Desde la prehistoria, la humanidad ha empleado combustibles sólidos para obtener energía, como la madera o el carbón. Pero lo que hoy nos ocupa no es ese tipo de usos de la energía, sino el combustible sólido aplicado a cohetes. Una tecnología que está de actualidad en estos momentos por su aplicación en diferentes proyectos, en el ámbito científico y civil, y el militar, en los últimos días.
- Corea del Norte anuncia la primera prueba del misil balístico intercontinental «Hwasong-18» de combustible sólido (NK News).
- Dos propulsores de combustible sólido de cinco segmentos de Northrop Grumman ayudan a lanzar con éxito el primer vuelo del lanzador Space Launch System (SLS) de la NASA (Northrop Grumman).
- Lanzada la sonda europea JUICE a Júpiter, la primera misión que orbitará Ganímedes (Daniel Marín en Naukas) – con el cohete Ariane 5 que emplea dos propulsores laterales de combustible sólido.
Esto es solo un ejemplo de algunas de las noticias que han aparecido estos días en los medios. ¿Pero qué son los combustibles sólidos y por qué se emplean en cohetes tanto para aplicaciones civiles como militares?
¿Qué son los combustibles sólidos? ¿Por qué se emplean en cohetes?
Para entender los cohetes de combustible sólido, primero deberíamos entender qué es un cohete. El funcionamiento de un cohete se basa en la obtención de empuje gracias a la expulsión de gases por una tobera. Esos gases se generan por una mezcla de combustible y oxidante y, por supuesto, una fuente de ignición, en el motor. Al emplear combustibles líquidos, los cohetes requieren de un sistema de almacenamiento y compartimentación del combustible y el oxidante y sistemas de válvulas y bombeo para transportar el combustible hasta la cámara de combustión.
En un cohete de combustible sólido, el combustible y el oxidante están mezclados, en una geometría y unas proporciones adecuadas, ajustándose al diseño del motor y al empuje requerido por el cohete, empleando motores más sencillos que los requeridos por los combustibles líquidos. Los combustibles sólidos son habituales en la industria militar, para crear misiles con una disponibilidad casi inmediata, siendo clave en el establecimiento, por ejemplo, de una fuerza de disuasión nuclear.
Pero como veíamos en la introducción de este artículo, también son habituales en proyectos de exploración espacial. Se emplean aceleradores de combustible sólido para aumentar la carga útil del lanzador, como era el caso del famoso Space Shuttle (el transbordador espacial) de la NASA, que estuvo en servicio durante dos décadas hasta 2011 y que, desgraciadamente, advirtió de algunos de los riesgos de los combustibles sólidos.
Uno de los mayores problemas de los cohetes de combustible sólido reside en que en el momento en que se ha producido la ignición, y ha comenzado la combustión, el proceso no se puede detener, y es muy difícil controlarlo, de manera que la combustión continuará hasta agotarse. La deflagración comienza en la superficie del combustible sólido expuesta a la cámara de combustión y prosigue hasta agotarse. En las misiones espaciales tripuladas, el empleo de sistemas de escape se plantea como una solución de emergencia para permitir que la tripulación pueda alejarse del lanzador inmediatamente, si se presentase algún problema en su funcionamiento.
Los cohetes de combustible sólido suelen disponer de diferentes segmentos, que contienen el propulsor sólido y que conforman el motor del cohete. El accidente del Challenger en 1986 se debió, según investigaciones posteriores, a un defecto en una junta tórica en estos segmentos, que por las bajas temperaturas previas al lanzamiento provocó que los gases calientes fluyeran y provocaran un fallo catastrófico en los tanques de combustible líquido, y la muerte de los siete miembros de la tripulación.
