Depende del universo.

El problema con las naves espaciales que se sumergen en el agua es que, por lo general, se construyen para hacer una sola cosa. Una de las escenas más famosas de Futurama es cuando la nave espacial de la tripulación se hunde en el océano:

Prof. Farnsworth: Dios mío, ¡eso es más de 150 atmósferas de presión!

Fry: ¿Cuántas atmósferas puede soportar esta nave?

Prof. Farnsworth: Bueno , es una nave espacial, así que diría que entre cero y uno .

Sin embargo, hay muchas naves espaciales en la ficción que están construidas para niveles de presión más altos. Estos son solo algunos ejemplos. Esta lista no es de ninguna manera exhaustiva.

Los Leviatanes , naves biomecanoides en las historias de Farscape , pudieron sobrevivir yendo y maniobrando bajo el agua sin estar exactamente herméticos a la presión desde el exterior.

En X-Com: Terror From The Deep , los extraterrestres que asaltan la Tierra viven en el fondo de los océanos. La base final que será asaltada está en la Fosa de las Marianas. Sus naves trabajan tanto en las profundidades abisales como en el espacio.

La serie de ciencia ficción en línea Deep Angel Supercav tenía cazas supercavitantes que podían desplegarse tanto en el espacio como bajo el agua.

En Sphere de Michael Crichton , una nave espacial del futuro se hunde a unos 300 m, pero aun así logra ir al espacio.

En el universo de Star Wars , la nave de asalto clase Trident puede viajar bajo el agua y en el espacio.

En la serie de videojuegos Masters u Orion , los Trilarians son una raza acuática que construye sus ciudades bajo el agua, por lo que sus naves se lanzan desde el agua al espacio.

En Flight of the Navigator , el barco Trimaxion Drone Ship se sumerge.

Y así sucesivamente, con más y más ciencia ficción submarina que se agrega cada año.

Se supone que las naves espaciales no deben soportar mucha presión externa.

Eche un vistazo a nuestro sitio hermano Space.SE y la pregunta ¿Las naves espaciales tienen requisitos de integridad estructural similares a los de los submarinos? para obtener información sobre este problema. Aquí hay algunas citas relevantes para esta pregunta que provienen de las respuestas:

A continuación, la nave orbital. Para llegar allí debe haber luz. Una patada leve podría haber perforado las paredes de Apolo, la ISS es más resistente, pero aun así debe soportar una diferencia de presión de 1 bar hacia el exterior (eso es equivalente a una profundidad de inmersión de 10 m), y nuevamente, hacia el exterior, eso significa que no hay necesidad de vigas transversales para evitar el pandeo; tiene una tendencia natural a hincharse como un globo.

El problema básico es que se supone que un submarino debe profundizar bastante y resistir la presión de todo el agua y la atmósfera que lo rodea, mientras que se supone que una nave espacial debe soportar toda la presión desde adentro desde afuera.

Las naves espaciales están diseñadas para contener una presión interna de no más de una atmósfera; Los submarinos están diseñados para soportar decenas de atmósferas de presión externa.

La diferencia en los requisitos es grande.

Los miembros estructurales del casco de una nave espacial funcionan predominantemente en tensión, en una fracción significativa de los límites de rendimiento del material, y el modo de falla más probable sería la fractura por tracción. Los miembros estructurales del casco de un submarino operan predominantemente en compresión, y el modo de falla más probable sería el pandeo.

Para darle un giro interesante a su pregunta, es posible que también desee consultar una pregunta en WorldBuilding.SE: ¿Sería un submarino una gran nave espacial? . Las respuestas dan una idea interesante de los problemas al revés, como la caca peligrosa (creo que ese es el problema más grande y, con mucho, el más divertido descrito en el hilo).

Hay algunas razones potenciales para esto. Voy a hacer un par de suposiciones básicas aquí, a saber, que las personas en estas naves son los típicos respiradores de oxígeno de planetas razonablemente similares a la Tierra.

Forma y Propulsión

Las naves espaciales, en general, estarán en el espacio. No necesitan preocuparse por la aerodinámica a menos que busquen una entrada atmosférica, que es, en el mejor de los casos, una minoría de lo que están haciendo. Suponiendo un planeta similar a la Tierra estándar, el agua es varios órdenes de magnitud más densa que el aire, lo que significa que la aerodinámica de repente se vuelve crítica si desea moverse bajo el agua a cualquier velocidad. Una nave espacial correctamente aerodinámica es casi imposible, pero se interpondrá en el camino de la optimización de carga/armamento/motores/etc., lo cual es un punto en contra de hacerlo sin una buena razón.

También está el problema de ir a cualquier parte. Como acabo de decir, realmente no puedes ir rápido bajo el agua, simplemente debido a la necesidad de mover la tremenda masa de agua frente a tu embarcación (multiplicando la fuerza requerida). No puedo predecir lo que está pasando en el motor de su nave espacial, pero probablemente sea algo de energía extremadamente alta; Para poder salir de un planeta y viajar al espacio, necesitas energía . No sé qué haría encender motores así bajo el agua, pero dudo mucho que sea bueno para la nave tener tanta energía atrapada justo cerca de los motores (evaporando quién sabe cuánta agua y probablemente creando una onda de choque). de la repentina expansión) más de lo que ayudaría a cualquier desafortunada vida marina cerca del área.

Presión

Las naves espaciales están diseñadas para retener la atmósfera: están diseñadas para resistir la presión desde adentro, ya que una descompresión explosiva es obviamente indeseable. Entrar en la atmósfera revierte esa tensión, pero eso es algo razonable para diseñar. ¿Entrando al agua? Sumergirse bajo el agua lo suficiente como para sumergir su nave espacial (suponiendo que estemos hablando de algo más grande que un caza de un solo hombre) ejercerá varias atmósferas de presión en el exterior, una tensión que probablemente nunca fue diseñada para resistir desde esa dirección (estando diseñado soportar una sola atmósfera de presión desde el interior). Vas a tener fugas bastante rápido, especialmente si quieres sumergirte a más de cien metros bajo el agua.

Necesidad

Generalmente, la maquinaria es especializada: está hecha para hacer un trabajo específico y hacerlo bien. Tratar de hacer que una máquina (su nave espacial, en este caso) haga demasiadas cosas a la vez hará que sea exponencialmente más costosa y probablemente sea inferior al uso de varias máquinas especializadas para las tareas en cuestión (en este caso, usar un submarino adecuado u otro dicho buque para la exploración submarina y dejar el espacio exterior a la nave espacial).

Esta es probablemente la razón más importante de todas: no hay una razón real para gastar todos los créditos adicionales en hacer que su nave espacial sea capaz de bucear cuando podría gastar esos créditos en un submarino adecuado para ese propósito y aún le queda algo para mejorar su nave espacial. para otros fines (como agregar un módulo de carga a su nave espacial para contener dicho submarino). El caso económico realmente no existe.

Voy a desafiar esto.

Todas las naves espaciales capaces de aterrizar pueden hacer esto.

El transbordador espacial se deslizó hasta su aterrizaje. No muy bien, es cierto, pero es otro caso del perro de Samuel Johnson : te sorprende ver que suceda. SpaceX ha puesto un gran esfuerzo en aterrizar un cohete en su cola. Pero las cápsulas Mercury, Gemini y Apollo cayeron al océano. Claramente, por lo tanto, pueden sobrevivir al menos a alguna inmersión en agua. No se sabe exactamente cuánto se hundieron después del amerizaje antes de que flotaran hacia la superficie nuevamente, pero se habrán hundido correctamente.

Todas estas cápsulas americanas fueron diseñadas para flotar. La Soyuz no lo es, y todas sus misiones tienen la intención de aterrizar en la estepa, por lo que nadie necesitaba asegurarse de que flotaran. Excepto que Soyuz-23 aterrizó en un lago congelado, se estrelló contra el hielo y se hundió hasta el fondo. El lago Tengiz aparentemente tiene entre 2,5 y 6,7 m de profundidad. La cápsula (y los cosmonautas) sobrevivieron perfectamente; el único problema era recuperarlos.

¿Por qué las cápsulas pueden hacer esto, cuando las paredes de la ISS son tan endebles? La respuesta simple es que están diseñados para el reingreso . Cuando piensas que la cápsula está diseñada para exponer a su tripulación a cargas no peores que las continuas de 10G, ¡eso necesita una gran resistencia estructural! Si bien la mayor parte de esta carga se aplicará verticalmente a la cápsula, también hay cargas laterales sustanciales, por lo que la cápsula debe soportar tensiones muy grandes en todas las direcciones.

Esto también se traduce en presión sobre los paneles. En el espacio, hay naturalmente 1 atm de presión de adentro hacia afuera. Sin embargo, al volver a entrar, hay un desafío de ingeniería para mantener el aire sobrecalentado fuera de la estructura: esto es lo que causó la pérdida de Columbia . Por lo tanto, todos los paneles también deben soportar una presión significativa desde el exterior. La ISS puede hacer suposiciones sobre los paneles que empujan hacia afuera, pero cualquier cosa que pase por el reingreso debe tener paneles bloqueados en ambas direcciones. No tengo una cifra para esto, pero esperaría al menos un par de atmósferas de presión.

Esto nos da una respuesta definitiva. Si su nave espacial no puede ingresar a la atmósfera, probablemente no pueda sobrevivir bajo el agua. Pero si su nave espacial está construida para ingresar a la atmósfera, siempre podrá sobrevivir bajo el agua al menos hasta cierto punto. Exactamente qué tan profundo necesitaría un conocimiento más detallado de las especificaciones con las que se construyó su hipotética nave espacial, pero nadie debería sorprenderse de que sea perfectamente feliz bajo el agua. Si está clasificado para 2 atmósferas de presión externa durante el reingreso, eso significa que está clasificado para 10 m de profundidad.

Los submarinos (y todas las embarcaciones acuáticas) tienen una flotabilidad cuidadosamente diseñada. Deben ser ni más densos ni menos densos que el agua.

Los submarinos tienen tanques de lastre (para gestionar su flotabilidad).

Tienen un sistema de propulsión adecuado, por ejemplo, hélices, un timón, tanques de ajuste (para gobernar la actitud) y una forma hidrodinámica.

Por no hablar de los instrumentos (sonar, etc.).

Y presión (ya mencionado en otras respuestas).

Podrían ser sumergibles, pero solo si fueron diseñados para serlo.

Lo único inherentemente adecuado de una nave espacial es que es hermética.

Respuesta corta

En un mundo realista, la mayoría de las naves estarán optimizadas para un solo entorno (espacio para estaciones espaciales, bicicletas para tierra o submarinos para submarinos). Algunas naves pueden ser capaces de viajar en dos ambientes, pero no son buenas en ninguno de los dos ambientes, y cuanto más diferentes sean los dos ambientes, más difícil será justificar la existencia de la nave en su mundo.

Por ejemplo, aunque existen autos voladores... más o menos (ver imagen a continuación)... no son comercialmente viables. Son demasiado caros para el viaje diario al trabajo (bicicletas, autobuses y automóviles son las mejores alternativas), pero no lo suficientemente eficientes para vuelos transcontinentales (un jet comercial sería mejor).

Eso no quiere decir que no pueda existir una nave que pueda viajar por el mar y el espacio ... pero tendría que haber una razón de peso para que exista. Por ejemplo, un planeta oceánico que se especializa en minería submarina y comercia con otros sistemas estelares puede tener motivos para que las naves espaciales funcionen como sumergibles, pero incluso en este caso extremo, aquellos que necesitan estar bajo el agua (los mineros) no serían los únicos. necesidad de estar en el espacio (los comerciantes).

Tal embarcación podría existir como un juguete para una persona muy rica, o un dispositivo de espionaje (como el auto sumergible de James Bond, ver más abajo), o como una embarcación experimental en un laboratorio de investigación. Es casi seguro que no hay razón para que exista en el uso común porque no sería comercialmente viable.

Usted pidió minuciosidad....

Calificación: Soy un científico planetario de nivel de posgrado especializado en dinámica de fluidos/atmosférica y un amante de la ciencia ficción.

Una respuesta más completa depende de muchas cosas, pero en términos de física, todo se reduce a la densidad, la velocidad de viaje, la presión y la tecnología.

Densidad y velocidad de viaje

Cuanto más denso es un medio, más esfuerzo se necesita para moverse a través de él. Esta es la razón por la que es fácil moverse por el aire, más difícil moverse por el agua y difícil moverse a través de un lodo espeso (hay otros efectos en juego, pero la densidad por sí sola sería suficiente para explicar esas observaciones).

Cuanto más rápido te mueves a través de un fluido, más se resiste a tu movimiento.

En dinámica de fluidos, estos efectos se capturan juntos en el concepto denominado "presión de ariete". Esta "presión" es la fuerza de desaceleración por unidad de área que experimenta un objeto que se mueve a través de un fluido y generalmente es proporcional a la velocidad de movimiento en relación con el fluido multiplicada por la densidad del fluido. La presión del ariete es la fuerza por unidad de área que experimenta un objeto cuando empuja partículas en un fluido a través del cual se mueve. Para un experto, la "presión del ariete" es ligeramente diferente a la "resistencia del aire", pero es lo suficientemente similar como para que probablemente pueda pensar en ellos como iguales en muchas situaciones.

Cuando la gravedad hace que un paracaidista caiga cada vez más rápido a través de la atmósfera, la presión de ariete de la atmósfera sobre el paracaidista aumenta con la velocidad (y muy levemente a medida que la densidad atmosférica aumenta más cerca de la superficie). Cuando la presión del ariete multiplicada por el área de la sección transversal del paracaidista es igual a la fuerza de la gravedad, las fuerzas se equilibran y el paracaidista alcanza la velocidad terminal.

Presión

Como han señalado otros, las naves espaciales están construidas para soportar ciertas condiciones de presión. Deben resistir la explosión (de la presión del aire interno) en el vacío del espacio y la presión del aire igualada en la superficie de un planeta.

La presión superficial en un punto dado de la superficie es literalmente igual al peso por unidad de área de la atmósfera sobre él. Lo mismo ocurre bajo el agua: la presión a una profundidad dada es igual a la presión superficial (una atmósfera) más el peso del agua por unidad de área por encima de esa profundidad.

Aquí es donde las cosas se ponen borrosas: algunos planetas, como Júpiter y Saturno, tienen atmósferas muy espesas. Por un lado, un mundo determinado podría tener una atmósfera realmente espesa, en cuyo caso las naves espaciales que visiten el planeta tendrían que construirse más como submarinos para soportar la increíble presión. Por otro lado, la atmósfera puede ser delgada y el "océano" puede ser un líquido exótico que es menos denso que el agua. En ese caso, los submarinos no necesitarían estar tan fuertemente fortificados contra las presiones porque la presión aumentaría con una profundidad menor que en los océanos de la Tierra. En cualquiera de estos dos casos, los submarinos pueden parecerse más a naves espaciales, dependiendo de la profundidad para la que estén diseñados.

Como han señalado otros, un caparazón más grueso para proteger un recipiente de presiones extremas es más pesado. La masa añadida significaría que los sistemas de propulsión tendrían que trabajar más. Por lo tanto, un barco más pesado requeriría motores más grandes (o mejores) y/o más combustible, los cuales se sumarían a la masa del barco, lo que requeriría más combustible, y así sucesivamente. Para obtener más información, lea sobre la ecuación del cohete .

Propulsión

• Los motores a reacción no funcionarían porque toman aire (oxígeno). No funcionarían bien en el vacío del espacio y no se encenderían.
• En teoría, los cohetes funcionan bien bajo el agua porque no requieren aire (hasta una presión límite); es por eso que funcionan bien en el espacio.
  • Las presiones extremadamente altas empujarían el fluido exterior hacia el interior del cohete, abrumando totalmente al cohete para que no pudiera expulsar el escape por la boquilla.
• Las hélices funcionan bien bajo el agua, pero no en el espacio porque funcionan empujando el material hacia atrás, lo que hace que la nave avance. Esencialmente no hay nada que empujar en el espacio.

En cuanto a los sistemas de propulsión futuristas y/o hipotéticos, depende de la tecnología, la densidad y del universo. ¿Pueden los motores más rápidos que la luz funcionar bajo el agua? Pregúntale al autor/dueño del universo por qué sí o por qué no.

Transición entre la atmósfera y el océano

Una nave espacial debe ser capaz de entrar en una atmósfera sin problemas desde el vacío del espacio. Por esta razón, muchos tienen puntales para reducir la velocidad cuando ingresan a la atmósfera a una velocidad tremenda y escudos térmicos para disipar el calor. Esto funciona porque la densidad varía muy lentamente entre la parte superior de la atmósfera y la superficie. Hablando físicamente, el aumento lento de la densidad significa que la presión del ariete en el barco varía lo suficientemente lento como para que el barco, ¡y sus ocupantes! -- no experimente una desaceleración repentina y dañina.

Cualquier embarcación que viaje de una atmósfera a un océano deberá construirse para la transición de la atmósfera de menor densidad al océano de mayor densidad. Los cuerpos humanos pueden manejar la transición a velocidades bajas, como cuando saltamos al agua de la piscina desde un lado, pero no a velocidades más altas, como cuando nos tiramos boca abajo desde un trampolín alto a más de 10 metros sobre la superficie de un cuerpo de agua.

Impacto de alta velocidad: mayor potencial de daño

Impacto a baja velocidad: menos potencial de daño

Esto se debe a que la velocidad más alta aumenta la presión del ariete. La presión de ariete del aire es insignificante, ¡pero la presión de ariete cuando golpeamos el agua puede ser dolorosa! Exactamente de la misma manera, y exactamente por las mismas razones, cualquier embarcación que haga la transición entre la atmósfera y el océano tendría que ser construida para resistir lo repentino, ¡y potencialmente peligroso! -- aumento de la presión del ariete que reduciría la velocidad del buque. La presión del ariete se minimiza cuando se reduce el área superficial. Esta es la razón por la que tumbarse boca abajo (área de superficie más grande ==> mayor fuerza de ariete ==> mayor desaceleración) duele más que zambullirse con los brazos cruzados a la altura del pecho y los dedos de los pies apuntando hacia abajo (área de superficie más pequeña ==> menor fuerza de ariete ==> menor desaceleración).

Buceo de área de superficie alta: más potencial de daño

Buceo de área de superficie baja: menos potencial de daño

En la Tierra, una nave espacial que viaja a más de unas pocas docenas de metros por segundo se rompería con el impacto si intentara "zambullirse" en el agua, a menos que estuviera significativamente más fortificada de lo que permite nuestra tecnología actual.

Este efecto sería más pronunciado para planetas con atmósferas de baja densidad y océanos de alta densidad, y sería menos pronunciado para planetas que tienen una menor diferencia de densidad entre la atmósfera y el océano.

Consideraciones de forma

Debido a que la densidad en un océano es muy alta, la presión del ariete es significativa. Por esta razón, nuestros submarinos tienen una forma aerodinámica para minimizar la presión del ariete y la resistencia.

Supongamos por el bien del argumento por intuición que la Estación Espacial Internacional tenía motores y un casco lo suficientemente fuerte como para moverse bajo el agua. No tiene una forma hidrodinámica eficiente y los motores tendrían que trabajar muy duro. Además, si viaja lo suficientemente rápido a través del agua, es posible que algunos de sus componentes se rompan.

Las naves espaciales diseñadas solo para el espacio no necesitan tener formas aerodinámicas o hidrodinámicas porque no viajan a través del aire o el agua. Ejemplo: la Estrella de la Muerte o las estaciones espaciales orbitales.

Las naves espaciales que aterrizan en los planetas deben ser al menos algo aerodinámicas para que no se quemen en la atmósfera o se rompan partes. Ejemplo: X-wings en Star Wars o la nave estelar USS Enterprise de Star Trek. Cuanto más rápida sea la velocidad de entrada a la atmósfera, o cuanto mayor sea el gradiente de densidad en la atmósfera (por ejemplo, cuanto mayor sea la gravedad planetaria), más pronunciado será este efecto.

Algunas naves, como la TARDIS del universo de Doctor Who , pueden aterrizar en un planeta sin viajar a través de la atmósfera o el océano. Por esta razón, no necesitan ser aerodinámicos o hidrodinámicos.

Conclusion resumen

Diferentes recipientes se construyen para diferentes propósitos. Si un barco se construye para un conjunto particular de condiciones (por ejemplo, solo en el espacio, solo en el aire, solo bajo el agua), se puede optimizar para esas condiciones. Si un barco está diseñado para experimentar conjuntos de condiciones muy diferentes, es mucho más difícil optimizar el barco para ambos conjuntos de condiciones, por lo que se deben hacer sacrificios (por ejemplo, diseños sub-ideales como barcos de mayor masa). Cuanto más diferentes son estas condiciones, más difícil es.

En teoría, un automóvil puede convertirse en un submarino, pero no sería ni un gran submarino ni un gran automóvil:

Un barco puede ir por el aire y por tierra, pero no es ni un gran coche ni un gran avión:

Un avión puede ir al espacio, pero no es ni un gran avión ni una gran nave espacial:

Estos extravagantes barcos de transporte intentan hacer posible viajar en solo DOS entornos diferentes con una sola transición. Para que una nave espacial viaje bajo el agua, debería estar diseñada para el agua, el aire y el espacio: TRES entornos diferentes con dos regiones de transición.

Hay algo en este sentido que fue casi real, pero que nunca se construyó.

Allá por 1963, hubo una propuesta para el " Sea Dragon ". Si bien no es sumergible en el sentido en que lo es un submarino, este enorme cohete tenía 150 m (490 pies) de largo y 23 m (75 pies) de diámetro y se habría lanzado directamente desde el mar.

Podría transportar unas 550 toneladas (540 toneladas largas; 610 toneladas cortas) o 550 000 kg (1 210 000 lb) a la órbita terrestre baja (LEO).

Su primera etapa habría sido propulsada por un enorme motor de empuje de 79 000 000 lbf (350 000 kN). Compare eso con el cohete Saturno V, con 140 000 kg (310 000 lb) de carga útil hasta LEO y 7 891 000 lbf (35 100 kN) de empuje.

Porque no está diseñado para hacerlo, y no se consideró un costo que valiera la pena adaptar el diseño para hacerlo.

En términos generales, el trabajo de una nave espacial (particularmente una que vuela en el aire y en el espacio) es mantener el aire dentro de la nave y resistir, digamos, el calentamiento y las fuerzas atmosféricas. A diferencia de un submarino, no tiene que hacer frente a altas presiones externas o inmersión.

Esto se presta a algunas simplificaciones de diseño: los requisitos de presión externa son mucho más bajos y puede proteger los componentes susceptibles al agua (contra la lluvia) en lugar de sellarlos. Se pueden agregar paneles de acceso externo para facilitar el mantenimiento. Las baldosas de ablación por calor probablemente se desprenden fácilmente para su reemplazo.

Todas estas cosas se seleccionarán sin tener en cuenta la inmersión y, como consecuencia, es probable que un chapuzón en un lago (aunque es poco probable que sea completamente fatal) cause un sinfín de dolores de cabeza a la tripulación. Y ni siquiera piense en los océanos: si son como los nuestros, el agua salada hará un número real en el barco por mera inmersión, por no hablar de intentar bucear como un submarino.

Cualquier nave espacial diseñada para uso tanto atmosférico como exoatmosférico debe construirse esencialmente siguiendo las líneas de la aviación, donde la limitación de masa es la clave. Bajo cualquier física del mundo real, aumentar la masa hasta la velocidad de escape requiere mucha energía, lo que significa que vale la pena ahorrar cualquier gramo ahorrado.

Las naves espaciales deben soportar muchas cosas; pero ciertamente cuando se trata de planetas similares a la Tierra en tránsito (y el espacio entre ellos), la alta presión no es una; lo suficiente para contener alrededor de 1 BAR. Los submarinos, por otro lado, son increíblemente pesados ​​ya que tienen que soportar mucha más presión. Por ejemplo, el submarino de clase Kilo y la Estación Espacial Internacional tienen aproximadamente el mismo tamaño (~70 m), pero la clase Kilo pesa alrededor de cinco veces más (2000-2400 toneladas en comparación con 400 toneladas).

TL; DR: a menos que tenga una razón excepcionalmente convincente por la cual la nave espacial necesitaría ir bajo el agua y al espacio (en lugar de tener dos vehículos separados), entonces no valdría la pena los grandes compromisos.

porque esta lleno de aire

Es como tratar de sumergir un globo y los propulsores no son lo suficientemente potentes.

Una nave espacial de larga distancia necesita proporcionar alimentos y agua y lidiar con los desechos, y este problema se resuelve con granjas a bordo, donde las plantas y los hongos absorben los desechos, producen alimentos, producen oxígeno y, en general, mantienen a todos con vida. Esto requiere un gran volumen de aire.

Al mismo tiempo, la embarcación se diseñará para que sea lo más ligera posible, de modo que el casco de la embarcación no sea muy pesado.

El resultado final es que su densidad total es 1/5 del agua, por lo que sus motores necesitarían 4 veces su peso en empuje para sumergirse. Pero 4G es bastante desagradable y no lo hará mucho más rápido debido a las limitaciones de combustible/masa de reacción, por lo que los propulsores simplemente no son tan poderosos.

Editar: dado que ArtisticPhoenix mencionó el combustible, pensé que buscaría la densidad de eso. El oxígeno líquido es ligeramente más denso que el agua, con 1,141 kg/L, pero el hidrógeno líquido es muy ligero, con 0,071 kg/L. En las proporciones correctas, esa es una densidad total de 0,427. Ahora, una nave espacial debería poder empujarse bajo el agua con ese tipo de densidad, pero claramente no es el vehículo adecuado para el trabajo.

También es una cuestión de eficiencia. Las naves espaciales son sensibles al peso: cuanto más masa, más energía se necesita para mover la nave espacial. Esto es especialmente frecuente cuando se mueve desde la superficie de un planeta a la órbita, donde la nave espacial tiene que contrarrestar la gravedad del planeta.

Se podría construir una nave espacial que también pudiera viajar bajo el agua. La racionalización para reducir la fricción de la atmósfera al pasar de la superficie a la órbita también agregaría beneficios bajo el agua. Dado que ambas situaciones requieren una atmósfera creada artificialmente, el sistema de soporte vital sería esencialmente el mismo... tanto los submarinos como las naves espaciales de hoy en día tienen sistemas para eliminar el CO2 del aire y agregar oxígeno.

Sin embargo... las presiones involucradas bajo el agua son opuestas a las que encuentra una nave espacial... en lugar de 1 atm presionando desde adentro hacia afuera, un submarino lidia con la presión desde afuera presionando hacia adentro. Además, las presiones involucradas bajo el agua son mucho mayores, lo que requiere una construcción mucho más fuerte (y más pesada) que no sería beneficiosa en el espacio.

Entonces, si bien podría construir una nave espacial que también pueda sumergirse bajo el agua, sería extremadamente pesada y requeriría grandes cantidades de energía para moverse.

Un enfoque más eficiente podría reflejar el método LOR utilizado para las misiones lunares Apolo: una nave espacial principal construida para viajes de larga distancia y reingreso, con una nave espacial especializada optimizada para el alunizaje. Su nave espacial podría transportar un pequeño submarino para operaciones submarinas, sin pagar la enorme penalización de peso de llevar toda la nave espacial bajo el agua.

Presión

Respuesta corta: las naves espaciales no están diseñadas para estar bajo presión.

Respuesta larga: la mayoría de las naves espaciales operan en el espacio. Por lo general, no hay (o es insignificante) aire en el espacio y, suponiendo que la nave espacial transporte humanos, solo habrá una atmósfera (~14 PSI) de presión dentro de la nave espacial. Por otro lado, el agua es mucho, mucho más densa que el aire, por lo que la mayoría de los barcos submarinos (como los submarinos) están construidos para soportar altas presiones. La presión a 490 metros (la profundidad operativa para el submarino nuclear de la clase Seawolf) es de aproximadamente 1672 PSI. Una nave espacial simplemente sería incapaz de soportar tales presiones.

Propulsión

Respuesta corta: los cohetes no son completamente impermeables y los motores de cohetes no funcionan tan bien bajo el agua.

Respuesta larga: los motores de cohetes de combustible líquido y de combustible sólido contienen tanto oxidante como combustible, por lo que, en teoría , podrían operar bajo el agua. Desafortunadamente, uno de los principales problemas con esto es que la ignición sería imposible bajo el agua. Además, muchas naves espaciales no son del todo herméticas; sólo las secciones de pasajeros son herméticas. Esto crea problemas, ya que el agua podría filtrarse en las cavidades de la nave espacial y el agua no funciona bien con la electrónica (y muchas otras cosas).

Maniobrabilidad

Respuesta corta: las naves espaciales no están adaptadas a la resistencia al agua.

Respuesta larga: como mencionamos antes, el agua es muy densa. Las naves espaciales generalmente operan en el vacío, por lo que la resistencia del agua al aire no es un problema para ellas. Desafortunadamente, el agua es mucho más constrictiva que las condiciones de aire/vacío, por lo que la racionalización de su nave espacial se vuelve esencial cuando se sumerge. De lo contrario, se desperdiciará combustible, ya que la embarcación no está hidrodinámicamente optimizada.

Corrosión

Respuesta corta: el agua corroerá tu nave espacial.

Respuesta larga: las naves espaciales no están en contacto con compuestos corrosivos (generalmente), excepto posiblemente el motor (que está constantemente en contacto con oxidantes). El agua de mar es altamente corrosiva (es muy salina y la sal no combina bien con el metal), por lo que una nave espacial que regularmente (o incluso ocasionalmente) se sumergiera en el agua requeriría un control de oxidación (además de todas las demás modificaciones que requerirían para funcionar). submarino). Muchas naves, vehículos cuyo único trabajo es estar bajo el agua, no tienen esto abajo, lo que significa que proteger una nave espacial contra la corrosión resultará increíblemente arduo.

Conclusión

Las naves espaciales no pueden sumergirse bajo el agua porque no están diseñadas para resistir la presión, no están construidas para soportar fugas de agua, se corroerán debido al agua de mar y no están optimizadas para viajar a través del agua.

Las otras respuestas ya proporcionaron los problemas más importantes, como que la nave espacial está diseñada para tener una presión más alta en el interior que en el exterior, fortificándola aún más para profundizar más de unos pocos metros aumentaría la masa y, por lo tanto, el consumo de combustible ... Lo mismo se aplica a lastre necesario y otra forma de propulsión. Todo esto haría difícil o incluso imposible alcanzar altas velocidades y transportar mucho.

Otra cosa que no se menciona es que los materiales utilizados en las naves espaciales hoy en día serán dañados por el agua salada o de lo que sea que esté hecho el océano/lago.

Una posible nave que se me ocurrió fue algo similar a un transbordador espacial que se puede usar como un hidroavión protegiendo los motores del líquido y desplegando algún tipo de dispositivo de flotación.

Hay muchos problemas.

1. El agua en sí:

Las naves espaciales están diseñadas para viajar en entornos casi vacíos. Por lo tanto, el diseño aerodinámico realmente no importa. Incluso si la nave espacial decide entrar en la atmósfera, probablemente pueda abrirse camino. Pero agua? El agua es DENSA. Los submarinos necesitan un diseño aerodinámico serio para abrirse camino a través del agua de manera eficiente. Si una nave espacial no está diseñada aerodinámicamente, intentar viajar a través del agua sería como nadar en gelatina: lento y nada divertido.

2. La presión:

Las naves espaciales están diseñadas para viajar por el espacio. En caso de que esto no fuera de conocimiento común, el espacio está REALMENTE vacío. El casco de una nave espacial está más preocupado por mantener las cosas que están adentro, adentro. A medida que algo se adentra más en el agua, la presión aumenta. Hay una razón por la cual los submarinos se construyen con una armadura más gruesa que los tanques. Si una nave espacial trata de profundizar, desarrollará fugas rápidamente e incluso puede arrugarse como una lata.

3. La entrada:

Todos habéis oído el dicho: Al caer desde lo alto, el agua y el hormigón son casi lo mismo. Por lo tanto, las cosas que ingresan al agua deben comenzar desde su interior o presentar una pequeña superficie de impacto. Teniendo en cuenta que las naves espaciales son monstruosidades súper rápidas gigantescas, planas y que consumen mucho combustible, probablemente se romperían al impactar con el agua.

4. Las razones:

Hay una razón por la cual las naves espaciales se llaman naves ESPACIALES. Están optimizados para viajes espaciales y solo para viajes espaciales. Es mucho mejor tener vehículos especializados para cada trabajo que un experto en todo. No hay razón para que alguien lleve una nave espacial a un cuerpo de agua, cuando podría bajar fácilmente un submarino de la nave y hacer el mismo trabajo con mucha más facilidad y comodidad.

Llego tarde a la fiesta aquí, pero hay una razón adicional que no vi mencionar a nadie más: las naves espaciales podrían ignorar de manera realista la hidrodinámica si solo necesitan volar por el espacio. Las naves espaciales ficticias están diseñadas únicamente para verse impresionantes, y muchas de ellas se moverían a través del agua como un ancla. Aunque más parecen aviones o barcos.

Para responder directamente a la pregunta, la razón por la que un barco en una historia de ciencia ficción no puede hundirse es porque es un dispositivo de trama destinado a promover una parte de la historia. A ese nivel no hay razón para ello más allá de lo que decida el autor.

Si está buscando una respuesta más basada en la "realidad", las respuestas sobre las diferencias de diseño entre submarinos y naves espaciales fueron bastante buenas. Otra cosa a considerar es que una nave espacial "real" probablemente no podría entrar en una atmósfera sin quemarse. Es probable que una nave espacial "real" no pueda hacer nada más que alterar ligeramente el lugar donde termina estrellándose si intenta aterrizar en un planeta. Y cualquier nave que realmente llegara a la superficie en una sola pieza, sería poco probable que escapara mucho después de la gravedad planetaria. Realmente necesita poder hacer todo esto antes de siquiera considerar sumergirse en el agua.

Te estás perdiendo la capa intermedia de aire entre el vacío del espacio y el agua líquida.

Puede tener naves espaciales que nunca entren en la atmósfera, por lo tanto, tienen una propulsión y una forma diferentes a las de los aviones que nunca salen de la atmósfera, que a su vez tienen una propulsión y una forma diferentes a las de un submarino.

Cada tipo de vehículo tiene problemas diferentes y una ingeniería completamente diferente. Las naves espaciales necesitan protección contra la radiación. Los submarinos necesitan impermeabilización. Los aviones necesitan un diseño aerodinámico.

En teoría, podrías hacer una nave espacial que pueda sumergirse bajo el agua, pero lo hace más costoso y complicado que tener tres vehículos separados y menos eficiente que un vehículo especializado.

Si no puede cerrar la boquilla "abierta" al final de su nave espacial, ¿no podría simplemente decir que si el agua de mar ingresa a la nave a través de la boquilla, cualquier rastro de agua de mar que quede causaría una falla en el motor o haría que el motor explotara? ? eliminando así la capacidad del barco de sumergirse. o que el casco de la nave esté hecho de una aleación especial que tenga una reacción al agua de mar que provoque una deficiencia en la integridad del casco haciendo que los viajes espaciales ya no sean viables para dicha nave.

por supuesto que depende del universo, o más bien de las naves espaciales en el universo, pero una explicación probable es la presión. En el espacio hay un gran vacío. bajo el agua hay una fuerte presión externa. Incluso si los motores funcionaran (bastante grandes si), el casco no sobreviviría a la presión por mucho tiempo.

El universo de Star Trek contiene una serie de ejemplos de naves espaciales que operan en entornos líquidos o gaseosos de alta presión, que incluyen:

• The Delta Flyer (episodios de Voyager " Riesgo extremo ", " Treinta días ")
• USS Voyager (episodio " Escorpión ")
• USS Enterprise (TOS: El síndrome de inmunidad )

En cada caso, las "realidades" de las situaciones son ignoradas o manipuladas . El Delta Flyer supuestamente está construido con materiales especiales (especificados de manera ambigua) para permitirle operar en la atmósfera de un gigante gaseoso, pero de alguna manera también puede, en un episodio posterior, sumergirse cómodamente y operar sumergido en un ambiente acuático. para el que no fue diseñado originalmente. De manera similar, la Voyager de alguna manera ingresa y navega con éxito en el "espacio fluido", y la Enterprise (y una de sus lanzaderas) ingresa y navega con éxito en el protoplasma de una célula gigante (del tamaño de un planeta).

El punto aquí es que estos son ejemplos de más ciencia ficción de fantasía que ciencia ficción dura (basada en la ciencia). Aunque la franquicia de Star Trek se basa en asesores científicos, parece ser más para convencer a la tecno-parloteo que a los escenarios científicamente plausibles.

Al plantear la pregunta "¿Por qué no pueden ...", debe considerar ejemplos donde ocurre y cómo (si es que lo hace) se explica en el universo. Como se indicó en otras respuestas, las estructuras sumergibles y espaciales tienen requisitos de diseño muy diferentes, si no contradictorios. Claro, probablemente podría lanzar un submarino al espacio, y podría contener con éxito una atmósfera interna, pero sería terriblemente (poco práctico) pesado para algo que necesita ser acelerado a velocidades muy altas para llegar a cualquier lugar que valga la pena en un tiempo razonable. .

La presión del agua seguramente dañará el barco porque no fue diseñado para sumergirse. Otro problema lo plantearía el sistema de propulsión. Dependiendo del tipo de propulsión que utilice la nave, muchas no funcionan si de repente torrentes de agua inundan la sala de máquinas o el reactor o lo que sea que haya allí.

Se puede encontrar una posible solución leyendo The Gateway Special de Jerry Oltion. El autor propuso el uso de un submarino y, siempre que sobreviva a la transición al espacio, también debería ser capaz de regresar al entorno para el que fue diseñado. No es una solución elegante pero al menos es una solución.