embargo, el empuje puede ser acelerado para compensar o variar esto si es necesario. Las discontinuidades en la aceleración también ocurren cuando las etapas se agotan, a menudo comenzando con una aceleración más baja con cada nueva etapa de disparo.
Las aceleraciones máximas se pueden aumentar diseñando el vehículo con una masa reducida, generalmente lograda por una reducción en la carga de combustible y el tanque y las estructuras asociadas, pero obviamente esto reduce el rango, delta-v y el tiempo de combustión. Aún así, para algunas aplicaciones para las que se usan cohetes, es altamente deseable una aceleración de pico alta aplicada por poco tiempo.
La masa mínima del vehículo consiste en un motor de cohete con combustible mínimo y estructura para transportarlo. En ese caso, la relación empuje-peso del motor del cohete limita la aceleración máxima que se puede diseñar. Resulta que los motores de cohetes generalmente tienen una relación empuje a peso realmente excelente (137 para el motor NK-33, algunos cohetes sólidos son más de 1000), y casi todos los vehículos realmente de alta gravedad emplean o han empleado cohetes.
Las altas aceleraciones que naturalmente poseen los cohetes significan que los vehículos cohete a menudo son capaces de despegar verticalmente y, en algunos casos, con una orientación y control adecuados de los motores, también un aterrizaje vertical. Para que se realicen estas operaciones, es necesario que los motores de un vehículo proporcionen más que la aceleración gravitacional local.
Energía
Eficiencia energética
Los vehículos de lanzamiento de cohetes despegan con una gran cantidad de llamas, ruido y drama, y puede parecer obvio que son gravemente ineficientes. Sin embargo, aunque están lejos de ser perfectos, su eficiencia energética no es tan mala como podría suponerse.
La densidad de energía de un propulsor de cohete típico es a menudo alrededor de un tercio de los combustibles de hidrocarburo convencionales; el grueso de la masa es (a menudo relativamente barato) oxidante. Sin embargo, al despegar, el cohete tiene una gran cantidad de energía en el combustible y el oxidante almacenados dentro del vehículo. Por supuesto, es deseable que la mayor parte de la energía del propelente termine como energía cinética o potencial del cuerpo del cohete como sea posible.
La energía del combustible se pierde en el arrastre del aire y la resistencia a la gravedad y se usa para que el cohete gane altura y velocidad. Sin embargo, gran parte de la energía perdida termina en el escape.
En un dispositivo de propulsión química, la eficiencia del motor es simplemente la relación de la potencia cinética de los gases de escape y la potencia disponible a partir de la reacción química:
Una eficiencia del 100% dentro del motor (eficiencia del motor ) significaría que toda la energía calorífica de los productos de combustión se convierte en energía cinética del chorro. Esto no es posible, pero las boquillas de relación de alta expansión casi adiabática que se pueden usar con cohetes se acercan sorprendentemente: cuando la boquilla expande el gas, éste se enfría y se acelera, y se puede lograr una eficiencia energética de hasta 70% . La mayor parte del resto es energía térmica en el escape que no se recupera. La alta eficiencia es una consecuencia del hecho de que la combustión de cohetes se puede realizar a temperaturas muy altas y el gas finalmente se libera a temperaturas mucho más bajas, dando así una buena eficiencia de Carnot.
Sin embargo, la eficiencia del motor no es toda la historia. En común con los otros motores a base de chorro, pero particularmente en cohetes debido a sus velocidades de escape altas y típicamente fijas, los vehículos cohete son extremadamente ineficientes a bajas velocidades independientemente de la eficiencia del motor. El problema es que a bajas velocidades, el escape arrastra una gran cantidad de energía cinética hacia atrás. Este fenómeno se denomina eficiencia propulsora ( ).
Sin embargo, a medida que aumentan las velocidades, la velocidad de escape resultante disminuye, y la eficiencia energética general del vehículo aumenta, alcanzando un pico de alrededor del 100% de la eficiencia del motor cuando el vehículo viaja exactamente a la misma velocidad que el escape. En este caso, el escape idealmente se detendría muerto en el espacio detrás del vehículo en movimiento, quitando energía cero, y de la conservación de energía, toda la energía terminaría en el vehículo. La eficiencia luego vuelve a caer a velocidades aún mayores a medida que el escape termina viajando hacia adelante, detrás del vehículo.
A partir de estos principios, se puede demostrar que la eficiencia de propulsión para un cohete que se mueve a velocidad con una velocidad de escape es:
Y la eficiencia energética general (instantánea) es:
Por ejemplo, de la ecuación, con un 0.7, un cohete volando a Mach 0.85 (que la mayoría de los aviones cruza a) con una velocidad de escape de Mach 10, tendría una eficiencia energética global pronosticada de 5.9%, mientras que un convencional, moderno, el motor a reacción con aire respirable alcanza una eficiencia de más del 35%. Por lo tanto, un cohete necesitaría aproximadamente 6 veces más energía; y teniendo en cuenta que la energía específica del propulsor de cohete es de alrededor de un tercio que la del combustible de aire convencional, sería necesario transportar aproximadamente 18 veces más de propulsor para el mismo viaje. Esta es la razón por la cual los cohetes rara vez se usan para la aviación general.
Dado que la energía en última instancia proviene del combustible, estas consideraciones significan que los cohetes son principalmente útiles cuando se requiere una velocidad muy alta, como los ICBM o el lanzamiento orbital. Por ejemplo, el transbordador espacial de la NASA dispara sus motores durante aproximadamente 8,5 minutos, consumiendo 1.000 toneladas de propelente sólido (que contiene 16% de aluminio) y 2.000.000 litros adicionales de propelente líquido (106.261 kg de hidrógeno líquido) para levantar el vehículo de 100.000 kg (incluido la carga útil de 25,000 kg) a una altitud de 111 km y una velocidad orbital de 30,000 km / h. A esta altitud y velocidad, el vehículo tiene una energía cinética de aproximadamente 3 TJ y una energía potencial de aproximadamente 200 GJ. Dada la energía inicial de 20 TJ, el transbordador espacial tiene un 16% de eficiencia energética en el lanzamiento del orbitador.
Por lo tanto, los motores a reacción, que combinan mejor velocidad y velocidad de escape (como los turbofans, a pesar de su peor potencia), predominan para el uso atmosférico subsónico y supersónico, mientras que los cohetes funcionan mejor a velocidades hipersónicas. Por otro lado, los cohetes sirven en muchas aplicaciones militares de corto alcance de velocidad relativamentebaja, donde su ineficiencia de baja velocidad es superada por su empuje extremadamente alto y, por lo tanto, altas aceleraciones.
Efecto Oberth
Una característica sutil de los cohetes se relaciona con la energía. Una etapa de cohete, mientras transporta una carga dada, es capaz de dar un delta-v particular. Este delta-v significa que la velocidad aumenta (o disminuye) en una cantidad particular, independientemente de la velocidad inicial. Sin embargo, debido a que la energía cinética es una ley cuadrada sobre la velocidad, esto significa que cuanto más rápido viaja el cohete antes de que arda, más energía orbital gana o pierde.
Este hecho se usa en viajes interplanetarios. Significa que la cantidad de delta-v para alcanzar otros planetas, más allá de eso para alcanzar la velocidad de escape puede ser mucho menor si el delta-v se aplica cuando el cohete viaja a altas velocidades, cerca de la Tierra u otra superficie planetaria ; mientras que esperar hasta que el cohete haya disminuido en altitud multiplica el esfuerzo requerido para lograr la trayectoria deseada.
Seguridad, confiabilidad y accidentes
La confiabilidad de los cohetes, como para todos los sistemas físicos, depende de la calidad del diseño y la construcción de ingeniería.
Debido a la enorme energía química en los propulsores de cohetes (mayor energía en peso que los explosivos, pero menor que la gasolina), las consecuencias de los accidentes pueden ser graves. La mayoría de las misiones espaciales tienen algunos problemas. En 1986, después del desastre del transbordador espacial Challenger, el físico estadounidense Richard Feynman, que había servido en la Comisión Rogers estimó que la posibilidad de una condición insegura para el lanzamiento del transbordador era aproximadamente del 1%; más recientemente, el riesgo histórico por persona-vuelo en vuelo espacial orbital se ha calculado en alrededor del 2% o 4%.
Costos y economía
Los costos de los cohetes se pueden dividir aproximadamente en costos de propelente, los costos de obtener y / o producir la "masa seca" del cohete y los costos de cualquier equipo e instalaciones de apoyo requeridos.
La mayor parte de la masa de despegue de un cohete es normalmente propelente. Sin embargo, el propelente rara vez es más que unas pocas veces más caro que la gasolina por kilogramo (a partir de 2009 la gasolina era de $ 1 / kg [$ 0,45 / lb] o menos), y aunque se necesitan cantidades sustanciales, para todos los cohetes menos Resulta que los costos de propelente son generalmente comparativamente pequeños, aunque no completamente insignificantes. Con oxígeno líquido que cuesta $ 0.15 por kilogramo ($ 0.068 / lb) e hidrógeno líquido $ 2.20 / kg ($ 1.00 / lb), el Transbordador Espacial en 2009 tuvo un gasto de propelente líquido de aproximadamente $ 1.4 millones por cada lanzamiento que costó $ 450 millones de otros gastos (con 40% de la masa de propelentes utilizados por ella son líquidos en el tanque de combustible externo, 60% de sólidos en los SRB).
A pesar de que la masa seca no propulsora de un cohete a menudo solo está entre el 5-20% de la masa total, sin embargo, este costo domina. Para el hardware con el rendimiento utilizado en los vehículos de lanzamiento orbital, los gastos de $ 2000- $ 10,000 + por kilogramo de peso seco son comunes, principalmente de ingeniería, fabricación y pruebas; las materias primas representan típicamente alrededor del 2% del gasto total. Para la mayoría de los cohetes, excepto los reutilizables (motores de lanzadera), los motores no necesitan funcionar más de unos pocos minutos, lo que simplifica el diseño.
Los requisitos de rendimiento extremo para los cohetes que alcanzan la órbita se correlacionan con un alto costo, incluido un control de calidad intensivo para garantizar la fiabilidad a pesar de los factores de seguridad limitados permitidos por razones de peso. Los componentes producidos en pequeñas cantidades si no se mecanizan individualmente pueden evitar la amortización de I + D y los costos de las instalaciones sobre la producción en masa al grado visto en la fabricación de más peatones. Entre los cohetes de combustible líquido, la complejidad puede verse influenciada por la cantidad de hardware que debe ser liviano, como los motores alimentados a presión que pueden tener dos órdenes de magnitud menor que los motores alimentados por bomba, pero aumentan el peso al necesitar una mayor presión del tanque. utilizado en solo pequeños propulsores de maniobra como consecuencia.
Para cambiar los factores anteriores para vehículos de lanzamiento orbital, los métodos propuestos han incluido cohetes simples de producción masiva en grandes cantidades o en gran escala, o el desarrollo de cohetes reutilizables destinados a volar con mucha frecuencia para amortizar sus gastos iniciales sobre muchas cargas útiles o reducir cohetes requisitos de rendimiento mediante la construcción de un sistema de lanzamiento espacial no cohete para parte de la velocidad a la órbita (o todo ello, pero con la mayoría de los métodos que implican el uso de algunos cohetes).
Los costos de los equipos de soporte, los costos de alcance y las plataformas de lanzamiento generalmente aumentan con el tamaño del cohete, pero varían menos con la velocidad de lanzamiento, por lo que se puede considerar que son aproximadamente un costo fijo.
Los cohetes en aplicaciones distintas de su lanzamiento a órbita (como los cohetes militares y el despegue asistido por cohetes), que comúnmente no requieren un rendimiento comparable y, en ocasiones, se producen en serie, suelen ser relativamente baratos.
Desde aproximadamente 2010 ha habido más competencia en el mercado de lanzamiento espacial comercial.
Obtenido de: https://en.wikipedia.org/wiki/Rocket