¿Pueden otros aviones que no sean cohetes ir al espacio?

Siempre me pregunté si era posible que los aviones y otras aeronaves abandonaran la atmósfera terrestre. Los aviones de transporte comercial normales pueden volar bastante alto, pero luego necesitan aire para obtener el impulso de velocidad. Los motores reactivos parecen una mejor idea, pero no sé qué importancia tiene el aire para ellos.

¿Es posible llegar al espacio desde la superficie de la Tierra usando un avión que no sea un cohete?

Supongo que las aeronaves, como su nombre lo indica, usan aire para ganar y mantener altitud. La sustentación es una fuerza creada por un perfil aerodinámico en el aire. Tan pronto como eliminas el aire (definición de espacio), también eliminas la posibilidad de elevación y el objeto se convierte en una nave espacial . Entonces, un avión no puede ir al espacio solo usando sus propias capacidades.

Respuestas (7)

Depende de lo que quieras decir.

¿Llegar a gran altura? Sí tu puedes. Es realmente ineficiente llegar allí, pero algunos aviones ya lo hacen.

¿Lograr una órbita estable y poder mantener el control? No, a esas altitudes no tienes suficiente oxígeno para mantener tus motores en marcha, tienes que traer el tuyo (y así usar un cohete)

En aras de la claridad, algunas definiciones:

  • motor de reacción : incluye tanto cohetes como jets. El motor empuja alguna masa en una dirección y por reacción consigue empuje en la opuesta.

  • jet (motor): se utiliza para referirse a los motores que respiran aire . El avión transporta el combustible, pero no el comburente; que se toma de la atmósfera circundante.

  • cohete (motor): se utiliza para referirse a motores que no respiran aire . La nave (espacial) transporta tanto el combustible como el comburente. No se necesita atmósfera.

  • espacio : por encima de 100 km de altitud.

  • ir al espacio :ingrese la descripción de la imagen aquí

  • permanecer en el espacio : ingrese la descripción de la imagen aquí
    imágenes de xkcd

Las altitudes elevadas no son necesariamente ineficientes. Algunos aviones asombrosos como el Lockheed U2 fueron muy, muy eficientes en FL 700. Por supuesto, los turboventiladores en el U2 no pueden llevarlo mucho más allá de AMSL.
@shortstheory U2 es eficiente en FL700 , absolutamente ineficiente para llegar allí.
¿Se puede simplemente "disparar" una nave espacial al espacio, como en un cañón de riel increíblemente poderoso? Sospecho que la fricción del aire absorbería toda la energía demasiado rápido. Y la aceleración puede ser menos agradable para los astronautas xD
@Alexander ¿Por qué no usamos catapultas para llegar al espacio? on Space Exploration probablemente cubre gran parte de eso. Divulgación completa: la respuesta aceptada es mía.
@ Alexander-ReinstateMonica Sí, y teóricamente podría lograr lo mismo con un avión a reacción relativamente estándar: acelere lo suficientemente rápido mientras está dentro de la atmósfera y el impulso lo llevará a cabo. En realidad, la velocidad requerida es demasiado alta para la tecnología de motor actual.

Para ciertos valores de "ir al espacio", sí. La línea de Karman (la altitud a la que un avión no puede generar suficiente sustentación para mantenerse en el aire a una velocidad menor que la velocidad orbital) generalmente se considera el borde inferior del espacio exterior. Esto implica que con un motor potente y suficiente combustible es posible "volar" hacia el espacio: simplemente sigues ganando altura y velocidad hasta que te encuentras en órbita.

Ningún avión ha hecho esto. El X-15 y SpaceShipOne pudieron alcanzar esa altitud en ascensos con zoom; ninguno fue lo suficientemente rápido como para quedarse allí.

para permanecer en órbita necesitas alcanzar la velocidad de escape, eso es mucho más difícil que simplemente subir un rato
No, para permanecer en órbita necesitas alcanzar la velocidad orbital , que es mucho más lenta que la velocidad de escape . Curiosamente, como mencioné en mi respuesta, la velocidad de pérdida para un avión que vuela a la altitud de la línea Karman es la velocidad orbital .
Sin embargo, pensé que tenías que hacer una maniobra en particular para circularizar tu órbita. Y esa maniobra hay que hacerla cuando estás fuera de la atmósfera. Si tuvieras que hacerlo dentro de la atmósfera, tu trayectoria orbital te llevaría de regreso a la atmósfera y desacelerarías, sacándote de la órbita... Supongo que me estoy partiendo de los pelos, pero parece que una órbita verdadera te requiere estar fuera de la atmósfera, por lo tanto requiere un motor de cohete.
Por supuesto, la pregunta no era en realidad sobre entrar en órbita, sino solo sobre llegar al espacio. Así que la respuesta todavía funciona.
@JayCarr, para obtener una órbita estable, debe elevar tanto el perigeo como el apogeo para estar fuera de la atmósfera. Para hacer esto, necesitas acelerar tanto en el punto alto como en el bajo de la órbita. Un cohete convencional necesita encender los motores dos veces para hacer esto porque los motores funcionan durante un período muy corto, pero es posible que un "avión espacial" no necesite hacerlo si entra en órbita lo suficientemente gradualmente.
@Mark Sin embargo, aún tendría que nivelarse en el apogeo, que debe estar fuera de la atmósfera si no quiere arriesgarse a salir de órbita, por lo que aún necesitaría un motor de cohete. Realmente mi punto es que si quieres una órbita estable fuera de la atmósfera, eventualmente necesitarás un motor de cohete, porque tendrás que hacer algún tipo de maniobra en el vacío. Aunque, mea culpa, todo mi conocimiento de esto proviene de horas de juego Kerbal Space Program, la realidad puede diferir;).
@JayCarr, en el mundo real, "estable" es relativo. A 100 km, puede lograr orbitar una vez antes de volver a ingresar; 300 km te darán unos meses, y 35 786 km (órbita geoestacionaria) tiene un tiempo de descomposición de millones de años.
@Mark - ¡Ah! ¿Entonces parece que su plan funcionará siempre que la órbita estable se defina como moverse unas cuantas veces pero no más? Mkay, eso tiene más sentido ahora.
@JayCarr obligatorio xkcd: xkcd.com/1356
X-15 y SpaceShipOne (y Two) tienen alas, pero aún funcionan con cohetes.

Depende de lo que incluya en "aviones sin cohetes". Wikipedia tiene un artículo completo sobre " Lanzamiento espacial sin cohetes " que analiza las diversas opciones.

La versión corta es que no hay sistemas de lanzamiento espacial actuales que no usen cohetes. Las más prácticas que conocemos parecen ser las armas espaciales , que se han utilizado con éxito para lanzamientos suborbitales (pero no son prácticas para vuelos espaciales tripulados).

Un motor a reacción solo puede aceptar aire a aproximadamente la mitad de la velocidad del sonido. Si el avión vuela más rápido, el sistema de entrada necesita reducir la velocidad del aire antes de acelerarlo nuevamente. Por lo tanto, cuanto mayor sea la velocidad, menos empuje puede proporcionar. No es como un motor de cohete que siempre tira con una fuerza comparable.

Un avión necesita acelerar a Mach 25 o estar a punto de volar en órbita como una nave espacial, y esto solo es posible con un nuevo tipo de motor.

Scramjet , que es un motor a reacción, no un cohete, probablemente podría hacer esto. Sin embargo, este motor parece estar todavía en desarrollo y actualmente se requiere un cohete para acelerar a la velocidad a la que este motor puede incluso arrancar.

No estoy seguro de cómo clasificaría la nave espacial Skylon propuesta . Sería un motor reactivo que respira aire en altitudes más bajas pero un cohete por encima de los 26 km.

Podría ser un cambio de juego. Pero esta vez ni siquiera doy probabilidades de que Skylon llegue a suceder.

Recuerdo haber oído hablar de los F-15 que realizan vuelos suborbitales balísticos, simplemente levantando suficiente cabeza de vapor para navegar por el espacio cercano. No creo que en realidad entraran en el "espacio" (100 km de altitud) y ciertamente no entraron en órbita. ¿Alguien más recuerda los detalles sobre esto? Puedo encontrar algunas referencias en línea sobre el uso de F-15 para probar el lanzamiento de misiles ASAT, pero mi recuerdo es que todo el avión en realidad fue lo suficientemente alto como para superar la altitud máxima de crucero.

Se llama ascenso con zoom y es una maniobra bastante rutinaria para llevar un avión por encima de su altitud máxima de crucero.
Quizás esté pensando en el X-15 , que era un avión cohete diseñado para ser capaz de realizar vuelos suborbitales.
X-15 es un cohete, nada menos que el transbordador espacial durante el lanzamiento.

Ninguna aeronave propulsada por motores que dependen del oxígeno atmosférico puede operar fuera de la atmósfera terrestre, 100 000 pies es aproximadamente el límite de altitud para las aeronaves que respiran aire que utilizan combustibles convencionales, podrían ser posibles altitudes sostenidas más altas utilizando hidrógeno líquido, pero la utilidad de velocidades muy altas y El rendimiento en altitud como medio para evitar la intercepción es cuestionable hoy en día. Es probable que ningún avión que respire aire supere a un misil tierra-aire propulsado por cohete, por muy impresionantes que parezcan sus estadísticas de rendimiento.

Relacionado con la discusión en la última oración, ¿podría ser derribado un SR-71 hoy?
Sí, en teoría, usando con bastante facilidad los sistemas de Misiles Tierra-Aire actualmente en uso por los Estados Unidos y Rusia, usando como base la velocidad objetivo conocida, las capacidades de maniobra y altitud de estos sistemas. Como ejemplo del tipo de rendimiento dinámico que se puede obtener de un misil, el misil Sprint desarrollado para el sistema Safeguard ABM aceleró a 100 g para alcanzar Mach 10 cinco segundos después del lanzamiento, aunque se trataba de un sistema de corto alcance. En principio, siempre debería ser posible diseñar un sistema de misiles capaz de derribar cualquier posible avión que respire aire.
Lockheed Martin está promocionando el SR72 sobre la base de que alcanzará Mach 6 a 80 000 pies, por lo que podemos suponer que alguien en algún lugar piensa que esto dificultará el derribo.
¿Pueden otros aviones que no sean cohetes ir al espacio?
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