Vuelo espacial
Definición
Vuelo espacial (también vuelo espacial escrito ) es un vuelo balístico hacia o desde el espacio exterior. Los vuelos espaciales pueden ocurrir con naves espaciales con o sin humanos a bordo. Entre los ejemplos de vuelos espaciales tripulados se incluyen los programas de aterrizaje de EE. UU. Apollo Moon y Space Shuttle y el programa ruso Soyuz, así como la actual Estación Espacial Internacional. Los ejemplos de vuelos espaciales no tripulados incluyen sondas espaciales que salen de la órbita de la Tierra, así como satélites en órbita alrededor de la Tierra, como los satélites de comunicaciones. Estos operan por control telerobótico o son completamente autónomos.
Los vuelos espaciales se utilizan en la exploración espacial y también en actividades comerciales como el turismo espacial y las telecomunicaciones por satélite. Los usos no comerciales adicionales de los vuelos espaciales incluyen observatorios espaciales, satélites de reconocimiento y otros satélites de observación de la Tierra.
Un vuelo espacial normalmente comienza con un lanzamiento de cohete, que proporciona el empuje inicial para superar la fuerza de la gravedad e impulsa a la nave espacial desde la superficie de la Tierra. Una vez en el espacio, el movimiento de una nave espacial, tanto cuando no está propulsado como bajo propulsión, está cubierto por el área de estudio llamada astrodinámica. Algunas naves espaciales permanecen en el espacio indefinidamente, algunas se desintegran durante la reentrada atmosférica y otras alcanzan una superficie planetaria o lunar para el aterrizaje o el impacto.
Historia
La primera propuesta teórica de viajes espaciales usando cohetes fue publicada por el astrónomo y matemático escocés William Leitch, en un ensayo de 1861 "Un viaje a través del espacio". Más conocido (aunque no ampliamente fuera de Rusia) es el trabajo de Konstantin Tsiolkovsky, " Исследование мировых пространств реактивными приборами " ( La exploración del espacio cósmico por medio de dispositivos de reacción ), publicado en 1903.
El vuelo espacial se convirtió en una posibilidad de ingeniería con el trabajo de la publicación de Robert H. Goddard en 1919 de su artículo Un método para alcanzar altitudes extremas . Su aplicación de la boquilla de Laval a cohetes de combustible líquido mejoró la eficiencia lo suficiente como para que sea posible el viaje interplanetario. También probó en el laboratorio que los cohetes funcionarían en el vacío del espacio; sin embargo, su trabajo no fue tomado en serio por el público. Su intento de asegurar un contrato del Ejército para un arma propulsada por cohete en la primera Guerra Mundial fue derrotado por el armisticio del 11 de noviembre de 1918 con Alemania.
No obstante, el artículo de Goddard fue muy influyente en Hermann Oberth, quien a su vez influyó en Wernher von Braun. Von Braun se convirtió en el primero en producir cohetes modernos como armas guiadas, empleados por Adolf Hitler. El V-2 de Von Braun fue el primer cohete en alcanzar el espacio, a una altitud de 189 kilómetros (102 millas náuticas) en un vuelo de prueba en junio de 1944.
El trabajo de cohetes de Tsiolkovsky no fue apreciado en toda su vida, pero influenció a Sergey Korolev, quien se convirtió en el principal diseñador de cohetes de la Unión Soviética bajo el mando de Joseph Stalin, para desarrollar misiles balísticos intercontinentales para portar armas nucleares como una medida contraria a los aviones bombarderos estadounidenses. Los derivados de los misiles R-7 Semyorka de Korolev fueron utilizados para lanzar el primer satélite artificial terrestre del mundo, Sputnik 1, el 4 de octubre de 1957, y luego el primer humano en orbitar la Tierra, Yuri Gagarin en Vostok 1, el 12 de abril de 1961.
Al final de la Segunda Guerra Mundial, von Braun y la mayoría de su equipo de cohetes se rindieron a los Estados Unidos, y fueron expatriados para trabajar en misiles estadounidenses en lo que se convirtió en la Agencia de Misiles Balísticos del Ejército. Este trabajo en misiles como Juno I y Atlas permitió el lanzamiento del primer satélite estadounidense Explorer 1 el 1 de febrero de 1958 y el primer estadounidense en órbita, John Glenn en Friendship 7 el 20 de febrero de 1962. Como director del Marshall Space Flight Center, Von Braun supervisó el desarrollo de una clase más grande de cohete llamada Saturno, que permitió a los EE. UU. Enviar a los dos primeros humanos, Neil Armstrong y Buzz Aldrin, a la Luna y de regreso al Apollo 11 en julio de 1969. Durante el mismo período, el La Unión Soviética intentó en secreto pero no logró desarrollar el cohete N1 para darles la capacidad de aterrizar a una persona en la Luna.
Fases
Lanzamiento
Los cohetes son los únicos medios actualmente capaces de alcanzar la órbita o más allá. Aún no se han construido otras tecnologías de lanzamiento espacial que no sean cohetes, o que no alcancen las velocidades orbitales. El lanzamiento de un cohete para un vuelo espacial generalmente comienza desde un puerto espacial (cosmódromo), que puede estar equipado con complejos de lanzamiento y plataformas de lanzamiento para lanzamientos verticales de cohetes y pistas para el despegue y aterrizaje de aviones de portaaviones y naves espaciales aladas. Los puertos espaciales están situados lejos de la habitación humana por razones de ruido y seguridad. Los ICBM tienen varias instalaciones de lanzamiento especiales.
Un lanzamiento a menudo está restringido a ciertas ventanas de inicio. Estas ventanas dependen de la posición de los cuerpos celestes y las órbitas en relación con el sitio de lanzamiento. La mayor influencia es a menudo la rotación de la Tierra misma. Una vez lanzadas, las órbitas normalmente se ubican dentro de planos planos relativamente constantes en un ángulo fijo con respecto al eje de la Tierra, y la Tierra gira dentro de esta órbita.
Una plataforma de lanzamiento es una estructura fija diseñada para despachar vehículos en el aire. Por lo general, consiste en una torre de lanzamiento y una trinchera de llamas. Está rodeado por el equipo utilizado para erigir, alimentar y mantener los vehículos de lanzamiento.
Alcanzando el espacio
La definición de espacio ultraterrestre más utilizada es todo lo que se encuentra más allá de la línea Kármán, que se encuentra a 100 kilómetros (62 millas) sobre la superficie de la Tierra. Los Estados Unidos a veces definen el espacio ultraterrestre como todo más allá de 50 millas (80 km) de altitud.
Los cohetes son los únicos medios actualmente prácticos para alcanzar el espacio. Los motores de aviones convencionales no pueden alcanzar el espacio debido a la falta de oxígeno. Los motores de cohete expulsan el propulsor para proporcionar un empuje hacia adelante que genera suficiente delta-v (cambio en la velocidad) para alcanzar la órbita.
Para los sistemas de lanzamiento tripulados, con frecuencia se instalan sistemas de escape para permitir a los astronautas escapar en caso de emergencia.
Alternativas
Se han propuesto muchas formas de llegar a espacios distintos de los cohetes. Ideas como el ascensor espacial y las cadenas de intercambio de momento como rotovators o skyhooks requieren materiales nuevos mucho más fuertes que los que se conocen actualmente. Los lanzadores electromagnéticos, como los bucles de lanzamiento, podrían ser factibles con la tecnología actual. Otras ideas incluyen aviones / aviones espaciales asistidos por cohete tales como Reaction Engines Skylon (actualmente en fase inicial de desarrollo), aviones espaciales eléctricos scramjet y aviones espaciales accionados por RBCC. Lanzamiento de pistola ha sido propuesto para carga.
Saliendo de la órbita
Lograr una órbita cerrada no es esencial para los viajes lunares e interplanetarios. Los primeros vehículos espaciales rusos alcanzaron altitudes muy elevadas sin entrar en órbita. La NASA consideró lanzar misiones Apollo directamente en las trayectorias lunares, pero adoptó la estrategia de entrar primero en una órbita de estacionamiento temporal y luego realizar una combustión separada varias órbitas más tarde en una trayectoria lunar. Esto cuesta propelente adicional debido a que el perigeo de la órbita de estacionamiento debe ser lo suficientemente alto para evitar la reentrada, mientras que la inyección directa puede tener un perigeo arbitrariamente bajo porque nunca se alcanzará.
Sin embargo, el enfoque de la órbita de estacionamiento simplificó enormemente la planificación de la misión Apollo de varias maneras importantes. Amplió sustancialmente las ventanas de lanzamiento permitidas, aumentando las posibilidades de un lanzamiento exitoso a pesar de problemas técnicos menores durante la cuenta atrás. La órbita de estacionamiento era una "meseta de la misión" estable que le daba a la tripulación y a los controladores varias horas para examinar minuciosamente la nave después de las tensiones del lanzamiento antes de comprometerla con un largo vuelo lunar; la tripulación podría regresar rápidamente a la Tierra, si es necesario, o se podría llevar a cabo una misión orbital alternativa de la Tierra. La órbita de estacionamiento también permitió trayectorias transluminales que evitaban las partes más densas de los cinturones de radiación de Van Allen.
Las misiones Apollo minimizaron la penalización de rendimiento de la órbita de estacionamiento al mantener su altitud lo más baja posible. Por ejemplo, el Apolo 15 usó una órbita de estacionamiento inusualmente baja (incluso para Apolo) de 92.5 nmi por 91.5 nmi (171 km por 169 km) donde hubo un arrastre atmosférico significativo. Pero fue parcialmente superado por la ventilación continua de hidrógeno de la tercera etapa del Saturno V, y fue en cualquier caso tolerable para la estancia corta.
Las misiones robóticas no requieren una capacidad de aborto o minimización de la radiación, y debido a que los lanzadores modernos rutinariamente cumplen con ventanas de lanzamiento "instantáneas", las sondas espaciales a la Luna y otros planetas generalmente usan inyección directa para maximizar el rendimiento. Aunque algunos pueden costar brevemente durante la secuencia de lanzamiento, no completan una o más órbitas de estacionamiento completas antes de la quemadura que los inyecta en una trayectoria de escape de la Tierra.
Tenga en cuenta que la velocidad de escape de un cuerpo celeste disminuye con la altitud sobre ese cuerpo. Sin embargo, es más eficiente en el consumo de combustible que una nave queme su combustible lo más cerca posible del suelo; ver el efecto Oberth y referencia. Esta es otra forma de explicar la penalidad de rendimiento asociada con el establecimiento del perigeo seguro de una órbita de estacionamiento.
Los planes para futuras misiones interplanetarias de vuelo espacial tripulado a menudo incluyen el ensamblaje final del vehículo en la órbita terrestre, como el Proyecto Orión de la NASA y el tándem ruso Kliper / Parom.
Astrodinámica
La Astronomía es el estudio de las trayectorias de las naves espaciales, particularmente en lo que se refiere a los efectos gravitacionales y de propulsión. La astrodinámica permite que una nave espacial llegue a su destino en el momento correcto sin un uso excesivo de propelente. Es posible que se necesite un sistema de maniobras orbitales para mantener o cambiar las órbitas.
Los métodos de propulsión orbital sin cohetes incluyen velas solares, velas magnéticas, sistemas magnéticos de burbujas de plasma y el uso de efectos de tirachinas gravitacionales.
Transferir energía
El término "energía de transferencia" significa la cantidad total de energía impartida por una etapa de cohete a su carga útil. Esta puede ser la energía impartida por una primera etapa de un vehículo de lanzamiento a una etapa superior más carga útil, o por una etapa superior o motor de lanzamiento de naves espaciales a una nave espacial.
Reentrada
Los vehículos en órbita tienen grandes cantidades de energía cinética. Esta energía debe descartarse si el vehículo va a aterrizar de manera segura sin vaporizarse en la atmósfera. Típicamente, este proceso requiere métodos especiales para proteger contra el calentamiento aerodinámico. La teoría detrás de la reentrada fue desarrollada por Harry Julian Allen. De acuerdo con esta teoría, los vehículos de reingreso presentan formas romas a la atmósfera para la reentrada. Las formas romas significan que menos del 1% de la energía cinética termina en calor que llega al vehículo y la energía térmica en su lugar termina en la atmósfera.
Aterrizaje
Las cápsulas de Mercurio, Géminis y Apolo se derramaron en el mar. Estas cápsulas fueron diseñadas para aterrizar a velocidades relativamente bajas con la ayuda de un paracaídas. Las cápsulas rusas para Soyuz utilizan un gran paracaídas y cohetes de frenado para aterrizar en la tierra. El transbordador espacial se deslizó a un touchdown como un avión.
Recuperación
Después de un aterrizaje exitoso de la nave espacial, sus ocupantes y la carga pueden ser recuperados. En algunos casos, la recuperación ha ocurrido antes del aterrizaje: mientras una nave espacial todavía está descendiendo en su paracaídas, puede ser enganchada por un avión especialmente diseñado. Esta técnica de recuperación en el aire se usó para recuperar los cartuchos de película de los satélites espías Corona.
Tipos
Sin tripulación
El vuelo espacial no tripulado es toda actividad de vuelo espacial sin una presencia humana necesaria en el espacio. Esto incluye todas las sondas espaciales, satélites y naves espaciales robóticas y misiones. Los vuelos espaciales no tripulados son lo opuesto a los vuelos espaciales tripulados, que generalmente se denominan vuelos espaciales tripulados. Las subcategorías de vuelos espaciales no tripulados son "naves espaciales robóticas" (objetos) y "misiones espaciales robóticas" (actividades). Una nave espacial robótica es una nave espacial no tripulada sin humanos a bordo, que generalmente está bajo control telerobótico. Una nave espacial robótica diseñada para realizar mediciones de investigación científica a menudo se denomina sonda espacial.
Las misiones espaciales no tripuladas usan naves espaciales controladas a distancia. La primera misión espacial no tripulada fue Sputnik I , lanzada el 4 de octubre de 1957 para orbitar la Tierra. Las misiones espaciales en las que se incluyen animales, pero no humanos, se consideran misiones no tripuladas.
Beneficios
Muchas misiones espaciales son más adecuadas para la operación telerobótica en lugar de la tripulación, debido a un menor costo y factores de riesgo más bajos. Además, algunos destinos planetarios como Venus o las cercanías de Júpiter son demasiado hostiles para la supervivencia humana, dada la tecnología actual. Los planetas externos como Saturno, Urano y Neptuno están demasiado lejos como para llegar con la tecnología actual de vuelo espacial tripulado, por lo que las sondas telerobóticas son la única forma de explorarlos. La telerobótica también permite la exploración de regiones que son vulnerables a la contaminación por microorganismos terrestres, ya que las naves espaciales pueden esterilizarse. Los humanos no pueden ser esterilizados de la misma manera que una nave espacial, ya que ellos coexisten con numerosos microorganismos, y estos microorganismos también son difíciles de contener dentro de una nave espacial o un traje espacial.
Telepresencia
La telerobótica se convierte en telepresencia cuando el tiempo de retraso es lo suficientemente corto como para permitir el control de la nave espacial en tiempo real por parte de humanos. Incluso la demora de dos segundos en la velocidad de la luz para la Luna está demasiado lejos para la exploración de telepresencia desde la Tierra. Las posiciones L1 y L2 permiten retrasos de ida y vuelta de 400 milisegundos, que es lo suficientemente cerca para la operación de telepresencia. La telepresencia también se ha sugerido como una forma de reparar satélites en órbita terrestre desde la Tierra. El Simposio de Exploración Telerobótica en 2012 exploró este y otros temas.
Humano
El primer vuelo espacial humano fue Vostok 1 el 12 de abril de 1961, en el cual el cosmonauta Yuri Gagarin de la URSS hizo una órbita alrededor de la Tierra. En los documentos oficiales soviéticos, no se menciona el hecho de que Gagarin se lanzó en paracaídas en las últimas siete millas. En la actualidad, la única nave espacial utilizada habitualmente para vuelos espaciales tripulados es la nave espacial rusa Soyuz y la nave espacial china Shenzhou. La flota de transbordadores espaciales de los EE. UU. Operó desde abril de 1981 hasta julio de 2011. SpaceShipOne ha llevado a cabo dos vuelos espaciales suborbitales humanos.
Suborbital
En un vuelo espacial suborbital, la nave espacial alcanza el espacio y luego regresa a la atmósfera después de seguir una trayectoria balística (principalmente). Esto es generalmente debido a la energía orbital específica insuficiente, en cuyo caso un vuelo suborbital durará solo unos minutos, pero también es posible que un objeto con suficiente energía para una órbita tenga una trayectoria que intersecte con la atmósfera de la Tierra, a veces después de muchos horas Pioneer 1 fue la primera sonda espacial de la NASA destinada a alcanzar la Luna. Una falla parcial provocó que siguiera una trayectoria suborbital a una altitud de 113,854 kilómetros (70,746 millas) antes de volver a entrar en la atmósfera de la Tierra 43 horas después del lanzamiento.
El límite del espacio más generalmente reconocido es la línea Kármán a 100 km sobre el nivel del mar. (La NASA define alternativamente a un astronauta como alguien que ha volado a más de 50 millas (80 km) sobre el nivel del mar). Generalmente no es reconocido por el público que el aumento en la energía potencial requerida para pasar la línea Kármán es solo del 3% de la energía orbital (potencial más energía cinética) requerida por la órbita terrestre más baja posible (una órbita circular justo por encima de la línea Kármán). En otras palabras, es mucho más fácil llegar al espacio que permanecer allí. El 17 de mayo de 2004, Civilian Space eXploration Team lanzó el GoFast Rocket en un vuelo suborbital, el primer vuelo espacial amateur. El 21 de junio de 2004, SpaceShipOne se usó para el primer vuelo espacial humano con financiación privada.
Punto a punto
Punto a punto es una categoría de vuelo espacial suborbital en el que una nave espacial proporciona un transporte rápido entre dos ubicaciones terrestres. Considere una ruta aérea convencional entre Londres y Sydney, un vuelo que normalmente dura más de veinte horas. Con el viaje suborbital punto a punto, la misma ruta podría atravesarse en menos de una hora. Si bien ninguna compañía ofrece este tipo de transporte en la actualidad, SpaceX ha revelado planes para hacerlo ya en la década de 2020 con su vehículo BFR. El vuelo espacial suborbital en una distancia intercontinental requiere una velocidad del vehículo que es solo un poco menor que la velocidad requerida para alcanzar la órbita baja de la Tierra. Si se usan cohetes, el tamaño del cohete relativo a la carga útil es similar a un misil balístico intercontinental (ICBM).
Orbital
Un vuelo espacial orbital mínimo requiere velocidades mucho más altas que un vuelo suborbital mínimo, por lo que es mucho más difícil de lograr tecnológicamente. Para lograr un vuelo espacial orbital, la velocidad tangencial alrededor de la Tierra es tan importante como la altitud. Para poder realizar un vuelo estable y duradero en el espacio, la nave espacial debe alcanzar la velocidad orbital mínima requerida para una órbita cerrada.
Interplanetario
El viaje interplanetario es un viaje entre planetas dentro de un solo sistema planetario. En la práctica, el uso del término se limita a viajar entre los planetas de nuestro Sistema Solar.
Interestelar
Cinco naves espaciales están abandonando el Sistema Solar en trayectorias de escape: Voyager 1 , Voyager 2 , Pioneer 10 , Pioneer 11 y New Horizons . El más alejado del Sol es el Voyager 1 , que está a más de 100 UA de distancia y se mueve a 3.6 UA por año. En comparación, Proxima Centauri, la estrella más cercana a la del Sol, está a 267,000 AU de distancia. Tomará Voyager 1 más de 74,000 años para llegar a esta distancia. Es probable que los diseños de vehículos que utilizan otras técnicas, como la propulsión de pulsos nucleares, puedan alcanzar la estrella más cercana significativamente más rápido. Otra posibilidad que podría permitir el vuelo espacial interestelar humano es hacer uso de la dilatación del tiempo, ya que esto haría posible que los pasajeros en un vehículo en rápido movimiento viajen más hacia el futuro mientras envejecen muy poco, ya que su gran velocidad ralentiza la velocidad. tasa de paso del tiempo a bordo. Sin embargo, alcanzar velocidades tan altas aún requeriría el uso de algún método de propulsión nuevo y avanzado.
Intergaláctico
El viaje intergaláctico implica vuelos espaciales entre galaxias, y se considera mucho más exigente desde el punto de vista tecnológico que el viaje interestelar y, según los términos actuales de la ingeniería, se considera ciencia ficción.
Astronave
Las naves espaciales son vehículos capaces de controlar su trayectoria a través del espacio.
La primera 'verdadera nave espacial' se dice a veces que es el Módulo Lunar Apolo, ya que este era el único vehículo tripulado para el cual se había diseñado y se operaba solo en el espacio; y es notable por su forma no aerodinámica.
Propulsión
En la actualidad, las naves espaciales usan cohetes principalmente para propulsión, pero otras técnicas de propulsión, como los impulsores de iones, son cada vez más comunes, especialmente para vehículos no tripulados, y esto puede reducir significativamente la masa del vehículo y aumentar su delta-v.
Sistemas de lanzamiento
Los sistemas de lanzamiento se usan para transportar una carga útil desde la superficie de la Tierra hacia el espacio exterior.
Reemplazable
- Todos los vuelos espaciales actuales utilizan sistemas de lanzamiento desechables de varias etapas para llegar al espacio.
Reutilizable
- La primera nave espacial reutilizable, el X-15, fue lanzada al aire en una trayectoria suborbital el 19 de julio de 1963. La primera nave espacial orbital parcialmente reutilizable, el transbordador espacial, fue lanzada por los EE. UU. En el 20 aniversario del vuelo de Yuri Gagarin, el 12 de abril de 1981. Durante la era del transbordador, se construyeron seis orbitadores, todos los cuales han volado en la atmósfera y cinco han volado en el espacio. La Enterprise solo se usó para pruebas de aproximación y aterrizaje, lanzando desde la parte trasera de un Boeing 747 y deslizándose hasta aterrizajes de palanca en Edwards AFB, California. El primer transbordador espacial para volar al espacio fue el Columbia , seguido del Challenger , Discovery , Atlantis y Endeavor . los Endeavour fue construido para reemplazar al Challenger , que se perdió en enero de 1986. El Columbia se rompió durante el reingreso en febrero de 2003.
- La primera nave espacial parcialmente reutilizable automática fue la Buran ( Tormenta de nieve ), lanzada por la URSS el 15 de noviembre de 1988, aunque solo hizo un vuelo. Este avión espacial fue diseñado para un equipo y se parecía mucho al transbordador espacial de los EE. UU., Aunque sus propulsores de caída utilizaban propulsores líquidos y sus motores principales estaban ubicados en la base de lo que sería el tanque externo en el transbordador estadounidense. La falta de fondos, complicada por la disolución de la URSS, impidió nuevos vuelos de Buran.
- Según la Visión para la Exploración Espacial, el transbordador espacial fue retirado en 2011 debido principalmente a su vejez y el alto costo del programa que llega a más de mil millones de dólares por vuelo. La función de transporte humano del transbordador será reemplazada por el Vehículo de exploración de tripulación parcialmente reutilizable (CEV) antes del 2021. El papel del transporte pesado de carga del transbordador será reemplazado por cohetes desechables como el Vehículo de lanzamiento fungible evolucionado (EELV) o un transbordador. Vehículo de lanzamiento derivado.
- Scaled Composites SpaceShipOne fue un avión espacial suborbital reutilizable que transportó a los pilotos Mike Melvill y Brian Binnie en vuelos consecutivos en 2004 para ganar el Premio Ansari X. The Spaceship Company construirá su sucesor SpaceShipTwo. Una flota de SpaceShipTwos operada por Virgin Galactic planeó comenzar un vuelo espacial privado reutilizable que transportaba pasajeros de pago (turistas espaciales) en 2008, pero esto se retrasó debido a un accidente en el desarrollo de la propulsión.
Desafíos
Desastres espaciales
Todos los vehículos de lanzamiento contienen una gran cantidad de energía que se necesita para que una parte de ella alcance la órbita. Por lo tanto, existe el riesgo de que esta energía pueda liberarse de forma prematura y repentina, con efectos significativos. Cuando un cohete Delta II explotó 13 segundos después del lanzamiento el 17 de enero de 1997, hubo informes de ventanas de la tienda a 10 millas (16 km) de distancia que se rompieron por la explosión.
El espacio es un entorno bastante predecible, pero aún existen riesgos de despresurización accidental y la posible falla de los equipos, algunos de los cuales pueden estar muy recientemente desarrollados.
En 2004, la Asociación Internacional para el Avance de la Seguridad del Espacio se estableció en los Países Bajos para promover la cooperación internacional y el avance científico en la seguridad de los sistemas espaciales.
Ingravidez
En un entorno de microgravedad como el proporcionado por una nave espacial en órbita alrededor de la Tierra, los humanos experimentan una sensación de "ingravidez". La exposición a corto plazo a la microgravedad causa el síndrome de adaptación espacial, una náusea autolimitada causada por la alteración del sistema vestibular. La exposición a largo plazo causa múltiples problemas de salud. El más significativo es la pérdida ósea, parte de la cual es permanente, pero la microgravedad también conduce a un importante desacondicionamiento de los tejidos musculares y cardiovasculares.
Radiación
Una vez arriba de la atmósfera, la radiación debida a los cinturones de Van Allen, la radiación solar y los problemas de radiación cósmica ocurren y aumentan. Más lejos de la Tierra, las erupciones solares pueden dar una dosis de radiación fatal en minutos, y la amenaza a la salud de la radiación cósmica aumenta significativamente las posibilidades de cáncer durante más de una década o más.
Soporte vital
En el vuelo espacial humano, el sistema de soporte de vida es un grupo de dispositivos que permiten que un ser humano sobreviva en el espacio exterior. La NASA a menudo usa la frase Sistema de Soporte Ambiental y Control Ambiental o el acrónimo ECLSS al describir estos sistemas para sus emisiones de vuelos espaciales humanos. El sistema de soporte de vida puede suministrar: aire, agua y comida. También debe mantener la temperatura corporal correcta, una presión aceptable sobre el cuerpo y ocuparse de los productos de desecho del cuerpo. También puede ser necesario proteger contra influencias externas dañinas como la radiación y los micro meteoritos. Los componentes del sistema de soporte vital son críticos para la vida y están diseñados y construidos utilizando técnicas de ingeniería de seguridad.
Clima espacial
El clima espacial es el concepto de las condiciones ambientales cambiantes en el espacio ultraterrestre. Es distinto del concepto de clima dentro de una atmósfera planetaria, y trata de fenómenos que involucran plasma ambiental, campos magnéticos, radiación y otra materia en el espacio (generalmente cerca de la Tierra pero también en medio interplanetario y, en ocasiones, interestelar). "El clima espacial describe las condiciones en el espacio que afectan a la Tierra y sus sistemas tecnológicos. Nuestro clima espacial es una consecuencia del comportamiento del Sol, la naturaleza del campo magnético de la Tierra y nuestra ubicación en el Sistema Solar".
El clima espacial ejerce una profunda influencia en varias áreas relacionadas con la exploración y el desarrollo espacial. El cambio de las condiciones geomagnéticas puede inducir cambios en la densidad atmosférica y causar la rápida degradación de la altitud de la nave espacial en la órbita terrestre baja. Las tormentas geomagnéticas debido al aumento de la actividad solar pueden cegar los sensores a bordo de las naves espaciales o interferir con los componentes electrónicos de a bordo. Una comprensión de las condiciones ambientales espaciales también es importante en el diseño de sistemas de protección y soporte de vida para naves espaciales tripuladas.
Consideraciones ambientales
Los cohetes como clase no son inherentemente muy contaminantes. Sin embargo, algunos cohetes usan propelentes tóxicos, y la mayoría de los vehículos usan propulsores que no son carbono neutral. Muchos cohetes sólidos tienen cloro en forma de perclorato u otros productos químicos, y esto puede causar agujeros locales temporales en la capa de ozono. Reingresar naves espaciales genera nitratos que también pueden afectar temporalmente la capa de ozono. La mayoría de los cohetes están hechos de metales que pueden tener un impacto ambiental durante su construcción.
Además de los efectos atmosféricos, existen efectos en el entorno espacial cercano a la Tierra. Existe la posibilidad de que la órbita se vuelva inaccesible por generaciones debido al aumento exponencial de los desechos espaciales causados por el desprendimiento de satélites y vehículos (síndrome de Kessler). Muchos vehículos lanzados hoy en día, por lo tanto, están diseñados para volver a entrar después de su uso.
Aplicaciones
Las aplicaciones actuales y propuestas para vuelos espaciales incluyen:
- Satélites de observación de la Tierra como los satélites Spy, satélites meteorológicos
- Exploración espacial
- Satelites de comunicacion
- Televisión via satélite
- Navegación satelital
- Turismo espacial
- Protección de la Tierra contra objetos potencialmente peligrosos
- Colonización del espacio
La mayoría de los primeros vuelos espaciales fueron pagados por los gobiernos. Sin embargo, hoy en día los principales mercados de lanzamiento como los satélites de comunicaciones y la televisión por satélite son puramente comerciales, aunque muchos de los iniciadores fueron financiados originalmente por los gobiernos.
Los vuelos espaciales privados son un área en rápido desarrollo: vuelos espaciales que no solo son pagados por corporaciones o incluso por particulares, sino que a menudo son provistos por compañías privadas de vuelos espaciales. Estas empresas a menudo afirman que gran parte del costo previo de acceso al espacio fue causado por ineficiencias gubernamentales que pueden evitar. Esta afirmación puede ser respaldada por costos de lanzamiento publicados mucho más bajos para vehículos de lanzamiento de espacio privado como Falcon 9 desarrollado con financiamiento privado. Se requerirán menores costos de lanzamiento y una excelente seguridad para que las aplicaciones como el turismo espacial y especialmente la colonización espacial tengan éxito.