¿Qué es un motor de cohete?

Un motor de cohete es un tipo de motor a reacción, lo que significa que es un motor de reacción que crea empuje al descargar una corriente de gas a alta velocidad en el sentido opuesto a la dirección de desplazamiento deseada, propulsándose hacia adelante debido a la conservación del impulso. La característica distintiva de un cohete es que su chorro de propulsión se produce completamente a partir de la propia masa propulsora del motor, sin que nada sea tomado del entorno externo. Esto difiere de otras formas de motores a reacción, como turbojets, turbofans y ramjets, que mezclan su combustible con aire comprimido de la atmósfera para quemar su combustible y producir un jet. La tecnología del motor de cohete es esencial para los vuelos espaciales, porque los cohetes pueden operar fuera de una atmósfera. Los cohetes también se utilizan para fines tales como fuegos artificiales, armas y aviones de alta velocidad.

Existen varias formas de motor de cohete. El tipo más utilizado se llama cohete químico. Un cohete químico es impulsado hacia adelante por reacciones químicas en su propulsor que producen calor, produciendo una corriente de escape de alta velocidad que se descarga desde la parte trasera del cohete. Cada cohete químico lleva una sustancia propulsora inflamable como suministro de combustible. Esto se combina con una sustancia aún más inflamable, llamada iniciador o encendedor. El iniciador se enciende, generalmente a través de una chispa eléctrica o carga pirotécnica, y el calor a su vez enciende el propulsor, que arde para producir un chorro de escape propulsivo.

Los productos químicos propulsores pueden ser sólidos, líquidos o sólidos combinados con líquidos o gases. En un cohete de combustible sólido, el propulsor sólido, llamado grano, se almacena junto con productos químicos oxidantes que sirven como iniciador, mientras que los cohetes de combustible líquido almacenan el propulsor líquido y el iniciador en tanques separados hasta que es hora de liberarlos. La cámara de combustión para mezclar. Los cohetes de combustible híbridos usan un propulsor sólido, que luego se mezcla con un iniciador líquido o gaseoso almacenado en un tanque separado hasta que esté listo para usarse.

El combustible sólido más común utilizado hoy en día se llama propulsor compuesto de perclorato de amonio (APCP), que se refiere a una serie de mezclas químicas diferentes que incorporan tanto el propulsor como el iniciador. El APCP comúnmente incluye el perclorato de amonio oxidante (NH ₄ ClO ₄ ), polímeros elásticos llamados elastómeros y aluminio en polvo u otros metales. Los combustibles líquidos para cohetes a menudo están compuestos de oxígeno líquido mezclado con queroseno refinado o hidrógeno líquido o de tetróxido de dinitrógeno (N ₂ O ₄ ) mezclado con hidrazina (N ₂ H ₄ ) o uno de sus derivados.

Los cohetes de combustible sólido fueron la primera forma de motor de cohete, pero en gran parte han sido reemplazados por diseños híbridos y de combustible líquido más eficientes. Sin embargo, todavía se usan comúnmente para fines tales como fuegos artificiales y cohetes modelo, y a veces se usan en vuelos espaciales para lanzar pequeñas cargas útiles en órbita o como suplementos de un cohete de combustible líquido para aumentar la capacidad de carga útil. Por ejemplo, el transbordador espacial utiliza un solo cohete grande de combustible líquido flanqueado por dos cohetes más pequeños de combustible sólido para alcanzar la órbita.

Un cohete térmico utiliza un propulsor que se calienta desde una fuente de calor externa en lugar de por reacciones químicas en el propio propulsor. Los cohetes de agua caliente, también llamados cohetes de vapor, usan agua como propulsor calentándola para producir chorros de vapor. Esos se usan con frecuencia en vehículos terrestres de muy alta velocidad, como los corredores de arrastre. Los cohetes electrotérmicos usan campos eléctricos para producir plasma calentado, que luego calienta el propelente para producir un chorro. Los cohetes electrotérmicos son útiles para producir pequeñas ráfagas de empuje y se usan comúnmente para fines como el control de altitud en satélites.

Se han propuesto varios otros tipos de cohetes térmicos y eventualmente pueden ser utilizados. Un cohete térmico solar usaría la energía solar como fuente de calor, ya sea exponiendo el propelente directamente a la radiación del sol o usando energía solar para alimentar un intercambiador de calor que calentaría el propelente. La energía solar se reuniría y concentraría a través de espejos o lentes para proporcionar suficiente calor concentrado. Un motor de cohete térmico también podría funcionar con energía transmitida desde una fuente externa a través de rayos láser o de microondas. Un cohete térmico de propulsión nuclear podría calentar su propulsor con la energía de un reactor nuclear o de la descomposición de los isótopos radiactivos.