6. Argumentos para optimizar.

Las principales razones para que no esté difundida a nivel de toda la sociedad la posibilidad de salir de la atmósfera terrestre de forma particular, radica en el elevado coste tanto del cohete como del combustible, como de las instalaciones, y del Know how hasta lograrlo elevarlo.

Así es el dinero juega un factor muy importante en las ecuaciones, los diseños de cohetes aparte deben ser concebidos con un fin muy especial, ya que cada kilogramo a elevar de carga útil tiene un costo sideral, hoy las principales empresas aeroespaciales están carrera por el liderazgo del comercio justamente buscando la economía del lanzamiento por unidad de peso de carga útil.

Así los principales factores que determinaran la Masa con la que hemos hecho todos esos cálculos previos, está en íntima relación con la pequeña masa de carga útil.

La puede ser uno o varios satélites de las más variadas utilidades, capsulas de descenso, módulos para alunizaje, telescopios, naves interplanetarias, etc., en fin según del tipo de misión será el valor de . para colocar esta masa en órbita, también es necesario llevar hasta allí algún motor, y su combustible.

Ahora bien si pensamos en un único motor que impulse toda la estructura del cohete que sostiene, la carga útil, los motores, los tanques del combustible y el comburente veremos que casi el 90% del combustible quemado se gasta en elevar todo ese peso extra de un gran motor y tanques grandes.

Es por ello que los cohetes no se de diseñan en una única etapa, es decir llevan más de un motor y tanque que se encienden secuencialmente. Ahora bien uno se podría preguntar esto no acarrea más complejidad y en definitiva en la primera etapa se llevaría más peso? y la respuesta es sí, pero tiene un pero de muchos beneficios, que fue la mejor solución de la ingeniería aeroespacial. El fundamento es que al acabarse el combustible de la primera etapa. Tanto el motor como los tanques de combustible se liberan de la estructura habiendo afrontado ya el mayor consumo energético debido a la fricción y a una gravedad ligeramente mayor. Quedando un cohete de muchísima menor masa, en una atmósfera más fina y una gravedad menor. Esto hace que para el mismo consumo por unidad de tiempo se logre una aceleración mayor , es decir alturas orbitales más altas con casi el mismo peso inicial de cohete.

Esto puede verse también como gran beneficio económico, pues para la misma orbita se necesita menos peso de cohete. Y además trajo una nueva área competitiva para las empresas aeroespaciales, el intento de reutilizar los cohetes de la primera etapa, que antes terminaban en el fondo del mar, y ahora empresas como Spacex, Blue origin etc., nos asombren con descensos sincronizados de varios motores luego de un lanzamiento.

Está claro que un motor de cohete es una pieza de ingeniería sofisticada y que se usa pocos minutos por lanzamiento, y que es uso no deteriora su estructura, ni los tanques ni los motores, Solo se cambia lo que estuvo en contacto con la temperatura de las llamas. Antes el principal inconveniente era hacerlos descender controladamente, pero se ha logrado, dejando algo de combustible, para ralentizar la caída y darle dirección "vertical" de descenso.

Un análisis sencillo con valores de ejemplo se puede ver en este PDF

https://www.researchgate.net/publication/322881382_VENTAJA_DE_UN_COHETE_MULTIETAPA_PARA_EL_ENVIO_DE_CARGA_A_DIFERENTES_ÓRBITAS_TERRESTRES.

más detalles en
https://es.wikipedia.org/wiki/Cohete...eleraci%C3%B3n.
Hay que recordar que las misiones Apolo a la luna enviadas en cohetes Saturn V ,eran en cohetes de 3 etapas, la carga útil era un módulo habitáculo, más una capsula de reingreso, un módulo o cohete de alunizaje , más su plataforma de lanzamiento.

La travesía consistió en "salir" de la órbita terreaste y entrar en la lunar, desde la órbita partir los módulos de alunizaje del habitáculo, descender con el módulo de alunizaje , ascender solamente con el modulo dejando la plataforma en superficie, acoplar nuevamente al habitáculo, acelerar para retomar órbita terrestre, montarse en la capsula y abandonar el modulo, reingresar con la capsula... bueno eso si merece calculo, planificación y precisión.

Algunos proyectos están pensados en enviar solo combustible dejarlo en órbita, alcanzarlo luego con el cohete que lo va a usar , y acelerar así más lejos aún. Otros plantean hacerlo subiendo la nave y su combustible con varios cohetes re utilizables, hasta ponerla en órbita y de allí acelerar. Bueno que las ideas no se acaban, lo difícil es hacer de una manera económica, o que siente las bases de un negocio privado lucrativo, como siempre ha pasado con la expansión de la población humana en la superficie, ahora seguirá en el espacio.




La física y las matemáticas necesarias para lanzar un cohete al espacio exterior.
1. El modelo sencillo: un sistema de masa variable.
2. Un modelo con gravedad
3. Un modelo con fricción.
4. Un modelo con gravedad variable
5. Un modelo con fricción variable, aerodinamía.
6. Argumentos para optimizar.
7. Ventanas de lanzamiento, fuerzas ficticias, navegación
8. Órbitas, definiciones, estimación, formulación.
9. Leyes de conservación, que se conserva y que no.
10. Consumo energético para el cambio de órbitas
11. Órbitas de transferencia
12. Sistema Tierra Luna , problema de los dos cuerpos.
13. Puntos de Lagrange de un sistema de tres cuerpos
14. Asistencia gravitatoria
15. Reentrada atmosférica.
16. Una pincelada relativista