1. INTRODUCCIÓN

En el mundo de los satélites, para que estos puedan llegar al espacio y poder corregirse si se desvían, estos usan diferentes tipos de combustibles o propelentes, pero para que estos satélites puedan llegar al espacio tienen que estar montados en un cohete, ya que necesita la fuerza necesaria para poder atravesar la atmosfera del planeta para poder situarse en su órbita final, dichos cohetes para poder despegar están montados inicialmente en una rampa o plataformas de despegue, el presente informe se centrará en el tema de las plataformas de despegue y en los propelentes.

2. MARCO TEORICO

2.1. PLATAFORMAS DE DESPEGUE

Las naves espaciales se lanzan desde plataformas, estructuras de acero y hormigón empleadas para ensamblar las diversas partes de un cohete. La plataforma de lanzamiento consta de una construcción fija de hormigón, sobre la cual se yergue el cohete, y de una o varias torres metálicas inclinables, provistas de ascensores y plantas que permiten acceder a todas las partes de aquél para efectuar los preparativos del lanzamiento. Cuando se han ultimado estos, la torre se retira por unas vías para evitar que pueda ser averiada por los gases calientes que expele el cohete o por la explosión accidental del mismo.

Estas plataformas son construcciones cada vez más complejas y costosas en razón del número creciente de operaciones delicadas que requiere la preparación de los cohetes, del peligro que presenta la manipulación de ciertas sustancias, de las complicaciones que implica el trasiego de líquidos de puntos de ebullición bajísimos (hidrógeno y oxígeno líquido) y por último, de las cantidades colosales de calor engendradas por el cohete en los instantes que preceden y siguen al despegue (la plataforma dispone de medios que vierten sobre ellas verdaderas trombas de agua que evitan su destrucción, y la espesa humareda visible en el momento del despegue no es sino el vapor que resulta de la vaporización de una parte del agua).

2.1.1 PLATAFORMAS TERRESTRES

Una plataforma de despegue son las instalaciones y el área donde despegan los

cohetes y las naves espaciales. Una base espacial (o lugar de despegue de

cohetes) puede contener una o varias plataformas. Una plataforma de despegue

típica consiste en estructuras de servicio y líneas de abastecimiento. La estructura

de servicio proporciona una plataforma de acceso para inspeccionar el lanzador

antes del lanzamiento. La mayoría de las estructuras de servicio se pueden

desplazar o rotar hasta una distancia segura. Las líneas de abastecimiento

suministran combustible, gas, energía y enlaces de comunicación al lanzador.

Ésta se sitúa sobre la plataforma de despegue, la cual tiene una estructura

reflectora que repele las llamas para que el cohete resista el intenso calor y la

carga generada por los motores durante el despegue.

La mayoría de lanzadores criogénicos necesitan ser rápidamente rellenados al

acercarse la fecha del lanzamiento. Esto es especialmente necesario ya que

varios depósitos están situados en el despegue y luego se retiran cuando el

personal de apoyo corrige los problemas o verifica que no son graves. Sin la

habilidad de rellenar los depósitos el lanzamiento tendría que ser anulado cuando

los problemas retrasaran la cuenta atrás. Frecuentemente se diseñan y

construyen grúas pórtico en las plataformas de despegue para conseguir ese tipo

de servicios tanto durante el lanzamiento como en los períodos que lo preceden.

La mayoría de cohetes necesitan un soporte estable durante unos pocos

segundos después de la ignición mientras los motores se encienden y se

estabilizan a pleno empuje. Normalmente esta estabilidad se consigue mediante el

uso de pernos explosivos que conectan el lanzador a la plataforma. Cuando el

vehículo es estable y está listo para volar explotan los pernos, dejando los

vínculos que lo conectan a la plataforma en tierra.

2.1.2. PLATAFORMAS MARINAS

Un equipo internacional de ingeniería de cohetes y marina está combinando tecnología avanzada de construcción de plataformas petrolíferas y de cohetes para crear una nueva manera de lanzar satélites desde el mar, con el objetivo de poder poner en órbita satélites de telecomunicaciones desde el ecuador.

El gran número de satélites que se ponen en órbita han obligado a los ingenieros a buscar nuevas ideas para lanzarlos. La solución ha estado en crear plataformas en el océano para hacerlo. El mejor punto para lanzar un satélite es el ecuador, ya que es en este punto donde la velocidad de rotación de la Tierra es mayor y, por

tanto, da un impulso mayor a la lanzadera, por lo que necesitará un menor combustible para alcanzar la órbita deseada.

En la imagen de arriba podemos ver como un cohete Zenit 3SL es transferido desde el barco de montaje (cuya longitud es de 200 metros) a la plataforma de lanzamiento Odyssey. Mientras el proceso de transferencia el barco y la plataforma están unidos, pero se separan en cuanto ésta haya finalizado. Hasta unas horas antes del lanzamiento el cohete no se saca del hangar. En estos momentos el proyecto se está llevando a cabo. La plataforma de lanzamiento se encuentra en construcción lo que se puede ver en la siguiente fotografía.

La grúa de la parte delantera se sitúa aproximadamente donde la maquinaria y la base del Zenit 3SL serán situadas en el momento del lanzamiento. La estructura que se ve al fondo es el hangar donde el cohete será almacenado hasta el momento del lanzamiento.

En la anterior imagen se aprecian los inmensos "flotadores" sobre los que se sitúa la plataforma. Estos flotadores se pueden hundir de forma que se sumerjan parcialmente para conseguir estabilidad. Los lanzamientos desde el mar tienen sus ventajas, como que excepto las personas que estén observando el

lanzamiento, nadie podrá estar viendo el lanzamiento, ya que este será en un punto en medio de océano. Además, aunque el lugar de lanzamiento se encuentre en el ecuador (zona subtropical) las agencias meteorológicas predicen que las condiciones climáticas serán aceptables más del 95 por ciento del tiempo.

Para finalizar resaltar la importancia del desarrollo de este sistema, puesto que para lanzar en los próximos años la gran cantidad de satélites previstos hacen falta nuevas plataformas de lanzamiento para dar cabida a las necesidades del mercado. El utilizar plataformas marinas es una gran ventaja debido a su excelente ubicación.

2.1.3. PLATAFORMA AEREA

A lo largo de la historia de la astronáutica se han propuesto centenares de sistemas de lanzamientos espaciales desde aviones. Y, como no, también en la antigua Unión Soviética y en la Rusia actual. La última propuesta en este sentido proviene del famoso TsAGI (Instituto Central de Investigaciones Aerohidrodinámicas) de Moscú.

Nuevo sistema de lanzamiento espacial desde aviones propuesto por el TsAGI

El TsAGI ha completado el modelo matemático correspondiente a un sistema de lanzamiento aéreo de tres etapas. La primera etapa corresponde a un avión subsónico de fuselaje doble con dos motores a reacción en cada fuselaje. Colgando del ala central se encontraría la tercera etapa, formada por un cohete de combustible líquido. Por último, la tercera etapa sería un transbordador espacial reutilizable. La segunda etapa también podría ser recuperarse para conseguir así un sistema totalmente reutilizable.

El TsAGI ha estudiado el empleo de queroseno, metano e hidrógeno como combustible. Como es de sobras conocido, el hidrógeno es el más eficiente desde el punto de vista energético, pero su manejo es muy complejo y ocupa un gran volumen. El queroseno es mucho más barato y cómodo, pero es el menos eficiente de los tres, de ahí que el metano se presente como una opción intermedia muy atractiva. Si se emplea hidrógeno y oxígeno líquidos, la separación entre la segunda y la tercera etapa puede realizarse a una velocidad de 4,1 km/s, mientras que la masa del avión espacial sería de 20,9 toneladas. El empujón final hasta la órbita lo proporcionarían los motores de la lanzadera. Si se usa hidrógeno el transbordador podría transportar cinco pasajeros y dos pilotos, mientras que si se opta por queroseno o metano solo habría capacidad para tres pasajeros y dos pilotos. De todas formas, también se han estudiado variantes sin tripulación.

El objetivo del sistema podría ser la órbita baja terrestre, pero cuando el TsAGI inició este programa en 2010 se concibió como un avión suborbital capaz de viajar a 5,6 km/s, cubriendo 17 000 kilómetros de distancia en unos 50 minutos. Por supuesto, este sistema suborbital podría tener aplicaciones tanto civiles como militares.

Por supuesto, solamente se trata de un estudio aerodinámico preliminar y no de ningún proyecto en firme, pero no deja de ser curiosa la similitud de este nuevo diseño del TsAGI con el sistema de lanzamiento norteamericano Stratolaunch. En concreto, con la versión creada para lanzar la lanzadera Dream Chaser. La conexión rusa es todavía más paradójica si recordamos que el diseño de la Dream Chaser está basado directamente en los aviones espacialesBOR-4, a su vez derivados del programa de aviones espaciales militares Spiral.

Sistema Stratolaunch con la lanzadera Dream Cheaser (Stratolaunch)

2.2. COMBUSTIBLES

Para lograr que un cohete funcione son necesarias dos cosas:

Masa de reacción

Energía

El impulso proporcionado al expulsar una partícula de masa reactiva, si esta posee

una masa de m a una velocidad v, es igual a m•v. Pero esta partícula se expulsa

con una energía cinética igual a m•v2/2, que debe proceder de alguna parte. En

un cohete el propelente debe quemarse, proporcionando energía, y los productos

de la reacción se permite que fluyan hacia el exterior por la parte trasera de la

nave espacial, proporcionando masa reactiva. En un propulsor iónico, se emplea

la electricidad para acelerar los iones y expulsarlos. Existen otros dispositivos que

proporcionan energía eléctrica como los paneles solares o un reactor nuclear,

mientras que los iones son los encargados de proporcionar la masa reactiva.

Como en el espacio exterior no hay oxígeno para quemar el combustible, el cohete debe llevar almacenado en tanques no sólo el combustible (carburante), sino también el oxidante (comburente) (oxigeno).

Los combustibles o propelentes usados para motores de cohete, también llamados propergol o propulsante, son sustancias muy diversas pudiendo estar en estado sólido, líquido o mixto. Estos propelentes reaccionan en la cámara de empuje o cámara de combustión, generando gases a alta presión y gran temperatura. Cuando estos gases salen por la tobera, generan el empuje necesario para elevar y acelerar el cohete.

2.2.1. PROPELENTES LÍQUIDOS

Un propelente o propergol líquido es un tipo de carburante cuyos componentes se

presentan en forma líquida. Al igual que los demás propergoles, el propergol

líquido es una fuente de energía termoquímica que habitualmente se utiliza en

determinados vehículos aéreos, principalmente en aviones y cohetes, como medio

de propulsión. A diferencia de los propergoles sólidos, una vez que se ha iniciado

la combustión del mismo, el proceso de reacción termoquímica puede regularse o

detenerse por medio de válvulas de regulación sobre los inyectores.

Los propergoles líquidos se clasifican en:

Propergoles líquidos monopropelentes. Son los que están constituidos

esencialmente por mono-ergoles, como por ejemplo el óxido de etileno (C2H4O), o

como el nitrometano (CH3NO2).

Propergoles líquidos bipropelentes. Son los que están constituidos por un oxidante

como por ejemplo el Oxígeno líquido, y un combustible como por ejemplo

el Hidrógeno líquido o también conocido como Hidrógeno metálico.

2.2.2. PROPELENTES SÓLIDOS

Un propelente sólido es una mezcla homogénea de oxidantes y reductores cuyos

componentes se presentan en forma sólida.

Al igual que los demás propergoles, el propergol sólido es una fuente de

energía termoquímica que se utiliza en determinados vehículos como medio

de propulsión, y que no necesita del aire atmosférico para funcionar.

Especialmente algunos cohetes utilizan el motor de combustible sólido para

desplazarse. A diferencia de los otros propergoles, una vez que se ha iniciado la

reacción termoquímica de la combustión en el propergol sólido, ésta ya no puede

detenerse hasta que haya finalizado completamente.

Los propergoles sólidos se clasifican en:

2.2.2.1. Propergoles sólidos homogéneos.

Son los que están constituidos esencialmente por un único compuesto químico

como por ejemplo, la nitrocelulosa y los nitratos orgánicos.

2.2.2.2. Propergoles sólidos compuestos.

Son los que están constituidos por dos componentes íntimamente ligados. Estos

componentes son:

Un Comburente que actúa como oxidante, como el perclorato de amonio o

el nitrato de potasio.

Un Combustible que actúa como reductor, como puede ser un caucho

sintético, un azúcar, o un metal reductor.

El propergol sólido se combina junto con otros productos añadidos

como estabilizadores, catalizadores, opacadores, retardadores e inhibidores y se

presenta como un bloque sólido y rígido, generalmente en forma cilíndrica o

tubular al que se denomina "grano".

2.2.3. PROPELENTES HÍBRIDOS

La combinación de propelentes empleada en un motor cohete se llama hipergólica

cuando se inflama espontáneamente al entran en contacto ambos. Aunque

estrictamente hablando, es la combinación la que es hipergólica, en términos

menos precisos también se conoce como hipergólicos los compuestos

individuales. Los dos componentes de los propergoles por lo general consisten de

un combustible y un comburente (oxidante). A pesar de que los propulsores

hipergólicos tienden a ser difíciles de manejar debido a ser extremamente tóxicos

o corrosivos, un motor hipergólico es relativamente fácil de encender de forma

fiable. De forma habitual, los términos "hypergólico" o "propulsor hipergólicos" se

emplea para designar la combinación más común como propergol: hidracina con

tetróxido de dinitrógeno, o sus derivados.

2.3. TABLA DE PROPELENTES

SÓLIDOS LÍQUIDOS HÍBRIDOSHMX Hidrato de

hidrazinaMezcla de hidracina y dimetilhidracina asimétrica (UDMH) + tetróxido de nitrógeno

CL-20 Metanol dimetilhidracina asimétrica (UDMH) + tetróxido de nitrógeno

Hidroxilamina RP-1 UH 25 + tetróxido de nitrógenoPólvora Trementina Monometilhidracina (MMH) + tetróxido de

dinitrógenoHidroxil Poli butadieno

Trinitramida ALICE (Aluminio + Hielo)

Perclorato de amonio + polvo de aluminio

Gasolina Hidrato de Hidrazina + Metanol

Diesel TONKA-250Jetfuel KEROLOX

2.4. PROPELENTES MÁS USADOS EN SATÉLITES

A la hora de diseñar un cohete espacial los ingenieros tienen una gama de opciones, para cada combustible existe un respectivo occidente, pues un cohete debe llevar su propio oxígeno, a la combinación entre oxidante y combustibles, ambos igual de importantes. Algunos de los más usados son: 

a. Hidrogeno líquido (combustible) + Oxigeno líquido (oxidante) • Ventajas: Es una de las combinaciones más poderosa, da el mejor rendimiento entre la masa de un cohete y su potencia. • Desventaja: Tiene una densidad baja, así que un cohete con este combustible es más voluminoso. Ambos químicos deben ser almacenados a presión y bajas temperaturas; sus gases de escape son muy calientes y

las toberas deben ser refrigeradas con el propio combustible para que no se derritan, en resumen, son cohetes muy complicados: • Ejemplos: -Los motores principales del transbordador espacial -La segunda y tercera fase del cohete saturno V que llevo al hombre a la luna -El cohete europeo Arrían V 

b. Queroseno y otros derivados del petróleo (combustible) + Oxigeno liquido (oxidante) • Ventajas: El combustible no necesita estar presurizado (solo el occidente), su rendimiento por volumen (mas no por masa) es mejor que el del LHO + LOX • Desventajas: a diferencia del hidrogeno el queroseno y sus semejantes son tóxicos, siguen siendo cohetes complejos, aun así, está entre los propelentes más usados. • Ejemplo: -Primera etapa del cohete Saturno V. -R-7: El cohete que puso al Sputnik en órbita -Cuarta etapa del cohete ruso Proton 

c. Hidrazina (combustible) + Tetróxido de dinitrógeno y otros (oxidante) • Ventajas: Ambos, el combustible y el propelente, pueden por lo general ser almacenados a temperatura y presión ambiente. Es un propelente hipergolico, es decir, reaccionan espontáneamente al tener contacto, en otras palabras, los cohetes con esta base son más simples. • Desventajas: Su rendimiento es menor que el de otros propelentes, por su reactividad son peligrosos. • Ejemplos: - Primera y segunda etapas de los cohetes estadounidenses Titan. - Modulo de servicio de la nave Apolo - Modulo lunar del Apolo. 

d. Metilhidrazina (combustible) + Tetróxido de dinitrógeno (oxidante) • Ventaja: Se trata de otro propelente hipergolico. Se usa generalmente no para los motores principales, sino para los pequeños cohetes que ayudan a posicionar las naves espaciales. • Desventaja: Su rendimiento es bajo, por eso se lo usa sobre todo en los sistemas de control. 

e. Propelente sólido, los primeros cohetes, los de pólvora, pueden clasificarse entre estos. Actualmente usan químicos más potentes, por lo general perclorato de amonio NH4ClO4 (una especie de polvo) como oxidante y aluminio como combustible. • Ventajas: Son el tipo de cohete más simple. Son muy ampliamente usados para reducir el número de componentes en las primeras etapas. En un comienzo se consideraba que no eran confiables, pero el programa del transbordador ha probado lo contrario. • Desventajas: su desempeño por masa no es tan bueno y una vez que se encienden no pueden apagarse. • Ejemplos -Los dos motores laterales color blanco del transbordador, -Etapas laterales del cohete japonés H2A -Cohetes militares (misiles, armas antitanque) - Cohetes amateur 

3. CONCLUSION

El uso de las plataformas de despegue han servido de mucha ayuda puesto que en ella se lleva el control previo al lanzamiento de la nave espacial y también en ella se realizan los despegues de dichas naves, estas plataformas pueden existir en cantidad dentro de una base aeroespacial.

En los últimos años han surgido ideas innovadoras referente a las plataformas de despegue, se ha propuesto que las naves espaciales sean lanzadas desde plataformas construidas en el océano a nivel del ecuador, para poder controlar de mejor forma cualquier inconveniente, ya que todo estaría rodeado por agua.

Otra idea es la de lanzar las naves espaciales desde un avión, reduciendo así los costos de combustible para la nave.

Gracias a los avances científicos, en los últimos años se está logrando cada vez mejorar el rendimiento de los combustibles, aumentando así la facilidad de que el cohete atraviese sin problemas la atmosfera y alargando los años de vida del satélite cuando se encuentra en su órbita.

En el presente informe se pueden ver los diferentes tipos de propelentes, además de que no solo se necesita un carburante para poder propulsar el satélite, sino también un comburente, ya que en el espacio no existe el

oxígeno y sin oxígeno no existe combustión, al mezclar estos dos el satélite puede moverse en el espacio.

The use of launch platforms have been of much help since in her the check prior to the launch of the spacecraft is carried and it takeoffs these craft are made, these platforms can exist in quantity within an aerospace base.

In recent years there have been innovative ideas relating to the launch platforms, it has been proposed that spacecraft are launched from platforms built in the ocean level Ecuador, to better control how any inconvenience, and that everything would be surrounded by water.

Another idea is to launch spacecraft from aircraft, reducing fuel costs for the ship.

Thanks to scientific advances in recent years is being achieved more and improve fuel efficiency, thereby increasing the ease of the rocket crossed without problems the atmosphere and lengthening the years of the satellite when it is in its orbit.

In this report you can see the different types of propellants, in addition to not only fuel needed to propel the satellite, but also an oxidizer, because in space there is no oxygen and without oxygen there is no combustion, the mix these two can move the satellite in space.

4. BIBLIOGRFIA

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https://es.wikipedia.org/wiki/Lanzadera_espacial

http://www.muyinteresante.es/curiosidades/preguntas-respuestas/icomo-funciona-la-plataforma-de-lanzamiento

https://es.wikipedia.org/wiki/Propulsi%C3%B3n_espacial

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http://www.tsagi.ru/pressroom/news/2165/