Lo dicho…

En primer lugar, el combustible del transbordador espacial, es un tema realmente complejo, pero trataré de resumir. Cada lanzadera tiene dos fuentes de combustible: el tanque externo y los cohetes impulsores, que combinados alcanzan una velocidad de 250 m/s en unos 8,5 segundos. Estos elementos utilizan varios tipos de propelentes: criogénicos, hipergólicos o sólidos.

Los criogénicos son básicamente, oxígeno (oxidante) y hidrógeno (combustible) líquidos almacenados en el tanque externo, como bien decía Oriol. El motivo por el que los dos gases están licuados es evidente, dada la gran cantidad de ambos que se precisan para poner en orbita el transbodador. La reacción es tremendamente exotérmica, y además altamente eficiente, ya que la entalpía de formación del agua, que es el residuo principal, es de -285,5 KJ/mol, o 68,3 Kcal. (Recordemos que un mol de agua son 18 gramos de agua). Todo ello a una temperatura y presiones estandard, de modo que no es ni mucho menos así dentro de la cámara de combustión del motor de un cohete, pero era para dar una idea general. Las condiciones allí son de alrededor de 3300 grados, y dado que el diámetro de esa cámara es de 25 cm, la presión es enorme, con lo que la salida de gases genera la fuerza impulsora. La potencia de cada uno de los tres motores principales que alimentan la cámara de combustión es de doce millones de caballos. Casi nada. El hidrógeno es muy ligero, pero presenta un gran poder calorífico, con lo cual resulta un 40% más potente que la mayoría de combustibles. De ahí el interés de integrar el hidrógeno en un sistema de automoción…(Creo que con esto respondo a la segunda pregunta de Torcuato.)

Los propelentes hipergólicos son un oxidante y un combustible especiales, que reaccionan cuando están en contacto, sin necesidad de aportar ninguna fuente de ignición. Son más fáciles de almacenar que los criogénicos, y se utilizan principalmente para las maniobras de la nave en el espacio, como maniobras de ensamblaje, reentrada en la atmósfera, etc… Se utiliza principalmente el tetraoxido de nitrógeno (N₂O₄) como oxidante y la monometilhidracina como combustible. Su principal defecto es que son altamente tóxicos, lo que explica que no se utilicen dentro de la atmósfera.

Por último los propelentes sólidos, que están contenidos en los “boosters”, o cohetes impulsores laterales. Están compuestos por un elemento metálico y ciertos óxidos y compuestos químicos. Polvo de aluminio como combustible (altamente inflamable), perclorato de amonio como oxidante, polvo de hierro como catalizador y ácido acrilonitril polibutadieno. Además, la mezcla contiene un agente de protección epoxy. El material resultante, curiosamente se asemeja bastante a la goma de borrar escolar. Estos son los más simples de todos, pues su funcionamiento es básicamente el de cualquier cohete de verbena de fiesta mayor. Un apunte peculiar, es que los “boosters” tienen una sección interna en forma de estrella, que mejora la combustión del propelente y tiene un rendimiento mayor que si fuera una sección cilíndrica. Esto se debe a que en una forma cilíndrica, el combustible se consumiría más deprisa por el centro del cilindro, dejando propelente sin quemar en las paredes. Eso se solventa con la forma ya mencionada.

Como ya comenté, el hidrogeno es el combustible con mejor rendimiento, pero resulta problemático trabajar con él, pues es muy complicado de almacenar, debido a su volatilidad y al reducido tamaño de sus moléculas que llegan a difundir a través de las paredes del depósito. Así pues, no se pueden construir depósitos de coche y gasolineras de hidrógeno que resulten rentables. Por otro lado es altamente explosivo, y no se pueden crear motores de explosión que funcionen con hidrógeno, por lo que se trabaja para la consecución de células de energía que generen electricidad a partir de hidrogeno y oxigeno de una manera más controlada. (Tal vez otro día pueda hablar de ello.)

Respecto a la última cuestión, sobre el helio-3. Es un isótopo no radiactivo del helio con dos protones y un neutrón, empleado principalmente para la investigación sobre la fusión nuclear, aunque también en medicina para realizar scaners pulmonares. (El helio-3 se inhala y se puede ver su imagen en un scanner apropiado) Sin embargo, este isótopo es poco común en nuestro planeta, donde generalmente se encuentra la forma de helio-4 con dos neutrones y dos protones. Se sabe que en el espacio exterior hay grandes cantidades del anterior, por ejemplo en núcleos estelares, en la corteza lunar o en los gigantes gaseosos de nuestro sistema solar, pero claro… a ver quien es el listo que descubre una forma económica de ir hasta Saturno a buscar helio-3. De modo que se debe obtener de manera artificial mediante la descomposición de isótopos de trítio (isótopo radiactivo del hidrogeno, con dos neutrones y un protón). También se puede conseguir helio-3 a partir del desmantelamiento de armas nucleares, pero aquí ya me pierdo. De todos modos, el trítio no es ni barato de fabricar, ni común en la naturaleza, ni fácil de almacenar (otra vez lo mismo). Así que ya sabemos porqué el tema de la fusión nuclear para la obtención de energía todavía esta verde. Oriol, como físico, puede darnos su punto de vista del tema y corregirme si en algún punto he metido la pata.

Y por hoy, lo dejamos aquí.

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