¿Cómo se impulsa un cohete en el espacio?

El Misterio de la Propulsión en el Vacío: Cómo un Cohete se Impulsa en el Espacio

La imagen de un cohete surcando el vacío negro del espacio, desafiando la aparente ausencia de algo contra lo que empujarse, siempre ha fascinado a la humanidad. La idea intuitiva de que se necesita algo “sólido” contra lo que reaccionar para generar movimiento se desvanece al comprender el elegante principio físico que rige la propulsión espacial: la tercera ley de Newton, o ley de acción y reacción.

Contrario a la creencia popular, un cohete no se impulsa “empujando” contra el aire. De hecho, en el vacío del espacio, ¡no hay aire que empujar! La clave reside en el ingenioso sistema de propulsión basado en la expulsión de masa a alta velocidad.

El corazón del cohete es su motor, un complejo sistema que quema una mezcla de combustible y oxidante. A diferencia de un motor de combustión interna que necesita oxígeno atmosférico, el motor de cohete lleva consigo su propio oxidante, generalmente oxígeno líquido, permitiendo la combustión incluso en la ausencia total de aire. Esta combustión genera gases extremadamente calientes y comprimidos a presiones inmensas.

Estos gases, a temperaturas que superan los miles de grados Celsius, son canalizados a través de una tobera cuidadosamente diseñada, una especie de boquilla convergente-divergente que acelera el flujo de gases hasta velocidades hipersónicas. Es esta expulsión de gases a alta velocidad, y no la presión sobre un medio externo, la fuerza fundamental que propulsa el cohete.

La tercera ley de Newton entra en juego aquí: por cada acción, existe una reacción igual y opuesta. La acción es la expulsión de los gases de escape hacia atrás a gran velocidad. La reacción es la fuerza igual y opuesta que el cohete experimenta, impulsándolo hacia adelante. Es un intercambio de momento: el cohete gana momento hacia delante al mismo tiempo que los gases de escape ganan momento hacia atrás.

La eficiencia de este proceso se mide por el impulso específico, una medida de la fuerza producida por una unidad de propelente por unidad de tiempo. Un impulso específico alto indica que el cohete obtiene más empuje por cada kilogramo de propelente consumido, lo que se traduce en una mayor eficiencia y capacidad de viaje.

En resumen, la propulsión de un cohete en el espacio no depende de interacciones con el medio ambiente, sino de la precisa y controlada expulsión de masa a alta velocidad, un principio físico fundamental que permite la exploración del cosmos, dejando a la intuición en tierra y demostrando la potencia de la tercera ley de Newton en su máxima expresión. El vacío, lejos de ser un obstáculo, se convierte en el escenario perfecto para este fascinante ballet de acción y reacción.