feliz guerra de las galaxias ¡Día! Y que el Cuarto te acompañe.
Es tradición de mi gente, los blogueros de física, conmemorar la fecha publicando algún tipo de análisis de Star Wars.
Ya que acabamos de terminar la temporada 3 de el mandaloriano, creo que es apropiado echar un vistazo al icónico "jetpack". Solo como un repaso, los mandalorianos son un grupo de personas en el universo de Star Wars originalmente del sistema Mandalore. Son mejor conocidos por su armadura, y muchos de ellos también usan mochilas propulsoras. Si no ha visto el espectáculo, estos son dispositivos montados en la parte posterior con dos boquillas de cohetes que disparan estelas de escape. (Puedes ver un supercorte de escenas de mochilas propulsoras de la temporada 2 aquí).
Por supuesto, la primera vez que vimos uno de estos jetpacks en acción fue cuando Boba Fett usó uno en Episodio VI: El retorno del Jedi. Desde entonces, hemos visto bastantes mandalorianos volando, lo suficiente como para que podamos obtener algunos datos e intentar descubrir cómo funcionan estas cosas.
Todo el mundo llama a estas máquinas voladoras "mochilas propulsoras", pero ¿funcionan como un jet o un cohete?
Para conocer la diferencia, comencemos con los cohetes, como los motores RS-25 que se usan en el Sistema de Lanzamiento Espacial (SLS) de la NASA. Todos los cohetes funcionan disparando masa por la parte trasera del motor. Como propulsor, el RS-25 utiliza una reacción química entre el oxígeno líquido y el hidrógeno líquido. Cuando combinas oxígeno e hidrógeno, obtienes vapor de agua más un montón de energía, que se utiliza para expulsar el vapor de agua como escape.
¿Por qué esto mueve el cohete hacia adelante? Considere el cambio en el impulso de este vapor de agua. El momento es el producto de la masa y la velocidad. El vapor de agua creado por la reacción entre el oxígeno y el hidrógeno está inicialmente en reposo dentro del cohete, pero termina saliendo por la parte posterior a una velocidad muy alta. La tercera ley de Newton dice que si el motor del cohete empuja el vapor de agua, el vapor empuja al cohete. Empujar el vapor de agua hacia atrás y hacia afuera del motor crea un empuje hacia adelante. (O, en el caso de un cohete que se dirige a la luna, empuje hacia arriba).
Otros tipos de cohetes pueden usar otros combustibles líquidos, como metano o un combustible sólido. (Por ejemplo, los propulsores de cohetes sólidos del transbordador espacial usaban polvo de aluminio mezclado con oxígeno). Pero el principio es el mismo.
¿Sabes lo que es realmente genial de un motor de cohete? Crea una fuerza de empuje que no depende del entorno del cohete. Puedes usar un cohete en el espacio exterior, donde no hay aire, o incluso bajo el agua.
Pero también hay una desventaja. Todo el combustible debe estar contenido adentro el cohete. Si desea un motor lo suficientemente potente como para levantar el cohete de la superficie de la Tierra, necesita mucho combustible. Y si necesita mucho combustible, necesita un cohete más grande. Puedes ver el problema al que esto conduce. Si desea entrar en órbita o todo el camino hasta la luna, necesita un muy gran cohete. El SLS mide 212 pies de alto. El cohete Super Heavy de SpaceX mide 390 pies. (Al menos lo era hasta que explotó después del lanzamiento hace unas semanas).
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