VIAXES ESPACIAIS

GABRIEL CASAL RODRÍGUEZ

CIENCIAS NATURAIS

1º ESO A

VIAXES ESPACIAIS

INDICE

1- Historia…………………………………………………………………2 1.1.Antecedentes……………………………………………….2 1.2.Inicios…………………………………………………………….2 1.3.A carreira espacial……………………………………...3

2- Vehiculos espaciais……………………………………………...3 2.1.Satelites artificiais……………………………………..3

2.1.1. Órbita……………………………………………………..4 2.1.2. Aplicacións dos satélites…………………5

2.2.Sondas espaciais…………………………………………..6 2.3.Exploración dos planetas…………………………….7

2.3.1. Planetas interiores……………………………7 Mercurio…………………………………7Venus……………………………………….8Marte………………………………………8

2.3.2. Planetas exteriores…………………………..9 Xúpiter…………………………………….9Saturno…………………………………..10Urano……………………………………….11Neptuno…………………………………..11

2.4.Viaxes espaciais tripuladas…………………………11 2.4.1. Programa Apollo…………………………………12

2

VIAXES ESPACIAIS

1. hISTORIA1.1 Antecedentes

O interese do home por conquistar o cosmos remóntase á anigüedade. Xa en 1634 publicouse a que se considera primeira novela de ciencia ficción, Somnium, de Johannes Kepler, que narra unha hipotética viaxe á Lúa. Máis tarde, en 1865, nunha famosa obra de ficción titulada “Da Terra á Lúa”, Xullo Verne escribe sobre un grupo de homes que viaxou ata a Lúa usando un xigantesco canón. En Francia, Georges Méliès, un dos pioneiros do cine, tomaba a novela de Verne para crear "Lle voyage dans a Lune" (1902), unha das primeiras películas de ciencia ficción na que describía unha incrible viaxe á Lúa. En obras como "The War of the Worlds" (1898) e "The First Men in The Moon" (1901), Herbert George Wells tamén se concibiron ideas de

exploración do espazo e de contacto con civilizacións extraterrestres.Todos estes relatos fantásticos empezaron a abrir a mente dos científicos no sentido de que, dunha forma ou outra, o camiño cara ao espazo exterior podía ser percorrido. A idea xa estaba concibida, agora faltaban os medios.

1.2. Inicios

O primeiro en propor dun xeito científico diversas teorías sobre o voo interplanetario foi o ruso Eduardovich Tsiolkovsky (1857-1935)Ao contrario que Tsiolkovsky, o primeiro en facer experimentos prácticos foi Robert H. Goddard (1882-1945). Foi recoñecido e encumbrado só logo da súa morte en 1945.Herman Oberth naceu en 1894 e é recoñecido como o pai das temibles bombas volantes V-2. Estas armas eran auténticos mísiles con alcances de máis de 300 quilómetros e unha precisión máis que aceptable. foi o mestre dunha xeración de técnicos alemáns frustrada pola Segunda Guerra Mundial.Pode dicirse que a era espacial comezou en 1946, cando os científicos comezaron a utilizar os foguetes capturados V-2 alemáns para realizar medicións da atmosfera. O máis avantaxado dos alumnos de Oberth (e o máis popular) era Werner von Braun. Foi nacionalizado estadounidense en 1955 co fin de ser integrado na NASA. Está considerado como un dos máis importantes deseñadores de foguetes do século XX, e

3

Eduardovich Tsiolkovsky

Werner von Braun

Sergei Korolev

VIAXES ESPACIAIS

foi o xefe de deseño do foguete V-2 así como do foguete Saturno V, que levou ao home á Lúa.No lado Soviético, Serguei Pavlovisch Korolev, logo da SGM desenvolveu mísiles balísticos intercontinentais. Os lanzadores deseñados por Korolev seguen sendo utlizados, con pequenas modificacións e melloras na época actual, o que dá unha idea da súa calidade e robustez e explica por que foron os rusos quen se puxeron na cabeza na carreira aerospacial.

1.3. A carreira espacial

Tras a segunda guerra mundial, o mundo quedou dividido en dous grandes bloques: occidental e soviético liderados por EE.UU. e a U.R.S.S. respectivamenteO Ano Geofísico Internacional (1957-1958), marcou o bandeirazo de saída dunha carreira espacial que durante moitos anos protagonizaron EE.UU. e a Unión Soviética, sendo está última a que levou a primicia ao lanzar ao espazo, o 4 de outubro de 1957, o satélite Sputnik I, o cal era unha esfera metálica de tan só 58 cm de diámetro. En decembro dese mesmo ano, EE.UU. tamén lanzou o seu propio satélite, o Vanguard, aínda que sen éxito, pois se incendiou no momento do seu lanzamento.

2. Vehiculos espaciais

Existen varios tipos de vehículos espaciais, como os satélites ou as sondas.

2.1. Satelites artificiais

Un satélite é calquera obxecto que orbita ao redor doutro, que se denomina principal. Os satélites artificiais son naves espaciais fabricadas na Terra e enviadas nun vehículo de lanzamento, un tipo de foguete que envía unha carga útil ao espazo exterior. Tras a súa vida útil, os satélites artificiais poden quedar orbitando como lixo espacial.

Os satélites artificiais naceron durante a guerra fría, entre os Estados Unidos e A Union Soviética, que pretendían ambos chegar á Lúa e á súa vez lanzar un satélite á órbita espacial. Tras o éxito do Sputnik1 a Unión Soviética seguiu o seu camiño e instalou en órbita a segunda versión do Sputnik, en novembro de 1957, agora cun ser vivo como pasaxeiro: a cadela Laika. Despois, houbo unha terceira versión do Sputnik que se lanzou en 1958.

4

Sputnik 1

VIAXES ESPACIAIS

Para entender mellor como é posible que un satélite se sosteña nunha órbita no espazo vexamos o seguinte exemplo:

1. Imaxinemos que estamos nunha montaña por encima da atmosfera: se lanzamos unha pelota con pouca forza, a gravidade atraeraa cara á Terra.

2. Se se lanza máis forte, caerá máis lonxe.3. Canta máis forza se aplique, máis lonxe viaxará

horizontalmente antes de caer.4. Se pudieramos lanzar a bóla a 28 mil km/hr., nunca caería á

Terra, a isto chámaselle estar en órbita. Unha nave fóra da atmosfera mantense viaxando a esta velocidade, pois non hai resistencia do aire que a deteña.

2.1.1. orbita:

É a traxectoria que percorre un corpo ao redor doutro de masa maior sometido á acción da gravidade.Os satélites artificiais poden ter varios tipos de órbitas. Exemplos:

Órbita baixa terrestre (de 0 a 2.000 km) Órbita media terrestre (cunha altitude entre 2.000 km e 35.786

km). Órbita alta terrestre (por encima da órbita geosíncrona de

35.786 km) Órbita polar: unha órbita que pasa por encima dos polos do

planeta. Órbita circular: unha órbita cuxa traxectoria é un círculo. Órbita elíptica: unha órbita cuxa traxectoria ten forma de elipse. Órbita síncrona: unha órbita onde o satélite vira á mesma

velocidade que o planeta.

2.1.2. Aplicacións dos satelites

Estes artefactos son moi útiles para a humanidade. Son os protagonistas principais das comunicacións no mundo; grazas a eles, recibimos sinais de televisión, de radio e teléfono, ou temos información valiosa do clima, do noso medio ambiente e do espazo.As aplicacione principais son:

Satélites meteorolóxicos, como o popular Meteosat europeo. O primeiro de todos eles foi o

5

Laika

Novo MeteosatTelstar 1

VIAXES ESPACIAIS

estadounidense Tiros lanzado en 1960 que tivo continuación en nove satélites máis do mesmo nome. Tamén teñen satélites meteorolóxicos os rusos e os xaponeses. Todos estes satélites permitiron a creación dunha rede de prevención de desastres climatolóxicos que axudaron a evitar a morte de millóns de persoas.

Teledetección: aplícanse a gran cantidade de campos, desde usos fiscais (cálculo de superficies, por exemplo) ou á máis pura cartografía civil. Os primeiros desta clase foron os LANDSAT americanos lanzados a partir de 1972 e hoxe existen numerosísimos satélites desta clase.

Telecomunicacións: O primeiro satélite de telecomunicacións activo foi o Telstar 1 que permitiu a transmisión de sinais de televisión entre un e outro lado do Atlántico. A partir de entón a capacidade destes enxeños aumentou moito. A este tipo de satélites pertencen os españois Hispasat que cobren boa parte das necesidades de telecomunicación de España cos paises hispanoamericanos á vez que atende as necesidades gobernamentais e militares do Estado.

Localización: Nun principio, os satélites usáronse na navegación marítima a modo de faros. Hoxe o sistema G.P.S. cunha rede de 21 satélites a unha órbita duns trescentos quilómetros aseguran a cobertura total e simultánea do planeta. Mediante un pequeno receptor que cabe na palma da man pódese coñecer a nosa posición exacta.

Científicos: están destinados á observación do espazo exterior desde fóra da atmosfera. O máis famoso de todos eles é o telescopio Hubble que consta dun tubo principal de 13 metros cun espello de 2,4 metros de diámetro. Os seus comezos non puideron ser máis decepcionantes xa que tras a súa posta en marcha detectouse unha anomalía no espello que o facía practicamente inservible. Foi necesaria unha misión da lanzadeira espacial para substituír o espello defectuoso e, agora si, obter os magníficos resultados que o enxeño prometía. Esisten outros satélites científicos que tiveron resultados menos

espectaculares para o gran público pero que deron grandes froitos para a ciencia como o IRAS, que fixo un mapa do Universo

6

Hispasat

Telescopio espacial Hubble

VIAXES ESPACIAIS

infravermello e detectou a posible existencia, por primeira vez, dun sistema planetario extrasolar ao redor de estrela Vega, a 26 anos luz do Sol, ou o NOAA dedicado á observación da nosa estrela.

Militares: todo o mundo imaxina que debe haber tantos satélites militares como civís no espazo pero deles sábese ben pouco loxicamente.

2.2. Sondas espaciais

Unha sonda espacial é un dispositivo que se envía ao espazo co fin de estudar corpos do noso Sistema Solar, tales como planetas, satélites, asteroides ou cometas.Unha sonda diferénciase dun satélite en que non establece unha órbita ao redor dun obxecto (xa sexa a Terra ou o Sol), senón que se lanza cara a un obxecto concreto, ou ben termina cunha ruta de escape cara ao exterior do sistema solar.Todas as sondas móntanse sobre unha estrutura de soporte á que se deben incorporar polo menos estes tres sistemas:

Sistema enerxético: habitualmente baterías e paneis solares para prover de electricidade aos sistemas, aínda que tamén poden incorporar fontes radioactivas de enerxía.

Instrumental de observación, tales como cámaras fotográficas, ou analizadores

Equipo de comunicación, consistente en diversos tipos de antenas para transmitir a información colleitada de volta á Terra.

Ademais, as sondas poden incorporar: motores para efectuar manobras, tanques de combustible, etc.A primeira sonda espacial foi a soviética Lunik 2, que chegou á Lúa en 1959. Logo disto seguiron diversas sondas da URSS e dos EE. UU., enviadas á Lúa e a diversos planetas.

2.3. Exploración dos planetas.2.3.1. Planetas interiores

EE.UU. creou o Programa Mariner, que se executou entre 1962 e finais de 1973. O JPL (Jet Propulsion Laboratory) da NASA deseñou e construíu 10 naves espaciais denominadas Mariner cuxa misión sería a de explorar os planetas de Venus, Marte e Mercurio por primeira vez, e volvendo a Venus e Marte para unha exploración máis detallada.Mercurio

A exploración de Mercurio comezou coa sonda Mariner 10, que pasou a 700 Km. da superficie do planeta e obtivo uns datos que confirmaron o que se

7

VIAXES ESPACIAIS

supuña: as temperaturas medias están entre os 200 e os 500 graos, apenas hai unha debilísima atmosfera e o terreo está cuberto de cráteres de impacto.

A sonda Messenger foi lanzada en agosto de 2004. Espérase que esta nave aumente considerablemente o coñecemento científico sobre este planeta. É unha misión espacial non tripulada da NASA. Entrará en órbita de Mercurio o 18 de marzo de 2011 para iniciar un período de observación orbital dun ano terrestre de duración. Durante o seu traxecto están previstos dous sobrevós a Venus e tres a Mercurio antes da inserción orbital.

Venus

En 1962, a Mariner 2 consegue pasar a 30.000 Km. do planeta Venus e transmite os primeiros datos sobre a súa superficie, que resulta ser o vivo reflexo do inferno, datos confirmados entre 1967 e 1973 por sondas desta mesma serie.Mentres tanto, os rusos obtiveran algúns serios fracasos ata que a súa sonda Venera 4 consegue en 1968 lanzar cara á superficie venusina unha subsonda que chega a medir na atmosfera temperaturas de case 300 graos antes de deixar de funcionar, nunha atmosfera composta basicamente por dióxido de carbono, o que xustifica un devastador efecto invernadoiro. Os mellores resultados conseguiunos a sonda Magallanes, desde unha órbita de 300 Km. de altura; grazas á cartografía do planeta realizada por esta sonda sabemos que a supreficie do planeta está chea de volcáns e numerosísimos cráteres de impacto.

Marte

A Marte enviáronse numerosas sondas porque reune as condicións menos malas para a vida.

A primeira sonda en visitar Marte foi a soviética Marsnik 1, que pasou a 193,000 km de Marte o 19 de xuño de 1963, sen conseguir enviar información.En 1965 a Mariner 4 da NASA trouxo as primeiras imaxes do planeta e a Mariner 9 elaborou desde unha

8

Mariner10

Messenger

Venus

VIAXES ESPACIAIS

órbita baixa a primeira cartografía do planeta, sendo a primeira sonda que conseguiu situarse en órbita marciana.A primeira nave en aterrar e transmitir desde Marte é a soviética Marsnik 3, o 2 de decembro de 1971, aínda que pouco despois estragaríase.En 1976 as americanas Viking 1 e 2 descenden case simultaneamente

sobre a superficie marciana, transmiten imaxes a niveis de chan e realizan experimentos que fixeron pensar na posibilidade da existencia de vida.

Contra o que adoita ser habitual, estes dous enxeños seguiron funcionando e enviando datos durante moito máis tempo do previsto ata esgotar os orzamentos da misión, que houberon de ser prorrogados para seguir recibindo a inxente cantidade de datos que estas dúas sondas proporcionaron aos científicos. O 4 de xullo de 1997 a Mars Pathfinder aterrou con pleno éxito en Marte e probou que era posible que un pequeno robot, o Sojourner, se paseae polo planeta.En 2004 unha misión cientificamente máis ambiciosa levou a dous robots Spirit e Opportunity que aterraron en dúas zonas de Marte diametralmente opostas para analizar as rocas en busca de auga, atopando indicios dun antigo mar ou lago salgado. A sonda Phoenix, en 2008 , estudou a historia xeolóxica da auga do Polo Norte do planeta.

2.3.2. Planetas exterioresXupiter

O xigante gaseosos do sistema solar, Xúpiter, foi observado polas misións Pioneer 10 e 11 e polas sondas Voyager 1 e 2. As sondas Voyager obtiveron resultados espectaculares e foron moi coñecidas polo público por dous motivos: por unha banda, agora mesmo están xa a uns 12.000 millóns de quilómetros da Terra e diríxense ao espazo exterior e, doutra banda, levan unha mensaxe de

paz dos habitantes da Terra por se algunha vez fosen atopadas por algunha civilización extraterrestre. Aínda que isto é posible, ninguén é capaz de imaxinar que será a raza

humana para cando iso ocorra, se é que ocorre.

9

Fotografía de Marte tomada pola sonda Viking 1

Fotografía na superficie de Marte tomada pola sonda Viking 2

Tormenta da atmosfera de Xúpiter tomada polo Voyager 2

Fotografía de Xúpiter tomada polo Voyager 1

VIAXES ESPACIAIS

Mención aparte merece a sonda Galileo. Estaba composta por dous elementos basicamente: un orbitador que mandaría información sobre Xúpiter e sobre os seus satélites e que aínda segue funcionando e un módulo de descenso que sería lanzado sobre a atmosfera joviana a unha velocidade aproximada de 170.000 Km/h. A entrada na atmosfera foi todo un éxito e obtivéronse gran cantidade de datos antes de que, rendida pola enorme presión atmosférica e pola calor xerada pola fricción da entrada, deixase de transmitir datos aos 52 minutos de descenso,

200 Km. por baixo da capa visible de nubes que envolve o planeta.

Saturno

Tres naves espaciais estadounidenses incrementaron enormemente o coñecemento do sistema de Saturno: a sonda Pioneer 11 e as Voyager 1 e 2, que sobrevoaron o planeta en setembro de 1979, novembro de 1980 e agosto de 1981, respectivamente. Estas naves espaciais levaban cámaras e instrumentos moi sofisticados. En outubro de 1997 foi lanzada a nave Cassini, con destino a Saturno, que incluía tamén a sonda Huygens para explorar Titán, a maior e máis interesante das lúas do planeta. Trátase dun proxecto de gran orzamento da NASA, en colaboración coa Axencia Espacial Europea e a Axencia Espacial Italiana. Tras unha viaxe de case sete anos, está previsto que a Cassini recolla datos sobre Saturno e os seus satélites durante outros catro anos. En outubro de 2002 a nave obtivo a súa primeira fotografía do planeta, tomada a unha distancia de 285 millóns de quilómetros, e na que aparece tamén Titán. En xuño de 2004 a Cassini sobrevoou Febe, outro satélite de Saturno (o máis afastado), obtendo imaxes espectaculares da súa superficie, chea de cráteres. En xullo do mesmo ano, a nave entrou en órbita de Saturno. En xaneiro de 2005 a sonda Huygens atravesou a atmosfera de Titán e alcanzou a súa superficie, enviando á Terra datos e imaxes de gran interese do satélite.

10

Sonda Voyager

Saturno fotografiado pola sonda Cassini

VIAXES ESPACIAIS

UranoAta agora, só unha misión espacial, a sonda Voyager 2, aproximouse ao planeta. O achegamento ocorreu en 1985 como un paso breve cerca do plvaneta durante a traxectoria da sonda cara a Neptuno. As observacións derivadas deste achegamento deron como resultado unha maior comprensión da atmosfera do planeta, así como os descubrimentos dun gran número de lúas e as primeiras observacións dos aneis de Urano.

Neptuno

A única nave que explorou Neptuno foi a Voyager 2. Foi lanzada 16 días antes que a súa xemelga, a Voyager 1. A traxectoria que seguiu foi máis lenta que a da súa compañeira, para poder explorar non só Xúpiter e Saturno, senón proseguir a misión ata Urano e ata Neptuno. Para poder alcanzar os catro planetas, o Voyager 2 requiría un lanzamento que lle dese todo o empuxe do que fose capaz o foguete Titán III. E mentres que o foguete que expulsou ao Voyager 1 non logrou un bo lanzamento, o do Voyager 2 funcionou á perfección. De haberse usado o primeiro foguete para o Voyager 2, non chegariamos a Urano e Neptuno. Por fortuna o Voyager 2 tivo o mellor foguete.Ao chegar Voyager 2 a Neptuno, o 25 de agosto de 1989, pouco sabiamos acerca deste planeta. Coñecíanselle dúas lúas, entre elas Tritón un dos obxectos máis interesantes do Sistema Solar, e sospeitábase que podería ter aneis. Os datos solicitados nunhas cantas horas polo Voyager 2 déronnos máis información que preto dun século e medio de observacións astronómicas desde a Terra.

2.4. Viaxes espaciais tripuladas

A cadela Laika, foi o primeiro animal vivo en orbitar ao redor da Terra. Fíxoo a bordo da nave soviética Sputnik 2, o 3 de novembro de 1957, un mes despois de que o satélite Sputnik 1 fose posto en órbita.

11

Imaxe de Urano feita pola Voyager 2

Imaxe deUrano adquirida polo Voyager 2 o 10 /1/1986

VIAXES ESPACIAIS

Do mesmo xeito que outros animais no espazo, Laika morreu entre cinco e sete horas despois do lanzamento, bastante antes do planeado. A causa da súa morte, que non foi revelada senón ata décadas despois do voo (2002), foi, probablemente, unha combinación da tensión sufrida e o sobrequecemento que, tal vez, foi ocasionado por un dano do sistema de control térmico da nave. Aínda que Laika non sobreviviu á viaxe, a súa experiencia demostrou que é posible que un organismo soporte as condicións de microgravedade, abrindo camiño así á participación humana en

voos espaciais. Tras Laika, a URSS enviou ao espazo 12 cans dos cales 5 chegarían vivos de volta á Terra.Serían de novo os rusos quenes o 12 de abril de 1961 conseguiran colocar a Yuri Gagarin nunha órbita entre os 181 e os 327 quilómetros de altitude durante 108 minutos. A aterraxe fíxose sobre a dura Siberia cuns paracaídas para a cápsula Vostok e cun sistema de asento eyectable/paracaídas para o cosmonauta.Coa moral polos chans, Estados Unidos toma a iniciativa. O presidente Kennedy embarca aos americanos no ilusionante obxectivo de ser a primeira nación en pór un home na lúa. Para iso, crean a NASA, incrementan o orzamento e entregan a dirección do programa aerospacial a von Braun.Será o Programa Apollo o que consiga pór ao home na Lúa

2.4.1. Programa Apollo

As primeiras misións do Proxecto Apolo foron aproximacións sucesivas ao noso satélite: primeiro un voo orbital, despois unha viaxe ata a Lúa e volver, despois unha viaxe ata a Lúa, un ensamblaje do módulo lunar e volver. Tras todas estas probas, queda configurado o lanzador, o Saturno V. É un monstro de 110 metros de altura e 2700 toneladas de peso, capaz de consumir nos primeiros momentos do despegamento 15 toneladas de combustible ¡por segundo!A primeira misión tripulada en chegar á superficie da Lúa foi o Apolo 11, lanzado ás 10:32 hora local do complexo de Cabo Kennedy,

12

Laika no Sputnik 2

Yuri Gagarin

LEM (módulo lunar)

VIAXES ESPACIAIS

en Florida, o día 16 de xullo de 1969. Foi impulsado por un foguete Saturno V.A tripulación do Apolo 11 estaba composta polo comandante da misión Neil A. Armstrong, Edwin E. Aldrin Jr., piloto do LEM (módulo lunar), e Michael Collins, piloto do módulo de mando. A denominación das naves, foi Eagle para o módulo lunar e Columbia para o módulo de mando.O comandante Neil Armstrong foi o primeiro ser humano que pisou a superficie do noso satélite o 21 de xullo de 1969 ás 2:56 (hora internacional UTC) ao sur do Mar da Tranquilidade (Mare Tranquilitatis). Este fito histórico retransmitiuse a todo o planeta. O 24 de xullo, os tres astronautas amerizaron en augas do Océano Pacífico poñendo fin á misión.

13

Foguete Saturno 5 empregado nas misións Apollo