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Vuelo espacial
Historia Historia de los vuelos espaciales Carrera espacial Cronología de los vuelos espaciales Sondas espaciales Misiones lunares Misiones a Marte
Aplicaciones Comunicaciones Observación de la Tierra Exploración Espionaje Militar Navegación Asentamiento Telescopios Turismo
Astronave Nave espacial robótica Satélite Sonda espacial Nave espacial de carga Nave espacial tripulada Módulo lunar Apolo Cápsulas espaciales Transbordador espacial Estaciones espaciales Aviones espaciales Vostok
Lanzamiento espacial Puerto espacial Plataforma de lanzamiento Vehículos de lanzamiento desechables y reutilizables Velocidad de escape Lanzamiento espacial sin cohetes
Tipos de vuelos espaciales Suborbital Orbital Interplanetario Interestelar Intergaláctico
Lista de organizaciones espaciales Agencias espaciales Fuerzas espaciales Empresas
Spaceflight portal
v t e

Una nave espacial es un vehículo diseñado para volar y operar en el espacio exterior . ^[1] Las naves espaciales se utilizan para diversos fines, entre ellos las comunicaciones , la observación de la Tierra , la meteorología , la navegación , la colonización espacial , la exploración planetaria y el transporte de seres humanos y carga . Todas las naves espaciales, excepto los vehículos de una sola etapa a órbita, no pueden llegar al espacio por sí solas y requieren un vehículo de lanzamiento (cohete portador).

En un vuelo espacial suborbital , un vehículo espacial entra al espacio y luego regresa a la superficie sin haber ganado suficiente energía o velocidad para realizar una órbita terrestre completa . Para los vuelos espaciales orbitales , las naves espaciales entran en órbitas cerradas alrededor de la Tierra o alrededor de otros cuerpos celestes . Las naves espaciales utilizadas para vuelos espaciales humanos llevan personas a bordo como tripulación o pasajeros desde el inicio o en órbita ( estaciones espaciales ) únicamente, mientras que las utilizadas para misiones espaciales robóticas operan de forma autónoma o telerrobótica . Las naves espaciales robóticas utilizadas para apoyar la investigación científica son sondas espaciales . Las naves espaciales robóticas que permanecen en órbita alrededor de un cuerpo planetario son satélites artificiales . Hasta la fecha, solo un puñado de sondas interestelares , como Pioneer 10 y 11 , Voyager 1 y 2 y New Horizons , están en trayectorias que salen del Sistema Solar .

Las naves espaciales orbitales pueden ser recuperables o no. La mayoría no lo son. Las naves espaciales recuperables pueden subdividirse, mediante un método de reentrada a la Tierra, en cápsulas espaciales sin alas y aviones espaciales con alas . Las naves espaciales recuperables pueden ser reutilizables (pueden lanzarse una o varias veces, como la SpaceX Dragon y los orbitadores del transbordador espacial ) o descartables (como la Soyuz ). En los últimos años, más agencias espaciales están tendiendo hacia naves espaciales reutilizables.

La humanidad ha logrado los vuelos espaciales, pero solo unas pocas naciones tienen la tecnología para lanzamientos orbitales : Rusia ( Roscosmos ^[2] ), Estados Unidos ( NASA ^[3] ), los estados miembros de la Agencia Espacial Europea , ^[4] Japón ( JAXA ^[5] ), China ( CNSA ^[6] ), India ( ISRO ^[7] ), Taiwán ( TSA ^{[8] [9] [10]} ), Israel ( ISA ), Irán ( ISA ) y Corea del Norte ( NADA ). Además, varias empresas privadas han desarrollado o están desarrollando la tecnología para lanzamientos orbitales independientemente de las agencias gubernamentales. Los ejemplos más destacados de dichas empresas son SpaceX y Blue Origin .

Un V-2 alemán se convirtió en la primera nave espacial cuando alcanzó una altitud de 189 km en junio de 1944 en Peenemünde , Alemania. ^[11] Sputnik 1 fue el primer satélite artificial . Fue lanzado a una órbita terrestre baja (LEO) elíptica por la Unión Soviética el 4 de octubre de 1957. El lanzamiento marcó el comienzo de nuevos desarrollos políticos, militares, tecnológicos y científicos; si bien el lanzamiento del Sputnik fue un evento único, marcó el comienzo de la era espacial . ^{[12] [13]} Además de su valor como primicia tecnológica, Sputnik 1 también ayudó a identificar la densidad de la capa atmosférica superior , midiendo los cambios orbitales del satélite. También proporcionó datos sobre la distribución de señales de radio en la ionosfera . El nitrógeno presurizado en el cuerpo falso del satélite proporcionó la primera oportunidad para la detección de meteoroides . El satélite Sputnik 1 fue lanzado durante el Año Geofísico Internacional desde el sitio n.º 1/5 , en el quinto polígono de Tyuratam , en la República Socialista Soviética de Kazajistán (actualmente en el cosmódromo de Baikonur ). El satélite viajó a 29.000 kilómetros por hora (18.000 mph), tardó 96,2 minutos en completar una órbita y emitió señales de radio en las frecuencias de 20,005 y 40,002  MHz.

Aunque el Sputnik 1 fue la primera nave espacial en orbitar la Tierra, otros objetos creados por el hombre habían alcanzado anteriormente una altitud de 100 km, que es la altura requerida por la organización internacional Fédération Aéronautique Internationale para ser considerado un vuelo espacial. Esta altitud se llama línea de Kármán . En particular, en la década de 1940 hubo varios lanzamientos de prueba del cohete V-2 , algunos de los cuales alcanzaron altitudes muy superiores a los 100 km.

Hasta 2016, solo tres naciones han volado naves espaciales tripuladas: la URSS/Rusia, los EE. UU. y China. La primera nave espacial tripulada fue Vostok 1 , que llevó al cosmonauta soviético Yuri Gagarin al espacio en 1961 y completó una órbita terrestre completa. Hubo otras cinco misiones tripuladas que utilizaron una nave espacial Vostok . ^[14] La segunda nave espacial tripulada se llamó Freedom 7 y realizó un vuelo espacial suborbital en 1961 llevando al astronauta estadounidense Alan Shepard a una altitud de poco más de 187 kilómetros (116 mi). Hubo otras cinco misiones tripuladas utilizando la nave espacial Mercury .

Otras naves espaciales tripuladas soviéticas incluyen el Voskhod , Soyuz , volado sin tripulación como Zond/L1 , L3 , TKS , y las estaciones espaciales tripuladas Salyut y Mir . Otras naves espaciales tripuladas estadounidenses incluyen la nave espacial Gemini , la nave espacial Apollo incluyendo el Módulo Lunar Apollo , la estación espacial Skylab , el Transbordador Espacial con estaciones espaciales-módulos no separados European Spacelab y US Spacehab , y la configuración Crew Dragon de SpaceX de su Dragon 2. La compañía estadounidense Boeing también desarrolló y voló una nave espacial propia, la CST-100 , comúnmente conocida como Starliner , pero aún no se ha realizado un vuelo tripulado. China desarrolló, pero no voló Shuguang , y actualmente está utilizando Shenzhou (su primera misión tripulada fue en 2003).

A excepción del transbordador espacial y el avión espacial Buran de la Unión Soviética, este último solo realizó un vuelo de prueba sin tripulación, todas las naves espaciales orbitales tripuladas recuperables eran cápsulas espaciales .

• Nave espacial tripulada
• 
  Naves espaciales estadounidenses Mercury, Gemini y Apollo
• 
  Cápsula soviética Vostok
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  Voskhod soviético (variante de Vostok)
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  Nave espacial rusa/soviética Soyuz de 1967
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  La nave espacial china Shenzhou

La Estación Espacial Internacional , tripulada desde noviembre de 2000, es una iniciativa conjunta entre Rusia, Estados Unidos, Canadá y varios otros países.

Las naves espaciales no tripuladas son naves espaciales sin personas a bordo. Las naves espaciales no tripuladas pueden tener distintos niveles de autonomía respecto de la intervención humana; pueden ser controladas a distancia , guiadas a distancia o incluso autónomas , lo que significa que tienen una lista preprogramada de operaciones que ejecutarán a menos que se les indique lo contrario.

Muchas misiones espaciales son más adecuadas para operaciones telerobóticas que tripuladas , debido a un menor costo y menores factores de riesgo. Además, algunos destinos planetarios como Venus o las cercanías de Júpiter son demasiado hostiles para la supervivencia humana. Los planetas exteriores como Saturno , Urano y Neptuno están demasiado lejos para alcanzarlos con la tecnología actual de vuelos espaciales tripulados, por lo que las sondas telerobóticas son la única forma de explorarlos. La telerobótica también permite la exploración de regiones que son vulnerables a la contaminación por microorganismos terrestres, ya que las naves espaciales pueden esterilizarse. Los humanos no pueden esterilizarse de la misma manera que una nave espacial, ya que coexisten con numerosos microorganismos, y estos microorganismos también son difíciles de contener dentro de una nave espacial o un traje espacial. Se enviaron múltiples sondas espaciales para estudiar la Luna, los planetas, el Sol, múltiples cuerpos pequeños del Sistema Solar (cometas y asteroides).

Una clase especial de naves espaciales no tripuladas son los telescopios espaciales , un telescopio en el espacio exterior utilizado para observar objetos astronómicos. Los primeros telescopios operativos fueron el Observatorio Astronómico Orbital Americano , OAO-2 lanzado en 1968, y el telescopio ultravioleta soviético Orion 1 a bordo de la estación espacial Salyut 1 en 1971. Los telescopios espaciales evitan el filtrado y la distorsión ( centelleo ) de la radiación electromagnética que observan, y evitan la contaminación lumínica que encuentran los observatorios terrestres . Los ejemplos más conocidos son el telescopio espacial Hubble y el telescopio espacial James Webb .

Las naves espaciales de carga están diseñadas para transportar carga , posiblemente para apoyar el funcionamiento de las estaciones espaciales mediante el transporte de alimentos, combustible y otros suministros. Las naves espaciales de carga automatizadas se han utilizado desde 1978 y han prestado servicio a las misiones Salyut 6 , Salyut 7 , Mir , la Estación Espacial Internacional y la estación espacial Tiangong .

Algunas naves espaciales pueden operar tanto con tripulación como sin ella. Por ejemplo, el avión espacial Buran podía operar de forma autónoma, pero también tenía controles manuales, aunque nunca voló con tripulación a bordo. ^{[15] [16]}

Otras naves espaciales con/sin tripulación dual incluyen: SpaceX Dragon 2 , ^{[17] [18] [19] [20]} Dream Chaser , ^{[21] [22]} y Tianzhou . ^{[23] [24]}

Un satélite de comunicaciones es un satélite artificial que retransmite y amplifica señales de telecomunicaciones de radio a través de un transpondedor ; crea un canal de comunicación entre un transmisor de origen y un receptor en diferentes lugares de la Tierra . Los satélites de comunicaciones se utilizan para televisión , teléfono , radio , Internet y aplicaciones militares . ^[25] Muchos satélites de comunicaciones están en órbita geoestacionaria a 22.300 millas (35.900 km) sobre el ecuador , de modo que el satélite parece estacionario en el mismo punto del cielo; por lo tanto, las antenas parabólicas de las estaciones terrestres pueden apuntar permanentemente a ese punto y no tienen que moverse para rastrear el satélite. Otros forman constelaciones de satélites en órbita terrestre baja , donde las antenas en tierra tienen que seguir la posición de los satélites y cambiar entre satélites con frecuencia.

Las ondas de radio de alta frecuencia que se utilizan para los enlaces de telecomunicaciones viajan en línea de visión y, por lo tanto, se ven obstruidas por la curvatura de la Tierra. El propósito de los satélites de comunicaciones es retransmitir la señal a lo largo de la curvatura de la Tierra, lo que permite la comunicación entre puntos geográficos muy separados. ^{[26] Los satélites de comunicaciones utilizan una amplia gama de} frecuencias de radio y microondas . Para evitar la interferencia de las señales, las organizaciones internacionales tienen regulaciones sobre qué rangos de frecuencia o "bandas" pueden utilizar determinadas organizaciones. Esta asignación de bandas minimiza el riesgo de interferencia de la señal. ^[27]

Las naves espaciales de carga o de reabastecimiento son naves espaciales robóticas diseñadas específicamente para transportar carga , posiblemente para apoyar el funcionamiento de las estaciones espaciales mediante el transporte de alimentos, combustible y otros suministros.

Las naves espaciales de carga automatizadas se utilizan desde 1978 y han prestado servicio a Salyut 6 , Salyut 7 , Mir , la Estación Espacial Internacional y la estación espacial Tiangong .

A partir de 2023, se utilizarán tres naves espaciales de carga diferentes para abastecer a la Estación Espacial Internacional : la rusa Progress , la estadounidense SpaceX Dragon 2 y Cygnus . La china Tianzhou se utiliza para abastecer a la estación espacial Tiangong .

Las sondas espaciales son naves espaciales robóticas que se envían para explorar el espacio profundo o cuerpos astronómicos distintos de la Tierra. Se distinguen de los módulos de aterrizaje por el hecho de que funcionan en el espacio abierto, no en superficies planetarias o en atmósferas planetarias. El hecho de ser robóticas elimina la necesidad de sistemas de soporte vital costosos y pesados ​​(los alunizajes tripulados del Apolo requirieron el uso del cohete Saturno V que costó más de mil millones de dólares por lanzamiento, ajustados por inflación) y, por lo tanto, permite cohetes más livianos y menos costosos. Las sondas espaciales han visitado todos los planetas del Sistema Solar y Plutón , y la sonda solar Parker tiene una órbita que, en su punto más cercano, está en la cromosfera del Sol . Hay cinco sondas espaciales que están escapando del Sistema Solar , estas son la Voyager 1 , la Voyager 2 , la Pioneer 10 , la Pioneer 11 y la New Horizons .

Las sondas Voyager idénticas , con un peso de 721,9 kilogramos (1592 lb), ^[28] fueron lanzadas en 1977 para aprovechar una rara alineación de Júpiter , Saturno , Urano y Neptuno que permitiría a una nave espacial visitar los cuatro planetas en una misión y llegar a cada destino más rápido mediante el uso de la asistencia gravitatoria . De hecho, el cohete que lanzó las sondas (el Titán IIIE ) ni siquiera pudo enviar las sondas a la órbita de Saturno , pero la Voyager 1 viaja a aproximadamente 17 km/s (11 mi/s) y la Voyager 2 se mueve a unos 15 km/s (9,3 mi/s) kilómetros por segundo a partir de 2023. En 2012, la Voyager 1 salió de la heliosfera, seguida por la Voyager 2 en 2018. La Voyager 1 en realidad se lanzó 16 días después de la Voyager 2, pero llegó a Júpiter antes porque la Voyager 2 estaba tomando una ruta más larga que le permitía visitar Urano y Neptuno, mientras que la Voyager 1 no visitó Urano ni Neptuno, sino que eligió volar más allá del satélite Titán de Saturno . A partir de agosto de 2023, la Voyager 1 ha pasado 160 unidades astronómicas , lo que significa que está más de 160 veces más lejos del Sol que la Tierra. Esto la convierte en la nave espacial más alejada del Sol. La Voyager 2 se encuentra a 134 UA del Sol en agosto de 2023. La NASA proporciona datos en tiempo real de sus distancias y datos de los detectores de rayos cósmicos de la sonda. ^[29] Debido a la disminución de la potencia de salida de la sonda y la degradación de los RTG con el tiempo, la NASA ha tenido que apagar ciertos instrumentos para conservar energía. Las sondas aún pueden tener algunos instrumentos científicos encendidos hasta mediados de la década de 2020 o quizás la de 2030. Después de 2036, ambas estarán fuera del alcance de la Red de Espacio Profundo .

Un telescopio espacial u observatorio espacial es un telescopio en el espacio exterior que se utiliza para observar objetos astronómicos. Los telescopios espaciales evitan el filtrado y la distorsión de la radiación electromagnética que observan y evitan la contaminación lumínica que encuentran los observatorios terrestres . Se dividen en dos tipos: satélites que cartografian todo el cielo ( estudio astronómico ) y satélites que se centran en objetos astronómicos seleccionados o partes del cielo y más allá. Los telescopios espaciales se diferencian de los satélites de imágenes terrestres , que apuntan hacia la Tierra para obtener imágenes satelitales , que se aplican para el análisis meteorológico , el espionaje y otros tipos de recopilación de información .

Un módulo de aterrizaje es un tipo de nave espacial que realiza un aterrizaje suave en la superficie de un cuerpo astronómico distinto de la Tierra . Algunos módulos de aterrizaje, como Philae y el módulo lunar Apolo , aterrizan completamente utilizando su suministro de combustible, sin embargo, muchos módulos de aterrizaje (y aterrizajes de naves espaciales en la Tierra ) utilizan el aerofrenado , especialmente para destinos más distantes. Esto implica que la nave espacial utilice un consumo de combustible para cambiar su trayectoria de modo que pase a través de la atmósfera de un planeta (o una luna). La resistencia causada por el impacto de la nave espacial en la atmósfera le permite reducir la velocidad sin utilizar combustible, sin embargo, esto genera temperaturas muy altas y, por lo tanto, agrega la necesidad de un escudo térmico de algún tipo.

Las cápsulas espaciales son un tipo de naves espaciales que pueden regresar del espacio al menos una vez. Tienen una forma roma, no suelen contener mucho más combustible del necesario y no poseen alas a diferencia de los aviones espaciales . Son la forma más simple de nave espacial recuperable, y por eso la más utilizada. La primera cápsula de este tipo fue la cápsula Vostok construida por la Unión Soviética, que llevó al primer hombre al espacio, Yuri Gagarin . Otros ejemplos incluyen las cápsulas Soyuz y Orion , construidas por la Unión Soviética y la NASA , respectivamente.

Los aviones espaciales son naves espaciales que tienen la forma y la función de un avión . El primer ejemplo de este tipo de aeronaves fue el avión espacial North American X-15 , que realizó dos vuelos tripulados que alcanzaron una altitud de más de 100 kilómetros (62 millas) en la década de 1960. Esta primera nave espacial reutilizable fue lanzada desde el aire en una trayectoria suborbital el 19 de julio de 1963.

El primer avión espacial orbital reutilizable fue el transbordador espacial Columbia . El primer orbitador en volar al espacio, el transbordador espacial Columbia , fue lanzado por los EE. UU. en el 20 aniversario del vuelo de Yuri Gagarin , el 12 de abril de 1981. Durante la era del transbordador, se construyeron seis orbitadores, todos los cuales volaron en la atmósfera y cinco de los cuales volaron en el espacio. El Enterprise se usó solo para pruebas de aproximación y aterrizaje, despegando desde la parte trasera de un Boeing 747 SCA y planeando hasta aterrizajes sin motor en la Base de la Fuerza Aérea Edwards, California . El primer transbordador espacial en volar al espacio fue el Columbia , seguido por el Challenger , el Discovery , el Atlantis y el Endeavour . El Endeavour se construyó para reemplazar al Challenger cuando se perdió en enero de 1986. El Columbia se desintegró durante el reingreso en febrero de 2003.

El primer avión espacial autónomo reutilizable fue el transbordador de clase Buran , lanzado por la URSS el 15 de noviembre de 1988, aunque solo realizó un vuelo y este no fue tripulado. Este avión espacial fue diseñado para una tripulación y se parecía mucho al transbordador espacial estadounidense, aunque sus propulsores de despegue usaban propulsantes líquidos y sus motores principales estaban ubicados en la base de lo que sería el tanque externo en el transbordador estadounidense. La falta de financiación, complicada por la disolución de la URSS , impidió más vuelos del Buran. El transbordador espacial fue posteriormente modificado para permitir el reingreso autónomo en caso de necesidad.

Según la Visión para la Exploración Espacial , el transbordador espacial se retiró en 2011 principalmente debido a su antigüedad y al alto costo del programa que alcanza más de mil millones de dólares por vuelo. El papel de transporte humano del transbordador será reemplazado por SpaceX Dragon 2 de SpaceX y CST-100 Starliner de Boeing . El primer vuelo tripulado de Dragon 2 ocurrió el 30 de mayo de 2020. ^[30] El papel de transporte de carga pesada del transbordador será reemplazado por cohetes desechables como el Sistema de Lanzamiento Espacial y el cohete Vulcan de ULA , así como los vehículos de lanzamiento comerciales.

El SpaceShipOne de Scaled Composites fue un avión espacial suborbital reutilizable que llevó a los pilotos Mike Melvill y Brian Binnie en vuelos consecutivos en 2004 para ganar el Premio Ansari X. La Spaceship Company construyó un sucesor, el SpaceShipTwo . Se planeó que una flota de SpaceShipTwos operada por Virgin Galactic comenzara a realizar vuelos espaciales privados reutilizables con pasajeros que pagaran en 2014, pero se retrasó después del accidente del VSS Enterprise .

El transbordador espacial es un sistema de lanzamiento de órbita baja terrestre reutilizable retirado. Consistía en dos cohetes propulsores sólidos reutilizables que aterrizaban en paracaídas, se recuperaban en el mar y eran los motores de cohetes más potentes jamás fabricados hasta que fueron reemplazados por los del cohete SLS de la NASA , con un empuje de despegue de 2.800.000 libras-fuerza (12 MN), que pronto aumentó a 3.300.000 libras-fuerza (15 MN) por propulsor, ^[31] y estaban alimentados por una combinación de PBAN y APCP , el orbitador del transbordador espacial , con 3 motores RS-25 que usaban una combinación de propulsante de oxígeno líquido / hidrógeno líquido , y el tanque externo desechable de color naranja brillante del transbordador espacial del que los motores RS-25 obtenían su combustible. El orbitador era un avión espacial que fue lanzado en el Centro Espacial Kennedy de la NASA y aterrizó principalmente en la Instalación de Aterrizaje del Transbordador , que es parte del Centro Espacial Kennedy. Un segundo sitio de lanzamiento, el Complejo de Lanzamiento Espacial Vandenberg 6 en California , fue remodelado para que pudiera usarse para lanzar los transbordadores, pero nunca se usó. El sistema de lanzamiento podía elevar alrededor de 29 toneladas (64.000 lb) a una órbita terrestre baja hacia el este . Cada orbitador pesaba aproximadamente 78 toneladas (172.000 lb), sin embargo, los diferentes orbitadores tenían diferentes pesos y, por lo tanto, cargas útiles, siendo el Columbia el orbitador más pesado, siendo el Challenger más liviano que el Columbia pero aún más pesado que los otros tres. La estructura del orbitador estaba compuesta principalmente de aleación de aluminio. El orbitador tenía siete asientos para los miembros de la tripulación, aunque en el STS-61-A el lanzamiento se realizó con 8 tripulantes a bordo. Los orbitadores tenían bahías de carga útil de 4,6 metros (15 pies) de ancho por 18 metros (59 pies) de largo y también estaban equipados con un CanadaArm1 de 15,2 metros (50 pies) , una versión mejorada del cual se usa en la Estación Espacial Internacional . El escudo térmico (o Sistema de Protección Térmica ) del transbordador, utilizado para protegerlo de niveles extremos de calor durante el reingreso a la atmósfera y del frío del espacio, estaba compuesto de diferentes materiales dependiendo del peso y de la cantidad de calor que recibiría una zona particular del transbordador durante el reingreso, que variaba desde más de 2900 °F (1600 °C) hasta menos de 700 °F (370 °C). El transbordador se operaba manualmente, aunque se le agregó un sistema de aterrizaje autónomo mientras el transbordador aún estaba en servicio. Tenía un sistema de maniobra en órbita conocido como Sistema de Maniobra Orbital, que usaba los propulsores hipergólicos.monometilhidrazina (MMH) y tetróxido de dinitrógeno , que se utilizó para la inserción orbital, los cambios en las órbitas y la quema de desorbitación.

Aunque el objetivo del transbordador era reducir drásticamente los costes de lanzamiento, no lo hizo, y acabó siendo mucho más caro que otros lanzadores desechables similares. Esto se debió a los elevados costes de reacondicionamiento y al desgaste del tanque externo. Una vez que se había producido un aterrizaje, los SRB y muchas partes del orbitador tenían que desmontarse para su inspección, lo que era largo y arduo. Además, los motores RS-25 tenían que sustituirse cada pocos vuelos. Cada una de las placas de protección térmica tenía que ir en una zona específica del orbitador, lo que aumentaba aún más la complejidad. Además de esto, el transbordador era un sistema bastante peligroso, con placas de protección térmica frágiles, algunas tan frágiles que uno podía rasparlas fácilmente con la mano, a menudo dañadas en muchos vuelos. Después de 30 años en servicio desde 1981 hasta 2011 y 135 vuelos, el transbordador fue retirado del servicio debido al coste de mantenimiento de los transbordadores, y los 3 orbitadores restantes (los otros dos se destruyeron en accidentes) se prepararon para ser expuestos en museos.

Algunas naves espaciales no encajan del todo bien en ninguna de las categorías generales de naves espaciales. A continuación se incluye una lista de estas naves espaciales.

Starship es una nave espacial y segunda etapa ^[32] en desarrollo por la compañía aeroespacial estadounidense SpaceX . Apilado sobre su propulsor, Super Heavy , compone el vehículo espacial de carga súper pesada Starship con el mismo nombre . La nave espacial está diseñada para transportar tanto a la tripulación como a la carga a una variedad de destinos, incluida la órbita terrestre, la Luna, Marte y potencialmente más allá. Está destinado a permitir vuelos interplanetarios de larga duración para una tripulación de hasta 100 personas. ^[32] También será capaz de realizar transporte punto a punto en la Tierra, lo que permitirá viajar a cualquier parte del mundo en menos de una hora. Además, la nave espacial se utilizará para reabastecer otros vehículos Starship para permitirles alcanzar órbitas más altas y otros destinos espaciales. Elon Musk , el director ejecutivo de SpaceX, estimó en un tuit que se necesitarían 8 lanzamientos para reabastecer por completo un Starship en la órbita baja de la Tierra , extrapolando esto a partir de la carga útil de Starship a la órbita y la cantidad de combustible que contiene un Starship completamente cargado. ^[33] Para aterrizar en cuerpos sin atmósfera, como la Luna, Starship encenderá sus motores y propulsores para reducir la velocidad. ^[34]

El vehículo de extensión de misión es una nave espacial robótica diseñada para prolongar la vida de otra nave espacial. Funciona acoplándose a su nave espacial objetivo y luego corrigiendo su orientación u órbita. Esto también le permite rescatar un satélite que esté en la órbita incorrecta utilizando su propio combustible para mover su objetivo a la órbita correcta. El proyecto está actualmente gestionado por Northrop Grumman Innovation Systems. Hasta 2023, se han lanzado 2. El primero se lanzó en un cohete Proton el 9 de octubre de 2019 y se reunió con Intelsat-901 el 25 de febrero de 2020. Permanecerá con el satélite hasta 2025 antes de que el satélite se mueva a una órbita final y el vehículo se reúna con otro satélite. El otro se lanzó en un cohete Ariane 5 el 15 de agosto de 2020.

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Un sistema astriónico de una nave espacial comprende diferentes subsistemas, dependiendo del perfil de la misión. Los subsistemas de la nave espacial están montados en el bus del satélite y pueden incluir determinación y control de actitud (llamados de diversas formas ADAC, ADC o ACS), guía, navegación y control (GNC o GN&C), comunicaciones (comms), comando y manejo de datos (CDH o C&DH), energía (EPS), control térmico (TCS), propulsión y estructuras. Normalmente, las cargas útiles están unidas al bus .

Soporte vital

Las naves espaciales destinadas a vuelos espaciales tripulados también deben incluir un sistema de soporte vital para la tripulación.

Control de actitud

Una nave espacial necesita un subsistema de control de actitud para orientarse correctamente en el espacio y responder adecuadamente a las fuerzas y pares externos. Esto puede utilizar ruedas de reacción o pequeños propulsores de cohetes. El subsistema de control de altitud consta de sensores y actuadores , junto con algoritmos de control. El subsistema de control de actitud permite apuntar correctamente hacia el objetivo científico, apuntar hacia el sol para suministrar energía a los paneles solares y apuntar hacia la Tierra para las comunicaciones.

GNC

La orientación se refiere al cálculo de los comandos (generalmente realizados por el subsistema CDH) necesarios para dirigir la nave espacial hacia donde se desea que esté. La navegación significa determinar los elementos orbitales o la posición de una nave espacial. El control significa ajustar la trayectoria de la nave espacial para cumplir con los requisitos de la misión.

Comando y manejo de datos

El subsistema C&DH recibe comandos del subsistema de comunicaciones, realiza la validación y decodificación de los comandos y distribuye los comandos a los subsistemas y componentes de la nave espacial correspondientes. El CDH también recibe datos de mantenimiento y científicos de los demás subsistemas y componentes de la nave espacial y empaqueta los datos para almacenarlos en una grabadora de datos o transmitirlos a tierra a través del subsistema de comunicaciones. Otras funciones del CDH incluyen el mantenimiento del reloj de la nave espacial y la supervisión del estado de salud.

Comunicaciones

Las naves espaciales, tanto robóticas como tripuladas , cuentan con diversos sistemas de comunicación para comunicarse con estaciones terrestres y para el servicio entre satélites . Las tecnologías incluyen estaciones de radio espaciales y comunicaciones ópticas . Además, algunas cargas útiles de naves espaciales están destinadas explícitamente a la comunicación tierra-tierra mediante tecnologías electrónicas de recepción/retransmisión .

Fuerza

Las naves espaciales necesitan un subsistema de generación y distribución de energía eléctrica para alimentar los diversos subsistemas de la nave espacial. Para las naves espaciales cercanas al Sol , se utilizan con frecuencia paneles solares para generar energía eléctrica. Las naves espaciales diseñadas para operar en lugares más distantes, por ejemplo Júpiter , podrían emplear un generador termoeléctrico de radioisótopos (RTG) para generar energía eléctrica. La energía eléctrica se envía a través de un equipo de acondicionamiento de energía antes de pasar a través de una unidad de distribución de energía sobre un bus eléctrico a otros componentes de la nave espacial. Las baterías generalmente se conectan al bus a través de un regulador de carga de batería, y las baterías se utilizan para proporcionar energía eléctrica durante los períodos en los que la energía primaria no está disponible, por ejemplo, cuando una nave espacial en órbita terrestre baja es eclipsada por la Tierra.

Control térmico

Las naves espaciales deben estar diseñadas para soportar el tránsito a través de la atmósfera terrestre y el entorno espacial . Deben operar en el vacío con temperaturas que pueden variar entre cientos de grados Celsius , así como (si están sujetas a reingreso) en presencia de plasmas. Los requisitos de material son tales que se utilizan materiales de alta temperatura de fusión y baja densidad, como berilio y carbono-carbono reforzado o (posiblemente debido a los requisitos de menor espesor a pesar de su alta densidad) tungsteno o compuestos ablativos de carbono-carbono. Dependiendo del perfil de la misión, las naves espaciales también pueden necesitar operar en la superficie de otro cuerpo planetario. El subsistema de control térmico puede ser pasivo, dependiendo de la selección de materiales con propiedades radiativas específicas. El control térmico activo hace uso de calentadores eléctricos y ciertos actuadores , como rejillas, para controlar los rangos de temperatura de los equipos dentro de rangos específicos.

Propulsión de naves espaciales

Las naves espaciales pueden tener o no un subsistema de propulsión , dependiendo de si el perfil de la misión requiere o no propulsión. La nave espacial Swift es un ejemplo de una nave espacial que no tiene un subsistema de propulsión. Sin embargo, por lo general, las naves espaciales LEO incluyen un subsistema de propulsión para ajustes de altitud (maniobras de recuperación de la resistencia) y maniobras de ajuste de inclinación . También se necesita un sistema de propulsión para naves espaciales que realizan maniobras de gestión del momento. Los componentes de un subsistema de propulsión convencional incluyen combustible, tanques, válvulas, tuberías y propulsores . El sistema de control térmico interactúa con el subsistema de propulsión monitoreando la temperatura de esos componentes y precalentando los tanques y propulsores en preparación para una maniobra de la nave espacial.

Estructuras

Las naves espaciales deben estar diseñadas para soportar las cargas que les imponga el vehículo de lanzamiento y deben tener un punto de unión para todos los demás subsistemas. Según el perfil de la misión, el subsistema estructural podría tener que soportar las cargas que le imponga la entrada en la atmósfera de otro cuerpo planetario y el aterrizaje en la superficie de otro cuerpo planetario.

Carga útil

La carga útil depende de la misión de la nave espacial y, por lo general, se considera la parte de la nave espacial "que paga las cuentas". Las cargas útiles típicas podrían incluir instrumentos científicos ( cámaras , telescopios o detectores de partículas , por ejemplo), carga o una tripulación humana .

Segmento de tierra

El segmento terrestre , aunque técnicamente no forma parte de la nave espacial, es vital para su funcionamiento. Los componentes típicos de un segmento terrestre que se utilizan durante las operaciones normales incluyen una instalación de operaciones de misión donde el equipo de operaciones de vuelo lleva a cabo las operaciones de la nave espacial, una instalación de procesamiento y almacenamiento de datos, estaciones terrestres para emitir señales hacia y recibir señales de la nave espacial, y una red de comunicaciones de voz y datos para conectar todos los elementos de la misión. ^[35]

Vehículo de lanzamiento

El vehículo de lanzamiento impulsa la nave espacial desde la superficie de la Tierra, a través de la atmósfera , hasta una órbita , cuya órbita exacta depende de la configuración de la misión. El vehículo de lanzamiento puede ser desechable o reutilizable . En un cohete de una sola etapa a órbita , el cohete puede considerarse una nave espacial en sí mismo.

• Sonda solar Parker (velocidad estimada de 343.000 km/h o 213.000 mph en su primer paso cercano al Sol, alcanzará 700.000 km/h o 430.000 mph en el perihelio final) ^[36]
• Sondas solares Helios I y II (252.792 km/h o 157.078 mph)

• La Voyager 1 se encontraba a 156,13 UA en abril de 2022, viajando hacia el exterior a aproximadamente 3,58 UA/a (61 100 km/h; 38 000 mph) ^[37]
• Pioneer 10 a 122,48 AU a diciembre de 2018, viajando hacia afuera a aproximadamente 2,52 AU/a (43 000 km/h; 26 700 mph) ^[37]
• La Voyager 2 se encontraba a 122,82 UA en enero de 2020, viajando hacia el exterior a aproximadamente 3,24 UA/a (55 300 km/h; 34 400 mph) ^[37]
• Pioneer 11 a 101,17 AU a diciembre de 2018, viajando hacia afuera a aproximadamente 2,37 AU/a (40 400 km/h; 25 100 mph) ^[37]

• NASA: misiones espaciales de ciencia espacial Archivado el 8 de noviembre de 2005 en Wayback Machine
• Formulario de consulta de naves espaciales del catálogo maestro del NSSDC
• Historia temprana de las naves espaciales
• Tutorial sobre los conceptos básicos de los vuelos espaciales del JPL/Caltech
• Museo Internacional de Vuelos Espaciales