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El cuete de enviar al espacio
un cohete
 Javier Ballesteros Paredes
 Centro de Radioastronomía
 y Astrofísica
 UNAM, Campus Morelia
Aristóteles
 La naturaleza de los cuerpos materiales es el reposo.
 Si los cuerpos se mueven es porque se les aplica una
fuerza.
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Galileo
 Un cuerpo tiende a estar en movimiento constante o en
reposo mientras no se le aplique una fuerza.
 Si a un cuerpo se le aplica una fuerza, el cuerpo cambia su
estado de movimiento.
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¿Quién tiene razón?
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¿Quién tiene razón?
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¿Cómo nos movemos?
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1ª Ley de Newton
 Todo cuerpo permanecerá en su estado de reposo o
movimiento rectilíneo uniforme mientras no se le
aplique una fuerza.
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2ª Ley de Newton
F=ma
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3ª Ley de Newton
 A toda acción corresponde una reacción igual y opuesta.
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¿Cómo nos movemos?
 Nadar:
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¿Cómo nos movemos?
 Volar:
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¿Cómo nos movemos?
 Caminar:
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¿Cómo nos movemos?
 Caminar:
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¿Cómo nos movemos?
 Nadar: Barco, submarino
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¿Cómo nos movemos?
 Volar: avión
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¿Cómo nos movemos?
 Caminar: auto
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Ley de gravitación universal
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¿Cómo le hacemos en el espacio?
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¿Cómo le hacemos en el espacio?
Todas las leyes de la física se aplican también en el espacio.
1. Inercia
2. F=ma
3. Acción-Reacción
4. Gravitación Universal
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¿Cómo le hacemos en el espacio?
Todas las leyes de la física se aplican en el espacio.
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Orbitando a unos 350 km de altura
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Una vez en órbita, ¿cómo le hacemos para
movernos a otro lugar?
Al igual que en la Tierra, en el espacio necesitamos empujar
algo hacia un lugar para movernos en la dirección
opuesta.
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¿cómo nos movemos en el espacio?
 Mientras que en la Tierra uno tiene muchos elementos de
dónde agarrarse, en el espacio nomás no hay…
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¿Cómo se mueve un cohete?
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En el espacio, es necesario llevar con
nosotros el material que queremos arrojar
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Ecuación del cohete
Ecuación del cohete
En órbita, el transbordador espacial viaja a una velocidad de
8 km/seg. Si quisiéramos que saliera de la atracción de la
Tierra habría que acelerarlo a 11.2 km/seg, la velocidad de
escape de la Tierra. Esto quiere decir que se necesita, al
menos,
¡cuatro veces más combustible para sacar al transbordador
de la influencia gravitacional de la Tierra, que para
ponerlo en órbita!
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Ecuación del cohete
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Un cohete que logra escapar de la atracción de la Tierra con
la velocidad mínima requerida viaja por el espacio a una
velocidad de poco menos de 2 km/seg. A esta velocidad,
tardaría unos:
9 meses en llegar a Marte
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Un cohete que logra escapar de la atracción de la Tierra con
la velocidad mínima requerida viaja por el espacio a una
velocidad de poco menos de 2 km/seg. A esta velocidad,
tardaría unos:
8 años en llegar a Júpiter
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Un cohete que logra escapar de la atracción de la Tierra con
la velocidad mínima requerida viaja por el espacio a una
velocidad de poco menos de 2 km/seg. A esta velocidad,
tardaría unos:
19 años en llegar a Saturno
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Un cohete que logra escapar de la atracción de la Tierra con
la velocidad mínima requerida viaja por el espacio a una
velocidad de poco menos de 2 km/seg. A esta velocidad,
tardaría unos:
39 años en llegar a Urano
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Un cohete que logra escapar de la atracción de la Tierra con
la velocidad mínima requerida viaja por el espacio a una
velocidad de poco menos de 2 km/seg. A esta velocidad,
tardaría unos:
63 años en llegar a Neptuno
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¿cuánto tiempo se tardará un cohete en
llegar a Mercurio?
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¿Cuánto tiempo se tardará un cohete en
llegar a Mercurio?
En llegar, casi 1 áño, pero...
Para ponerse en órbita, 6 años
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De hecho, debemos aprovechar en todo
momento la gravedad de los demás
planetas
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¿Cómo hacer para llegar más rápido?
Aprovechando la gravedad de los demás planetas
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De hecho, debemos aprovechar en todo
momento la gravedad de los demás
planetas
Ulysses: exploración de los polos norte y sur del Sol
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De hecho, debemos aprovechar en todo
momento la gravedad de los demás
planetas
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¿Cómo hacer para llegar más rápido?
Cohetes de plasma
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¿Cómo hacer para llegar más rápido?
Cohetes de plasma:
Deep Space I utilizó tan solo 68 kilos de Xeon para salir de
órbita terrestre
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Regreso a Tierra
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Regreso a Tierra
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Aterrizar
En la Tierra, el transbordador espacial tiene pistas de
aterrizaje
Alunizar
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Alunizar
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Alunizar
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Alunizar
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“Aplanetizar”
En general, sí hay atmósfera, y NO hay pistas de aterrizaje,
el panorama se complica
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“Aplanetizar”
En Marte hemos bajado instrumentos con paracaidas,
globos y retrocohetes.
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Problema: tiempos
El último viaje a Marte duró 9 meses (sonda Fénix). Con
cohetes convencionales sería posible reducirlo a 6, pero
no mucho más.
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Problema: tiempos
Teconología actual: 9 meses en ir + 9 meses en volver
Pero además: problema de tiempo con las órbitas:
Lanzamiento
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Problema: tiempos
Teconología actual: 9 meses en ir + 9 meses en volver
Pero además: problema de tiempo con las órbitas:
3 meses después
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Problema: tiempos
Teconología actual: 9 meses en ir + 9 meses en volver
Pero además: problema de tiempo con las órbitas:
6 meses después
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Problema: tiempos
Teconología actual: 9 meses en ir + 9 meses en volver
Pero además: problema de tiempo con las órbitas:
9 meses después del
Lanzamiento,
Llegamos a Marte
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Problema: tiempos
Teconología actual: 9 meses en ir + 9 meses en volver
Pero además: problema de tiempo con las órbitas:
1 año después del
lanzamiento
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Problema: tiempos
Teconología actual: 9 meses en ir + 9 meses en volver
Pero además: problema de tiempo con las órbitas:
1 año 3 meses
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Problema: tiempos
Teconología actual: 9 meses en ir + 9 meses en volver
Pero además: problema de tiempo con las órbitas:
1 años 6 meses
después del
Lanzamiento,
empendemos el
camino de
regreso a casa
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Problema: tiempos
Teconología actual: 9 meses en ir + 9 meses en volver
Pero además: problema de tiempo con las órbitas:
1 años 9 meses
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Problema: tiempos
Teconología actual: 9 meses en ir + 9 meses en volver
Pero además: problema de tiempo con las órbitas:
2 años
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Problema: tiempos
Teconología actual: 9 meses en ir + 9 meses en volver
Pero además: problema de tiempo con las órbitas:
2 años 3 meses
después,
llegamos a casa
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Problema: tiempos
El problema de ir a Marte no es de “voy-vuelvo”.
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Problema: tiempos
¿qué combustible necesitamos llevar para poder regresar?
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Problema: tiempos
¿qué vamos a llevar para comer? ¿qué agua vamos a tomar?
¿cómo vamos a vivir en Marte?
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Amenazas interestelares
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Amenazas interestelares
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Problema: rayos cósmicos
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Problema: rayos cósmicos
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Problema: tiempos
Estando en el espacio, recibimos una dosis de unos 5mil
rayos cósmicos cada segundo, y cada uno de éstos dejaría
en nuestro cuerpo una estela de enlaces químicos rotos y
átomos ionizados.
En un viaje de 2 años 3 meses recibiríamos al menos unas
50 veces más radioactividad que la máxima permitida, y
probablemente la mitad de nuestro ADN esté dañado.
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Problema: Rayos cósmicos
Alternativas: Proteger a la nave con un campo magnético
intenso
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Problema: Rayos cósmicos
Alternativas: Proteger a la nave con un campo magnético
intenso
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Problema: Rayos cósmicos
Alternativas: Proteger a la nave con un campo magnético
intenso
MALA OPCIÓN:
• Necesitamos un campo magnético 600 mil veces mayor
que el campo magnético de la Tierra.
• ¿cómo generarlo?
• ¿qué efectos tendrá un campo magnético así para los
astronautas?
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Problema: Rayos cósmicos
Alternativas: Campo eléctrico: repeleríamos las partículas
de un signo, pero no las del signo opuesto.
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Problema: Rayos cósmicos
Alternativas: Burbuja de agua
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Problema: Rayos cósmicos
Alternativas: Burbuja de agua
¡500 toneladas de H20!
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¿Y si queremos ir a otra estrella?
Escalas: Supongamos que el Sol es una estrella de 1 metro
de tamaño. A esta escala:
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¿Y si queremos ir a otra estrella?
Escalas: Supongamos que el Sol es una estrella de 1 metro
de tamaño. A esta escala:
1. Mercurio es un granito de arena que debería estar a
unos 30 metros
2. Venus y la Tierra serían caniquitas de 1 cm que se
colocarían a 70 y a 100 metros
3. Marte sería una canica un poco más chica, y estaría a 150
metros de distancia
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¿Y si queremos ir a otra estrella?
Escalas: Supongamos que el Sol es una estrella de 1 metro
de tamaño. A esta escala:
1. Júpiter sería una pelota de 10 cm colocada a medio km.
2. Saturno sería un poco más pequeña, y estaría a 1 km
3. Urano y Neptuno serían un pelotas de unos 4-5 cm, y
habría que colocarlas a 2 y 3 km.
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¿Y si queremos ir a otra estrella?
A esta escala: ¿qué tan grande es, y dónde queda la estrella
más cercana?
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¿Y si queremos ir a otra estrella?
Próxima Centauri, estrella similar al Sol, habría que
colocarla en Moscú...
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¿Y si queremos ir a otra estrella?
Próxima Centauri, estrella similar al Sol, habría que
colocarla en Moscú... Pero por el lado lejano de la Tierra.
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(Por)
Fin
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85
Newton
 A toda acción corresponde una reacción de igual
magnitud pero en sentido opuesto.
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Newton
 A toda acción corresponde una reacción de igual
magnitud pero en sentido opuesto.
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¿Cómo le hacemos en el espacio?
Todas las leyes de la física se aplican en el espacio.
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Aplanetizar
apollos
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¿Cómo le hacemos en el espacio?
Todas las leyes de la física se aplican en el espacio.
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¿Cómo le hacemos en el espacio?
Todas las leyes de la física se aplican en el espacio.
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