Astronáutica

A astronáutica é a rama da ciencia e da técnica que traballa coas máquinas deseñadas para saír ou traballar totalmente fóra de atmosfera terrestre, é dicir, trata da ciencia e a tecnoloxía necesarias para o voo espacial.

Introdución

O termo astronáutica foi acuñado pola súa analoxía co termo aeronáutica. Dado que hai certo grao de solapamento nas tecnoloxías usadas nos dous campos adóitase aplicar o termo aeroespacial para describilos a ambos.

Ó igual que na aeronáutica, as restricións de masa, temperatura e forzas externas requiren que os sistemas sexan capaces de sobrevivir a condicións extremas: altos graos de baleiro, bombardeo de radiación procedente do espazo exterior, cintos de radiación na órbita baixa terrestre... Os vehículos de lanzamento deben traballar baixo enormes forzas e os satélites poden experimentar grandes variacións de temperatura ó longo da súa órbita, en curtos períodos de tempo. As restricións en canto a masa lanzable nos foguetes causan unha constante necesidade de aforrar masa útil no deseño dos vehículos de lanzamento para maximizar a carga útil que alcanza órbita.

A enxeñería aeroespacial é un sector específico da enxeñería relacionada coa astronáutica.

Historia

Os inicios da astronáutica consisten en pura teoría: as matemáticas fundamentais das viaxes espaciais foron establecidas por Isaac Newton no século XVII no seu tratado Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica. Outros matemáticos, como Leonhard Euler e Joseph Louis Lagrange, tamén fixeron contribucións esenciais nos séculos XVIII e XIX. Por outro lado, a cuestión da viaxe espacial xa fora tratada na literatura de man de Jules Verne e H. G. Wells.

A principios do século XX, Konstantin Tsiolkovskii formulou a famosa ecuación do foguete de Tsiolkovskii, que describe a propulsión baseada en foguetes. Esta ecuación fai posible calcular a velocidade final do foguete a partir da masa da nave ($m_{1}$), da masa combinada do propelente e da nave ($m_{0}$) e da velocidade de escape do propelente ($v_{e}$):

$\Delta v\ =v_{e}\ln {\frac {m_{0}}{m_{1}}}$

Nos primeiros anos da década de 1920, Robert Hutchings Goddard desenvolveu foguetes de propelente líquido, concepto que unhas décadas despois converteríase na base dos foguetes V-2 na segunda guerra mundial e os posteriores Saturno V empregados para enviar a persoas á Lúa.

En 2019 un cohete SpaceX Falcon Heavy inaugurou o lanzamento múltiple de naves espaciais por unha compañía privada. Ese mesmo ano anúnciase que foi fletada unha viaxe para dar unha volta á Lúa como turismo espacial.

Subdisciplinas

• Astrodinámica: consiste no estudo do movemento orbital (traxectorias, balística, mecánica celeste...).
• Propulsión: é o estudo da maneira en que as naves cambian as súas órbitas e de como son lanzadas.
• Deseño de naves: é unha forma especializada de enxeñería de sistemas, centrada en combinar tódolos subsistemas necesarios para un vehículo de lanzamento ou satélite concretos.
• Controis: para o mantemento dun satélite ou foguete na órbita desexada e coa orientación necesaria.
• Contorna espacial: estuda os efectos da meteoroloxía espacial e outros problemas ambientais.