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Astronáutica: los inicios del cohete PDF Imprimir E-mail
Astronáutica
Autor: León Villán E.
Socio N° 849

NOTA: esta artículo fue seleccionado del boletín oficial de ACHAYA de diciembre de 1987.

El cohete, futuro impulsor de la Astronáutica, hace su aparición histórica en el año 1232, cuando fue utilizado por los defensores de la ciudad de Kai-Feng Fu frente al ataque de los mongoles; en el mismo siglo fue aplicado por los tártaros y árabes en diferentes acciones bélicas. Las referencias no son explícitas, pero los estudiosos concuerdan en que, por esa fecha, los chinos habrían inventado la pólvora y aprendido a utilizarla en bombas explosivas y como carga propelente de cohetes.

Roger Bacon (1248) en la Epístola y Alberto Magno en su "De Mirabilis Mundi", dan fórmulas para preparar pólvora, variando las proporciones de los componentes tradicionales: salitre, carbón y azufre, proponen mezclas mejores que las chinas. Durante el siglo XIV se aplica la fuerza expansiva de la pólvora a la impulsión de balas metálicas; surgen las armas de fuego, iniciando su competencia con el cohete.

Desfilan por las páginas de la historia cohetes lanzados desde tubos, para mejorar su directividad; armas donde se aplica el tosco y errático poder de este artificio; carros propulsados para destruir murallas; torpedos perforadores y explosivos; cohetes con paracaídas, etc. No se sabe con certeza cuáles de estas proposiciones llegaron a concretarse en armas verdaderas. Una aplicación más directa y menos sofisticada fue el cohete como señalizador o como elemento incendiario del velamen de los buques.

Se cuenta que, alrededor del año 1500, el chino Wan Hu trató de utilizar al cohete como elemento de apoyo al vuelo. Construyó un vehículo con grandes volantines, un asiento y 47 cohetes que fueron encendidos simultáneamente; Wan Hu y su máquina, desaparecieron en medio de una estruendosa explosión. Posiblemente una leyenda, marca en todo caso un hito: el primer intento de volar con la ayuda del cohete.

Es interesante conocer que en aquella época ya se diseñaban configuraciones. Nace el cohete con cargas en tándem, con cargas en paralelo, y con aletas para mejorar la estabilidad de vuelo. Se los aplica ala pirotecnia y a los armamentos. En 1963 un estudioso rumano encontró lo que pasa a ser el primer análisis de las preocupaciones medioevales por la balística, la pirotecnia y la construcción de cohetes, editado entre 1529 y 1569 por Conrad Hans, oficial de artillería y jefe del arsenal de Sibiu, Rumania.

Copérnico, Kepler, Galileo y Newton, constituyen la pléyade genial que inicia la demolición del esquema escolástico, sentando las bases de la ciencia moderna. En el sistema heliostático forjado por Copérnico, Kepler inserta sus leyes del movimiento planetario; Galileo crea la dinámica y Newton hace la síntesis genial, al unificar las leyes de Galileo y Kepler, sentando las bases de la Mecánica Clásica.

El siglo 17 es un hito en la historia del hombre. Al Universo escolástico se opone y triunfa la nueva visión del Cosmos; donde el hombre retoma su papel de observador, donde no existen sitios privilegiados, donde las leyes de la Tierra son las mismas que gobiernan al Sistema Solar y al Universo.

Kepler, como Duracotus, relata en el "Somnium" su viaje a la Luna, impulsado por los espíritus pero sometido a las leyes de la naciente física. Así, requiere de una aceleración para librarse de la Tierra; experiencia terrible que requiere el auxilio de narcóticos y protección par sobrevivir. Fríos intensos, dificultades para respirar, etc. En su relato muestra una nueva imagen del espacio.

El desarrollo que se inicia es fruto del fecundo diálogo entre la teoría y la observación. La aplicación de la Mecánica Clásica a la solución de los problemas planteados por el movimiento de los planetas, medidos cada vez con mayor precisión, obliga a una pléyade de brillantes científicos, en su mayoría franceses, a desarrollar poderosos métodos matemáticos. Estos son, a su vez, herramientas disponibles no sólo a la Mecánica Celeste, sino también a otros campos investigados con renovados bríos por el hombre.

El Universo se empieza a expandir tanto como la soberbia del hombre, quien si aun no puede viajar a las estrellas, de hecho las comienza a palpar en alas de la Ciencia. S aquilata la barrera gravitatoria sometida a leyes, y se empieza a explorar la atmósfera.

El siglo XVIII traerá la Aerodinámica; la Química iniciará su modernización, la que se asentará en el siglo XIX con Dalton. Igual sucederá con la Metalurgia, transformándose de arte en ciencia a fines del siglo XIX. Llegará entonces el momento en que el cohete se empiece a beneficiar del método científico, y la Astronáutica, existiendo las ciencias y las técnicas de apoyo, inicie su marcha ascendente.

Durante el siglo XVII, quien mantiene un hálito de progreso en lo tocante al cohete es la pugna con la artillería, lo que obliga a sus parciales a explorar distintas técnicas de fabricación, lanzamiento y aplicaciones, en 1668, destaca el cohete del coronel von Geissler de 70 kilos y capaz de llevar una carga explosiva de 8 kilos de pólvora. Como aun no se entienden sus principios físicos de operación, los intentos de perfeccionamiento no eran consistentes, ya que no se podía discriminar los elementos relevantes de los accesorios en losa diseños experimentados.

El entusiasmo de los investigadores no logra cautivar usuarios y, salvo esporádicos usos en la India a fines del siglo XVIII, debemos esperara William Congreve para verle aplicado masivamente. El conocimiento en Europa de las hazañas coheteriles del príncipe hindú Haidar Ali y su hijo Tipu Sahib, quienes llegaron a utilizar cuerpos de 5 mil coheteros contra la caballería inglesa, hace que el coronel británico William Congreve empiece a estudiar en forma privada este artificio. Logra mejorar notablemente su alcance; entre 1806 y 1807, los británicos lo utilizan en el ataque de Boulogne y, con 25.000 cohetes devastan grandes sectores de Copenhague. Leipzig y Danzig sufren, años más tarde, el despiadado ataque de este artificio usado en forma masiva para compensar la imprecisión de su vuelo. En septiembre de 1814 los cohetes Congreve, habiendo debutado en suelo americano, son utilizados sin éxito, en el ataque a Fort Mac Henry, guardián de la bahía de Baltimore. Francis Scott Key se inspira en sus trazas de fuego para escribir el Star Spangled Banner, adoptado más tarde como himno nacional de los Estados Unidos de Norteamérica.

La razón del éxito del cohete de Congreve fue la especificación de estándares en la preparación de la pólvora. Además, en el proceso de fabricación de decenas de miles de unidades, introdujo pequeñas modificaciones que lo convirtieron en un elemento potente y confiable en manos de hábiles brigadas de coheteros. Este éxito hizo que se agregaran baterías de cohetes a las unidades de artillería en la mayoría de los ejércitos europeos.

A mediados del siglo XIX el británico William Hale eliminó el peso muerto de la vara estabilizadora al introducir aletas curvas que, le impartían rotación lográndose una mejor estabilización y alcance. Esta notable mejoría en la perfomance coincide con la declinación de su uso, al ser sobrepasado por mejores armas de artillería. El cohete de Hale, si bien conceptualmente mejor, en la práctica presentaba problemas de lanzamiento; por lo demás, resultó más eficaz el estriado de las armas de fuego que este novedoso estilo de estabilización.

Quedó así relegado a las acciones en terrenos montañosos o, aprovechando su fiero y mágico vuelo, a las guerras coloniales sostenidas por los imperios de la época. Este ocaso como arma nos permitirá resaltar algunas de sus aplicaciones no bélicas. En esta área lo tenemos portando guías utilizadas en el salvamento de personas desde barcos encallados. En 1855 el coronel Boxer mejora el alcance con el simple expediente de usar cargas en tándem, método propuesto 200 años antes por Simienowicz, experto artillero polaco. Tenemos también los señalizadores, y las luces de bengala elevadas por cohetes que según diseño de Congreve, eran mantenidas en el aire mediante paracaídas; los arpones propulsados por cohetes son usados en 1821 por el capitán William Scoresby, llegando en 1865, por su modo de lanzamiento, a semejarse a los Bazookas de la segunda guerra. El torpedo, guerra de nuevo, inventado por británicos y americanos, no llega a transformarse en arma por las dificultades de mantenerlo a nivel constante a medida que se consumía el propelente.

El cohete era, para el mundo de la época, un artefacto exótico, difícil de controlar y, en manos de entusiastas de muchos países, exhibido intentándosele aplicar a diferentes tareas. Así, a comienzos del siglo XIX, el italiano Claude Ruggieri, hizo varios lanzamientos en París, con ratas que descendían en paracaídas; sus planes eran hacer viajar a un niño pequeño, mediante un cúmulo de cohetes, fueron impedidos por la policía.

Siendo las plantas de poder de la época, la máquina de vapor, muy pesada, y los sistemas de relojería, muy débiles, el cohete presenta como alternativa a las ansias de vuelo del hombre, siempre que se encuentren propelentes de mayor poder. Tales elementos llegan en 1845, con el invento de la nitrocelulosa por Christian Friedrich Schoenbein y, en 1860, con la producción comercial de la nitroglicerina por Alfred Nobel. La artillería los utiliza rápidamente; queda el cohete, esperando a quienes desarrollen y dominen la tecnología necesaria para encadenar estos potentes elementos químicos en una máquina controlable.

Los visionarios relevantes de fines de siglo fueron el ruso Kibalchich, que murió en prisión acusado de atentar contra la vida del zar Alejandro II, y el alemán Herman Ganswindt. Con ligeras diferencias ambos proponen un avión propulsado por cohetes. Sin embargo, Ganswindt pretende alcanzar la velocidad de escape y dejar la Tierra. Es el primero en relacionar la propulsión por cohetes a los vuelos espaciales.

Desde los tiempos de Haas, y tal vez antes, el cohete es considerado como un vehículo portador de una carga útil, fuesen cargas explosivas o luces de bengala, mantenidas en el aire durante un par de minutos mediante paracaídas.

El propelente es la pólvora negra, con sus ingredientes mezclados en proporciones que no diferían notablemente de una a otra fórmula. A la mezcla se le agregaba alcohol (2%) para formar una pasta susceptible de ser moldeada y sometida a fuertes presiones, para lograr un grano homogéneo y estable. A tal grano, ya en tiempos de Haas, se le dio estructura, siendo la más socorrida el canal cilíndrico o el cónico taladrado en la masa endurecida. Dicho sea de paso, Walach, el pirotécnico de Haas, llegó a usar granos con diseño estrellado. En su confección usaron prensas manuales y luego hidráulicas. No se utilizaban toberas de escape sino que un simple orificio cubierto con tela, siendo el ignitor una mecha, en el cohete de Congreve o, el fulminante en los del austriaco von Augustin.

La carcasa empezó siendo de papel, luego, madera fajada con tela engomada, para derivar en la lámina de hierro. Respecto a tamaño y peso, ellos fluctuaban entre95 por 11 centímetros y 20 kilos en el Congreve, a 39 por 6 centímetros y 4 kilos en el de von Augustin. Las varas estabilizadoras variaban entre 6 y 2.5 metros respectivamente. Siendo el de Congreve de mayor alcance (3 kilómetros), el Augustin le superaba en precisión a costa de un menor alcance (0.7 kilómetro).

Alrededor de 1850 el cohete llegó a rivalizar ventajosamente con algunas piezas de artillería, tal como lo demostraron las pruebas realizadas por los austriacos en Linz. En ellas se comparó la efectividad del cohete de 5.5 kilos con un mortero y un cañón; el cohete alcanzó el 75 %, mientras que sus rivales sólo llegaron al 20 % de apunte. En los ejércitos de la época, este artificio aparece integrado en baterías constituidas por 6 cañones-cohetes. Cada uno de ellos compuesto por uno o dos lanzadores, 200 municiones, medios de transporte y personal. El lanzador, fuera de tubo o deslizante, estaba montado en un trípode de madera dotado de elementos de apunte, tales como cuadrantes graduados y miras. La munición estaba constituida por el cohete, la cabeza de guerra y la vara de guía.

En cuanto al desarrollo industrial de esta arma, Inglaterra, Holanda y Austria rivalizaban, llegando a tener bases de prueba, manufactura y desarrollo celosamente resguardados del espionaje de la época.