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 Enero
29, 2003: Esperando dentro de su cápsula Mercury la orden que
iniciaría la cuenta para el despegue y que lo convertiría en el primer americano en
el espacio, Alan Shepard gritó impaciente, "¡Encendamos esta vela!"
Aquellas palabras podrían resultar más proféticas de lo que Shepard se imaginó.
Desde el año 2001, el Centro de Investigación Ames (Ames Research Center) de la
NASA ha estado probando un nuevo
combustible para cohetes hecho de -- créalo o no -- cera de velas.
Derecha: El material de las velas caseras, la parafina, podría convertirse
en el combustible ecológico de los cohetes del futuro. Crédito de la Imagen ©
2003 Comstock, Inc., todos los derechos reservados.
"Hemos ordenado la cera para nuestras pruebas de encendido a través
de un portal comercial de Internet que ofrecía cera de vela al por mayor", dice Arif Karabeyoglu,
quien desarrolló la teoría de los combustibles para cohetes con base en
parafina, y es un investigador asociado con la Universidad de Stanford.
"Utilizamos exactamente la misma cera que se encuentra en las velas usadas
durante los huracanes" dice Karabeyoglu.
Con mayor seguridad en su manejo y más amigable para el medio ambiente que los combustibles
de los cohetes sólidos de hoy en día, este moderno giro hacia un combustible
tan antiguo podría algún día propulsar cohetes de sondeo y cohetes comerciales de carga,
al espacio. Podría incluso formar el corazón de una nueva generación
de cohetes propulsores sólidos (en inglés Solid Rocket Boosters ó SRBs) para transbordadores,
que podrían contener la clave de la seguridad, de la que carecen los SRBs actuales:
un sistema de apagado.
Puede parecer sorprendentemente primitivo para un combustible de cohetes del siglo XXI.
Después de todo, los humanos han estado quemando velas (aún hoy, hechas de cera de
parafina) durante los últimos cinco milenios. ¿Por qué nadie pensó en usarlo
para cohetes antes?
Como cualquiera que haya encendido una vela sabe, la parafina normalmente se quema
muy lentamente, y es difícil quemarla sin una mecha. Por las apariencias,
¡no parecía exactamente el tipo de combustible de alta potencia y explosividad necesario para
lanzar un cohete fuera del planeta!
Trabajando en colaboración con David Altman, actualmente presidente del Grupo
de Propulsión Espacial, y Brian Cantwell, profesor en Stanford, Karabeyoglu
ideó un método para hacer que la parafina queme tres veces más rápido de lo
que antes se había logrado -- lo bastante rápido para servir de combustible
a un cohete.
 En su diseño, la parafina se quema en presencia de oxígeno puro gaseoso.
Esto lo hace arder a una temperatura más alta de lo que lo hace en el aire,
que sólo es un 21% de oxígeno. Hasta este punto se había llegado antes. La innovación
de Karabeyoglu fue soplar el oxígeno sobre la superficie derretida de la parafina
lo bastante rápido como para "agitar" esta superficie, igual que la superficie picada
del océano en un día ventoso. La "espuma" de gotas de parafina que salpica en
este proceso se quema muy rápidamente, triplicando la tasa de combustión del
combustible.
Arriba: Arriba: ¡No es la llama de una vela!. Esta prueba del combustible basado en
parafina fue realizada en el Centro de Investigación de Ames. Imagen cortesía
de la NASA.
Más de 40 pruebas de combustión por parte del proyecto de colaboración Stanford-Ames
demuestran que la idea funciona tal como se esperaba. Es una buena noticia para la
industria de cohetes, porque este combustible de parafina sería mucho más
sencillo y seguro conparado con los combustibles tóxicos y explosivos
usados hoy día.
Sólo piense usted en una vela casera. Puede tallarla, derretirla y moldearla sin
peligro. Si no contiene colores artificiales o perfumes, podría incluso lamerla
o morderla. Se pueden quemar docenas de ellas en una habitación sin temor a
gases tóxicos que puedan enfermar a los humanos.
¡Pero no intente nada de esto con los combustibles sólidos convencionales de
los cohetes!
Una razón de la naturaleza benigna de la cera de velas es que el oxidante necesario
para quemarla está separado de la cera misma: aire en el caso de las velas y
oxígeno puro para los cohetes. (Químicamente hablando, la combustión es la
rápida "oxidación" del combustible, normalmente por combinación del gas oxígeno
presente en el aire. Por eso el fuego se apaga cuando se le priva de aire).
A esta clase de cohete con un combustible sólido y un oxidante gaseoso o líquido
separado se le llama cohete "híbrido".
En contraste, los actuales cohetes de combustible sólido usan materiales
sólidos -- compuestos del perclorato, por ejemplo -- como oxidantes, y el combustible
y el oxidante se mezclan juntos antes de ser empaquetados dentro del cohete.
En otras palabras, el combustible está "cargado" y listo para explotar...
no es un material amigable con el cual se pueda trabajar.
Tampoco es amigable con el medio ambiente. Cuando los combustibles sólidos
actuales se queman, producen ácido clorhídrico y otros compuestos químicos
nocivos. Cuando llueve, estos compuestos encuentran su camino hacia lagos
y suelos, teniendo como consecuencia un aumento de acidez que puede causar daños a la vida vegetal y animal.
La parafina, por el contrario, se quema limpiamente. Los únicos gases que
deja son vapor de agua y dióxido de carbono. Los lanzamientos de cohetes
son tan poco frecuentes, que la polución total que emiten es mínima comparada
con la de los coches, aviones y las plantas energéticas de carbón. Pero
en el futuro, conforme más países y compañías privadas inicien lanzamientos de
gente y carga comercial al espacio, los combustibles de cohetes de combustión
limpia se convertirán en un tema de creciente importancia medioambiental.
Arriba: El Transbordador Espacial Columbia (STS-107) abandona la Tierra el
16 de Enero de 2003. Créditos de la foto y derechos reservados: Becky
Ramotowski.
La utilizacion de cohetes híbridos podría reducir también los peligros de explosión de
los lanzamientos.
Variando el flujo del gas oxidante, "los cohetes híbridos... pueden
ser controlados en un amplio rango, incluyendo el desactivado y el
reencendido", dice Cantwell en una declaración preparada. "Esta es
una razón por la cual podrían ser considerados como posibles sustitutos
de los actuales cohetes propulsores sólidos del Transbordador, los cuales no
pueden ser desactivados una vez encendidos".
"Un cohete híbrido equivalente a los cohetes sólidos del Transbordador Espacial
tendría el mismo diámetro, pero sería algo más alargado" continúa Cantwell.
"Un concepto de diseño que se considera, es un cohete propulsor híbrido capaz
de volar de regreso al lugar de lanzamiento para recargarse", dice, lo que
ahorraría un costo considerable y tiempo en preparar propulsores para el
próximo despegue.
 Izquierda:Los científicos e ingenieros de la NASA y Stanford trabajan en
la preparación de las pruebas para el nuevo cohete sólido basado en parafina.
Los retratados son (en el sentido de las agujas del reloj desde la esquina
inferior izquierda): Brian Cantwell, Arif Karabeyoglu, Shane De'Zilwa,
Rusty Hunt, Dave Yaste, Kent Shiffer, Greg Zilliac. Imagen cortesía de
la NASA.
Sin embargo, no veremos transbordadores con SRBs basados en parafina en muchos años,
tal vez nunca, dice Karabeyoglu. La tecnología está aún en fase de demostración,
y probablemente sería usada durante años en cohetes menores antes de ser
considerados para el despegue de la nave insignia de la NASA.
Pero si las pruebas continúan tan bien como hasta ahora, el director de despegue en el Control
de Misión podría un día usar el sentido literal cuando ella o él dijera,
"Todo listo, ya esperamos bastante... ¡encendamos esta vela!".
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