Cápsula espacial para niños
Una cápsula espacial es un tipo de nave espacial que puede llevar personas o ir sin tripulación. Su característica principal es que usa una forma redondeada, no puntiaguda, para volver a entrar en la atmósfera de la Tierra sin necesidad de alas. A diferencia de los satélites, las cápsulas están diseñadas para sobrevivir a este regreso y traer de vuelta su contenido.
Las naves espaciales tripuladas que usan estas cápsulas, como la Soyuz o la Orion, suelen tener un módulo de servicio que las apoya y, a veces, un módulo extra para misiones más largas. La mayoría de las naves espaciales tripuladas se basan en el diseño de cápsulas.
Algunos ejemplos de cápsulas espaciales actuales son: Soyuz, Shenzhou, Orion, Starliner y Dragon 2. Otras están en desarrollo, como Orel o Gaganyaan. Misiones famosas que usaron cápsulas tripuladas incluyen Vostok, Mercury, Voskhod, Gemini y Apolo. Todas las cápsulas tripuladas deben proteger a sus ocupantes de la radiación y las temperaturas extremas del espacio.
Contenido
Historia de las Cápsulas Espaciales
Vostok: El Primer Viaje Humano al Espacio
La Vostok fue la primera cápsula espacial tripulada de la Unión Soviética. El primer vuelo espacial con un ser humano fue el Vostok 1, el 12 de abril de 1961, con el cosmonauta Yuri Gagarin a bordo.
Esta cápsula se diseñó inicialmente para dos propósitos: ser una plataforma para cámaras de satélites espía y una nave tripulada. Esta doble función fue clave para que el programa recibiera apoyo. El diseño incluía un módulo de reentrada esférico y un módulo de descenso con propulsores para controlar la nave y un cohete para salir de órbita. Este diseño básico se usó por unos 40 años, adaptándose para varios satélites no tripulados.
El módulo de reentrada estaba cubierto con un material especial para protegerlo del calor. Medía 2.3 metros de diámetro y pesaba 2,460 kilogramos. La cápsula tenía una punta para mejorar su aerodinámica durante el lanzamiento. Dentro, la cabina cilíndrica medía aproximadamente 1 metro de diámetro. El asiento del cosmonauta tenía un paracaídas para una eyección de emergencia, y la cápsula también tenía su propio paracaídas para aterrizar. Aunque al principio se dijo que Gagarin aterrizó dentro de su cápsula, luego se supo que todos los cosmonautas Vostok se eyectaban y aterrizaban por separado.
El módulo de equipo, con forma de cono, medía 2.25 metros de largo por 2.43 metros de ancho y pesaba 2270 kilogramos. Contenía gases para respirar (nitrógeno y oxígeno), baterías, combustible y propulsores. Podía soportar vuelos de hasta diez días. Se realizaron seis lanzamientos exitosos de Vostok, los dos últimos en vuelos simultáneos. El vuelo más largo duró casi cinco días (Vostok 5, del 14 al 19 de junio de 1963).
Como los propulsores de control estaban en el módulo de instrumentos (que se soltaba antes de la reentrada), la cápsula no podía controlar su trayectoria al volver a la Tierra. Por eso, su diseño era esférico, para protegerse del calor por todos lados.
El diseño de Vostok se modificó para llevar a varios cosmonautas en el Programa Vosjod. La cabina interior se hizo más ancha y rectangular. Podía llevar a tres cosmonautas sentados en fila (Voskhod 1) o a dos cosmonautas con una esclusa de aire inflable entre ellos, lo que permitía actividad extravehicular (Voskhod 2). Se añadió un cohete de respaldo de combustible sólido en la parte superior del módulo de descenso. Para ahorrar espacio, se quitó el asiento eyectable de Vostok, lo que significaba que no había forma de escapar en caso de emergencia. La nave espacial Voskhod completa pesaba 5.682 kilogramos.
Debido a la falta de espacio, los tripulantes de Voskhod 1 no usaron trajes espaciales. Sin embargo, todos los de Voskhod 2 sí los llevaron. La esclusa de aire era necesaria porque los sistemas de la nave se enfriaban con aire, y despresurizar la cápsula por completo causaría sobrecalentamiento. La esclusa de aire pesaba 250 kg y se expandía en órbita. Se desechaba después de su uso.
Como no había asientos eyectables, la tripulación de Voskhod regresaba a la Tierra dentro de la nave. Por ello, se creó un nuevo sistema de aterrizaje con un pequeño cohete de combustible sólido en las líneas del paracaídas. Este cohete se encendía al acercarse al suelo, haciendo el aterrizaje más suave y seguro.
Mercury: Los Primeros Pasos de EE. UU. en el Espacio
El diseñador principal de la nave Mercury fue Maxime Faget. La cápsula Mercury medía 3.3 metros de alto y 1.8 metros de ancho. Con el sistema de escape de lanzamiento, la longitud total era de 7.9 metros. Con 2.8 metros cúbicos de espacio, la cápsula era suficiente para un solo tripulante. Dentro, tenía 120 controles: 55 interruptores eléctricos, 30 fusibles y 35 palancas mecánicas. La nave más pesada, Mercury-Atlas 9, pesaba 1,400 kg completamente cargada. Su exterior estaba hecho de René 41, una aleación de níquel que soporta altas temperaturas.
La nave tenía forma de cono, con una base convexa que llevaba un escudo térmico. Este escudo estaba hecho de un panal de aluminio cubierto con capas de fibra de vidrio. A él se unía un paquete de retrocohetes, con tres cohetes para frenar la nave durante la reentrada y tres más pequeños para separarla del cohete lanzador.
Dentro, el astronauta se sentaba en un asiento ajustado, con los instrumentos delante y de espaldas al escudo térmico. Debajo del asiento estaba el sistema de control ambiental, que proporcionaba oxígeno y calor, limpiaba el aire y recogía la orina. En la parte superior de la nave, el compartimento de recuperación contenía tres paracaídas: uno para estabilizar la caída y dos principales (uno primario y uno de reserva). Entre el escudo térmico y la cabina había una falda de aterrizaje que se desplegaba antes de tocar tierra. En la punta de la nave, la sección de antena contenía las antenas de comunicación y los escáneres para guiar la nave. Un sistema de escape de lanzamiento, con tres pequeños cohetes de combustible sólido, podía dispararse rápidamente si el lanzamiento fallaba, separando la cápsula de forma segura. Luego, el paracaídas de la cápsula se abría para un aterrizaje en el mar.
La nave Mercury no tenía computadora a bordo. Dependía de las computadoras en tierra de la NASA para calcular la reentrada. Los resultados (tiempos de encendido de cohetes y orientación) se enviaban a la nave por radio. Las computadoras usadas eran IBM 701.
Estados Unidos lanzó a su primer astronauta de Mercury, Alan Shepard, en un vuelo suborbital casi un mes después del primer vuelo espacial orbital tripulado soviético. Los soviéticos lanzaron un segundo Vostok el 6 de agosto, antes de que Estados Unidos finalmente pusiera en órbita a su primer estadounidense, John Glenn, el 20 de febrero de 1962. Estados Unidos lanzó un total de dos cápsulas Mercury suborbitales tripuladas y cuatro orbitales tripuladas. El vuelo más largo fue Mercury-Atlas 9, con 22 órbitas y 32 horas y media de duración.
Gemini: Misiones de Dos Tripulantes
Muchos componentes de la cápsula Gemini eran accesibles a través de pequeñas puertas. A diferencia de Mercury, Gemini usaba componentes electrónicos de estado sólido y su diseño modular facilitaba las reparaciones.
El sistema de escape de emergencia de Gemini no usaba una torre de escape con cohetes, sino asientos eyectables como los de los aviones. La torre era pesada y compleja, y los ingenieros de la NASA pensaron que podían eliminarla porque los propulsores hipergólicos del cohete Titán II se quemarían de inmediato al contacto. Los asientos eyectables eran suficientes para separar a los astronautas del vehículo si el lanzamiento fallaba. A mayor altitud, donde los asientos eyectables no servirían, los astronautas regresarían a la Tierra dentro de la nave, que se separaría del cohete.
El principal defensor de los asientos eyectables fue Chamberlin, a quien no le gustaba la torre de escape de Mercury. Él calculó que el Titán II produciría una explosión mucho menor, permitiendo que la nave se alejara con los asientos eyectables.
Maxime Faget, el diseñador del sistema de escape de Mercury, no estaba tan convencido. Le preocupaba que los asientos eyectables pudieran herir gravemente a los astronautas y que solo fueran útiles durante unos 40 segundos después del despegue. También le preocupaba que los astronautas fueran lanzados a través del escape del Titán.
El sistema de eyección de Gemini nunca se probó con la cabina presurizada con oxígeno puro, como estaba antes del lanzamiento. En enero de 1967, el trágico incendio del Apolo 1 demostró que presurizar una nave espacial con oxígeno puro creaba un peligro de incendio muy alto.
Gemini fue la primera nave espacial tripulada en incluir una computadora a bordo, la Computadora de Orientación Gemini, para ayudar a gestionar y controlar las maniobras de la misión. Esta computadora pesaba 26.8 kg. Su memoria central tenía 4096 direcciones, cada una con una palabra de 39 bits.
Apolo: El Viaje a la Luna
La nave espacial Apolo se pensó por primera vez en 1960 como una nave para tres personas, después del Proyecto Mercury, con una misión abierta. Podría usarse para llevar astronautas a una estación espacial en órbita terrestre, o para vuelos alrededor o en órbita de la Luna, y quizás aterrizar en ella. La NASA pidió diseños a varias compañías en 1960 y 1961. El presidente John F. Kennedy propuso llevar a un hombre a la Luna en la década de 1960, y la NASA decidió seguir con el diseño de Faget, centrándose en la misión lunar. El contrato para construir Apolo se le dio a North American Aviation.
El Módulo de Comando/Servicio de Apolo (CSM) se diseñó originalmente para llevar a tres hombres directamente a la superficie de la Luna. El módulo de comando medía 3.9 metros de diámetro por 3.39 de largo. El módulo de servicio medía 4 metros de largo, con una longitud total del vehículo de 11.04 metros. Tenía un motor de propulsión para levantar el CSM de la superficie lunar y enviarlo de regreso a la Tierra.
Más tarde, se decidió usar el método de encuentro en órbita lunar, usando un Módulo de Excursión Lunar (LEM) más pequeño para transportar a dos de los hombres entre la órbita lunar y la superficie. Esto redujo la masa y permitió que la misión lunar se lanzara con un solo cohete Saturno V. Se decidió continuar con el diseño existente como Bloque I, mientras se desarrollaba una versión Bloque II capaz de unirse con el LEM. El Bloque I se usaría para vuelos de prueba sin tripulación y algunos vuelos tripulados en órbita terrestre.
La práctica de Mercury-Gemini de usar una atmósfera de oxígeno puro antes del lanzamiento resultó ser un problema. Durante una prueba el 27 de enero de 1967, preparándose para el primer lanzamiento tripulado en febrero, toda la tripulación del Apolo 1 —Grissom, Edward H. White y Roger Chaffee— murieron en un incendio en la cabina. La puerta de la escotilla hizo imposible que los astronautas escaparan. Una investigación reveló que el incendio probablemente fue causado por una chispa de un cable dañado, alimentado por materiales que no deberían haber estado en la cabina. El programa de vuelo tripulado se retrasó mientras se hacían cambios en el diseño de la nave Bloque II para usar una mezcla de nitrógeno/oxígeno similar al aire, eliminar materiales combustibles y sellar el cableado eléctrico.
La nave espacial Bloque II pesaba unos 28000 kg con combustible. Se usó en cuatro vuelos de prueba orbitales terrestres y lunares tripulados, y siete misiones de aterrizaje lunar tripuladas. También se usó una versión modificada para llevar a tres tripulaciones a la estación espacial Skylab y a la misión del Proyecto de prueba Apolo-Soyuz, que se acopló con una nave espacial Soyuz soviética. La nave espacial Apolo se retiró después de 1974.
Cápsulas Espaciales Robóticas Retiradas
- TKS
- FSW
- SRE
- L3
- Corona
- Dragon
- Soyuz 7K-L1
- VBK-Raduga
- Atmospheric Reentry Demonstrator
Cápsulas Espaciales Activas
En 1963, Korolev propuso por primera vez la nave espacial Soyuz para tres hombres, pensada para ensamblar una misión de exploración lunar en órbita terrestre. Fue presionado para posponer el desarrollo de Soyuz para trabajar en Voskhod, y luego se le permitió desarrollar Soyuz para estaciones espaciales y misiones lunares. Usaba una cápsula de reentrada pequeña y ligera en forma de campana, con un módulo de tripulación orbital unido en la parte delantera, que contenía la mayor parte del espacio habitable. El módulo de servicio usaría dos paneles de células solares para generar energía y contenía un motor de propulsión. El modelo 7K-OK para órbita terrestre tenía un módulo de reentrada de 2810 kg, 2.17 metros de diámetro por 2.24 metros de largo, con un volumen interior de 4 metros cúbicos. El módulo orbital esférico pesaba 1100 kg y medía 2.25 metros de diámetro por 3.45 metros de largo con sonda de acoplamiento, con un volumen interior de 5 metros cúbicos. La masa total de la nave espacial era de 6560 kilogramos.
Diez de estas naves volaron con tripulación después de la muerte de Korolev, de 1967 a 1971. La primera (Soyuz 1) y la última (Soyuz 11) resultaron en las primeras muertes en el espacio. Korolev había desarrollado una variante 7K-LOK de 9859 kg para la misión lunar, pero nunca fue tripulada.
Los rusos han seguido desarrollando y volando la Soyuz hasta el día de hoy.
La República Popular China desarrolló su nave espacial Shenzhou en la década de 1990, basándose en el mismo concepto (módulos orbital, de reentrada y de servicio) que la Soyuz. Su primer vuelo de prueba sin tripulación fue en 1999, y el primer vuelo con tripulación en octubre de 2003 llevó a Yang Liwei durante 14 órbitas terrestres.
Dragon 2: La Cápsula de SpaceX
La cápsula SpaceX Dragon 2, con capacidad para siete asientos, envió por primera vez a una tripulación a la Estación Espacial Internacional el 30 de mayo de 2020 en la misión Demo-2 para la NASA. Aunque se concibió originalmente como una mejora de la cápsula Dragon sin tripulación de SpaceX, las exigencias de los vuelos espaciales tripulados llevaron a un vehículo significativamente rediseñado.
Más Información
- Módulo orbital
- Exploración espacial
- Módulo de equipamiento
- CST-100 Starliner
- Orel (nave espacial)
- Orión (nave espacial)
- OREX
- Chang'e 5-T1
- Yantar (satélite)
Véase también
En inglés: Space capsule Facts for Kids
