¿Qué tan difícil es la ciencia espacial?

Answer 1

Los cohetes son intuitivamente simples, pero terriblemente difíciles de crear en los extremos de rendimiento que necesitamos para ponerlos en el espacio .

Aquí hay un ejemplo particularmente ilustrativo de los problemas de rendimiento:

• Para entrar en órbita, debe elevar su carga útil a más de 100 km de altitud y acelerarla horizontalmente a 7,8 km / s. Solo en energía potencial y energía cinética, necesita alrededor de 35 MJ por kilogramo de carga útil que desea poner en órbita.
• Esto se acerca peligrosamente al rendimiento energético máximo de los combustibles que tenemos a nuestra disposición. El queroseno, un combustible común para cohetes y cohetes, por ejemplo, es de aproximadamente 42 MJ / kg. Esto conlleva un problema muy perverso, inherente a los cohetes, porque tiene que llevar su combustible y su oxidante con usted, que es la masa que debe ser levantada (al menos parcialmente) a lo largo de la órbita. De hecho, más allá de un cierto punto de ineficiencia, su cohete es completamente inviable porque su combustible adicional no vale su propio peso adicional *. En la práctica, esto significa que los cohetes alcanzan una curva de carga / combustible muy punitiva que hace que nuestros mejores cohetes aún tengan más del 90% de masa de propelente . Para llegar a ese punto, los ingenieros de diseño deben implementar algunos trucos muy inteligentes (y exóticos).

Entonces, en resumen, es relativamente fácil construir un cohete que puede subir, pero es muy difícil hacer uno que esté lo suficientemente alto, y lo suficientemente rápido para hacerlo en órbita. No es solo una escala lineal, sino que las cosas comienzan a complicarse exponencialmente de tal manera que realmente tienes que pensar en trucos complicados para hacer un cohete espacial viable.

Y el espacio no es (realmente) realmente grande. También es realmente (realmente) frío, y generalmente hostil (radiación, micrometeoritos, etc.) para los humanos (¡y nuestras computadoras!) También. Entonces, esos causan cascadas adicionales de decisiones de diseño que deben resolverse antes de que termines con un cohete viable. No estoy seguro de lo difícil que lo hace en comparación con decirlo, escribir Facebook, pero no importa cómo lo comparta, estos son problemas difíciles.

* Dato curioso: los nazis, particularmente Wernher von Braun, redactaron un hipotético diseño de cohete orbital utilizando sus combustibles y motores de la década de 1940, algo menos eficientes. Su diseño, el A12, tenía una masa de refuerzo del 99,6% , es decir, 10 veces el peso del moderno Atlas V, con solo la mitad de la capacidad de carga útil para LEO:

Agregado (familia de cohetes)

Answer 2

Perdóname por ser grosero:

El 28 de enero de 1986, el transbordador espacial Challenger se desintegró 73 segundos en su vuelo (STS-51-L).

7 personas murieron.

¿La causa?

Falló una junta tórica de goma, porque estaba inusualmente fría.

7 personas murieron .

Debido a un anillo de goma.

Si un anillo de goma puede destruir un transbordador espacial, ¿cuántas cosas pueden salir mal?

Un transbordador espacial tiene 2,5 millones de piezas móviles, y si solo una de ellas supera ligeramente sus tolerancias, todo puede volverse humo y provocar una trágica pérdida de vidas. El margen de error es absolutamente pequeño .

Rocket Science es realmente jodidamente difícil.

DEP

Answer 3

Soy un científico espacial, un hijo de Sputnik. Doctorado por el MIT. Director Técnico de los Comandos Espaciales de los Estados Unidos, Académico de la Academia Internacional de Astronáutica y del Instituto Internacional de Derecho Espacial. También fui presidente de estándares internacionales para operaciones espaciales y asistencia en tierra. ¿Suficiente?

Rocket Science es una abstracción. Es interpretado de manera diferente por diferentes personas. Mi interpretación fue el estudio de lo que contribuye a un lanzamiento de cohetes: química física no equilibrada, dinámica de gas reactiva, transferencia de calor, ciencia de materiales, almacenamiento y acondicionamiento de reactivos, aerodinámica, … el cohete en sí.

También está la astrodinámica, la ciencia de los cohetes que se mueven en el espacio. Dentro de eso, la mecánica orbital es la ciencia de los objetos dentro de la gravitación de uno o más cuerpos masivos. Con el tiempo, me dejé llevar por eso. La astrodinámica no es ciencia espacial. El Modo de Falla y el Análisis de Efectos (FMEA) no es ciencia espacial.

Muchos de los que les gusta llamarse a sí mismos científicos de cohetes no son científicos de cohetes.

Si es “difícil” es también una cuestión de opinión. Hecho correctamente, el plan de estudios es el más diverso en ingeniería, ciencia o cualquier otra cosa. Tanta física y química como muchos que se especializaron en esos temas. Más matemáticas que algunas carreras de matemáticas. Mucho termo. Además de todo lo que un ingeniero tiene que estudiar: EE, ME, etc. El curso de estudio es de cinco años en algunas universidades. Algunos son solo escuelas de posgrado, como Cranfield. MIT y Cal Tech son aproximadamente dos tercios de los estudiantes graduados.

Y todas las oportunidades de trabajo están relacionadas de alguna manera con el Gobierno y las universidades e industrias financiadas por el Gobierno. Serví a la Fuerza Aérea, activa y reservada durante treinta años.

Answer 4

Tenga en cuenta: En la siguiente respuesta encontrará enlaces para descargar PDF. Descárgalos para obtener un mejor conocimiento sobre la ciencia de los cohetes.

1.Un problema universal

Todos hemos usado la frase ‘ciencia espacial’ para significar algo extremadamente complicado. Pero cuando desglosas las ideas detrás de esto, es realmente muy simple.

Disparar cohetes al espacio consiste en superar la fuerza de la gravedad. Nos enfrentamos al mismo desafío, ya sea que estemos lanzando una misión de la NASA al espacio o disparando un cohete casero en el parque.

Entonces, usando tres tipos de modelos que puedes hacer tú mismo, lanzaremos algunos de nuestros propios mini-cohetes. Al comprender cómo funcionan estos ejemplos a pequeña escala, podremos ver algunos de los principios subyacentes utilizados por los expertos que construyen cohetes espaciales de la vida real.

2.Equales y fuerzas opuestas.

Transcripción (PDF 40 Kb)

Para obtener un cohete en el aire, lo primero que debe hacer es dominar la gravedad. Como todo en la Tierra, un cohete permanecerá inmóvil hasta que una fuerza actúe sobre él para que se mueva. El motor del cohete suministra esta fuerza en forma de empuje.

Sigue las instrucciones en el PDF anterior para crear tu propio cohete de cerilla.

Necesitará:

Dos fósforos, un cuadrado pequeño de papel de aluminio, un alfiler de seguridad y un clip.

La seguridad:

Los niños deben obtener un adulto que les ayude a construir y lanzar este cohete. Tenga en cuenta que el pasador de seguridad estará afilado y que tanto el fósforo encendido como el cohete de la cerilla requieren un manejo cuidadoso para evitar quemaduras. La lámina que envuelve la cabeza del fósforo permanecerá caliente durante algún tiempo después de que se haya encendido. Asegúrese de salir al exterior para disparar el cohete y asegúrese de que el área esté libre de personas y animales.

¿Como funciona?

Cuando la cabeza de coincidencia alcanza la temperatura de ignición, las moléculas de gas se liberan. Los vemos como humo y el único lugar donde pueden salir es a través del escape estrecho. El gas se escapa muy rápidamente aquí, creando suficiente empuje para hacer que la cerilla supere la fuerza de la gravedad y despegue. Esto demuestra la tercera ley de movimiento de Newton, que establece que cada acción tiene una reacción igual y opuesta.

3. Conseguir mayores fuerzas.

Siga las sencillas instrucciones en el siguiente PDF para construir su propio cohete de botella de agua. Asegúrese de usar gafas de seguridad y mantenga la botella bien alejada de las personas.

Transcripción (PDF 115 Kb)

Para que un cohete llegue al espacio tiene que volar increíblemente rápido. Para llegar a la velocidad de vuelo, el motor de un cohete tiene que crear el mayor empuje posible en el menor tiempo posible. Lanzar su propio cohete de botella de agua es una excelente manera de entender cómo funciona esto.

Necesitará:

Una botella de bebida gaseosa vacía, un corcho, un cono de papel, tres lápices, una bomba de aire con un adaptador de aguja, cinta adhesiva y gafas de seguridad.

La seguridad:

Los niños deben obtener un adulto que les ayude a construir y lanzar este cohete. Tenga cuidado con los dedos al hacer un agujero a través del corcho. Tome el cohete exterior para lanzar y solo dispare en un área que esté libre de personas, animales y objetos frágiles. Use gafas de seguridad en todo momento y párese al menos tres metros hacia atrás durante el lanzamiento, ya que el cohete disparará con poca o ninguna advertencia y podría volar en una dirección aleatoria. Recomendamos usar algo como el mango de una horquilla de jardín para inclinar el cohete lejos de usted o de cualquier otro observador.

¿Como funciona?

Al igual que un cohete de la vida real, es la fuerza de lo que se expulsa por la espalda lo que levanta tu cohete hacia el cielo. En comparación con la botella, el agua es pesada, por lo que empujarla hacia afuera le da a la botella un rápido estallido de empuje. La agilización de la forma del cohete mediante la adición de un cono nasal ayuda a que el cohete vuele más rápido al reducir la resistencia del aire o “arrastre”.

La segunda ley de movimiento de Newton establece que la fuerza es igual a la masa multiplicada por la aceleración, lo que significa que la velocidad a la que acelera tu cohete depende de su masa. Esta es la razón por la que un cohete liviano acelerará más rápido que uno pesado con la misma fuerza. Es un buen equilibrio entre llevar un montón de combustible mientras se mantiene el cohete ligero. Puede intentar llenar su cohete de agua con diferentes cantidades de agua para encontrar cuánto necesita para que su cohete alcance su velocidad máxima.

4.Crear el empuje de una reacción química.

¿Quieres hacer tu propio bicarbonato de soda y vinagre? El siguiente PDF es el que necesitas.

Transcripción (PDF 115 Kb)

Estamos acostumbrados a ver una explosión cuando se dispara un cohete, pero en realidad no es una explosión lo que hace que una nave espacial abandone la Tierra. La mayoría de los motores de cohetes funcionan según el principio de la combustión. Esta es una reacción química rápida entre un combustible y un oxidante. Durante la reacción, el combustible se ‘oxida’ liberando una tremenda cantidad de energía.

Siga las instrucciones en el video para crear su cohete de bicarbonato de sodio / soda.

Necesitará:

Una botella de agua de plástico vacía, una pieza de pañuelo blanco, un corcho, un cono de papel, tres lápices, cinta adhesiva, bicarbonato de sodio y vinagre.

La seguridad:

Los niños deben obtener un adulto que les ayude a construir y lanzar este cohete. Saque el cohete del exterior para lanzarlo y dispare solo en un área que esté libre de personas, animales y objetos frágiles. Use gafas de seguridad en todo momento y manténgase alejado.

¿Como funciona?

Los modernos motores de cohetes funcionan de la misma manera que nuestro cohete casero. Un oxidante y un combustible se mezclan dentro de una cámara de combustión a alta presión. El gas caliente producido por la reacción química se escapa a través del fondo del cohete, creando suficiente empuje para lanzarlo hacia el cielo.

5.Principios en la práctica.

Nuestro cohete de bicarbonato de sodio y vinagre en realidad utiliza principios similares a los de un cohete de la vida real.

Los cohetes modelo pueden ser más simples que los cohetes espaciales reales, pero todos, incluida la NASA, se enfrentan a desafíos similares. Se necesita un sistema de propulsión para generar un empuje que permita que cualquier cohete despegue del suelo. Mientras que el bicarbonato de sodio y el vinagre reaccionaron lentamente en nuestra cámara de combustión, la NASA mantiene el combustible y el oxidante en recipientes separados y los bombea a la cámara de combustión cuando sea necesario. Ambos tipos de reacciones liberan gas que se expulsa a través del puerto de escape para generar empuje. Y, por supuesto, una vez que el cohete se ha levantado, la forma debe permanecer aerodinámica, independientemente de si se está elevando a través de un parque o explotando a través de la estratosfera.

Fuente del artículo: BBC iWonder

Fuente de la imagen: BBC iWonder y Google Images.

Answer 5

Jack Fraser da una respuesta bastante buena que significa la falta de margen de error. Es un milagro que más personas no hayan muerto en el programa espacial, y eso sin los simples errores como olvidarse de convertir la métrica en imperial y dejar caer un orbitador por valor de millones en la atmósfera marciana. Incluso cuando escuchas a tus ingenieros, incluso cuando recuerdas tus matemáticas básicas, debes tener en cuenta muchas cosas diferentes.

Una buena manera de demostrar esto es una hora o dos con el Programa Kerbal Space. Deberá asegurarse de tener sistemas de control para mantener el cohete en el camino correcto, energía eléctrica para operar equipos, equipo científico, una cápsula para la tripulación, paracaídas y protectores térmicos para un aterrizaje seguro, y suficiente combustible y motores para Llévatelo todo a donde necesite ir. Y luego, después de estrellarte contra el suelo muchas, muchas veces, finalmente te metes en el espacio …

Y luego te das cuenta de que este es un juego que tiene que simplificar demasiado todo para poder jugar. No hay impactos de micrometeoritos, ni necesidad de soporte vital, mecánica orbital simplificada y mi ejemplo favorito, no hay presión de radiación. La presión de radiación es básicamente la luz del sol que empuja algo. No es un gran problema en distancias cortas, pero las distancias en el espacio son realmente largas. Si la nave espacial Viking hubiera ignorado la luz del sol que empujaba a la nave un poquito cada día, habrían perdido Marte en 15,000 km, más de 9000 millas.

Las cosas más pequeñas arruinarán tu día en el espacio. Creo que esto resalta lo impresionante que es que fuimos a la Luna con la tecnología de los 60. Esto es realmente difícil.

Answer 6

No soy un científico espacial. Ni siquiera soy un científico. Pero realmente no tienes que ser uno para apreciar lo que tiene que atravesar un cohete.

Primero, están las fuerzas dentro de la cámara de empuje de un motor de cohete. Imagine miles de kilogramos de explosivos de alta intensidad que explotan continuamente con la fuerza suficiente para destruir la mayoría de las máquinas que se hayan fabricado, conteniendo esa inmensa explosión en una cámara cerrada y dirigiéndola hacia abajo. No es solo la cámara la que tiene que soportar esa fuerza, sino todas las partes móviles que fuerzan el combustible y el oxidante en la cámara. Hay bombas, válvulas, dispositivos de encendido y sensores electrónicos que tienen que funcionar sin fallas, que tienen que ser lo suficientemente fuertes para soportar las ondas de choque y la vibración generadas por la combustión; la temperatura varía desde la congelación del hidrógeno líquido y el oxígeno líquido hasta los miles de grados de la combustión. Combustibles, todo dentro de unos pocos metros.

Las piezas hechas de diferentes materiales deben moverse juntas a pesar de ser calentadas y enfriadas en un amplio espectro de temperaturas. Todo el mundo sabe que desde la escuela primaria todas las sustancias se expanden y se contraen de manera diferente. Las piezas que tienen que conducir el calor, tienen que trabajar a lo largo de las partes laterales que tienen que aislar el calor. Por encima de todo, estos componentes deben funcionar de manera confiable y con percisión.

Los cohetes tienen que trabajar a presión atmosférica y en vacío. Tienen que trabajar en un entorno que puede ir desde 1G hasta 5G (o mucho más alto), luego de repente a cero G.

Todos los componentes deben construirse con materiales que no solo sean tan fuertes como el infierno, sino que sean extremadamente livianos. Cada gramo de peso que ahorre sin comprometer la integridad o la función de la nave puede traducirse en kilogramos de combustible ahorrado.

Y recuerde, no hay otro tipo de vehículo que tenga que alcanzar las velocidades que hace un cohete. Incluso el avión de combate de vanguardia de más alto rendimiento es un caracol en comparación con la velocidad de un cohete para alcanzar la órbita. Y luego están las fuerzas que las naves espaciales tienen que soportar al usar la atmósfera de la Tierra para reducir su velocidad al regresar a la Tierra. Hay tanto efectos ablativos del aire como el calor de la entrada del arco de entrada que envuelve a la nave en plasma sobrecalentado.

No es de extrañar que la mayoría de los cohetes sean prescindibles. Imagine todo el castigo, el rango de fuerzas, temperaturas, presiones y elementos que necesita un cohete para operar en un solo lanzamiento. Entonces tienes que encontrar una manera de devolverlo a la Tierra sin dañarlo. Eso agrega considerablemente más complejidad a un sistema ya complejo.

Answer 7

En el momento en que se acuñó la frase, nadie sabía cómo hacerlo bien, y fue necesario un gran número de personas increíblemente inteligentes para inventar la tecnología básica; ahora, la ciencia (en su mayoría) se entiende, pero sigue siendo bastante esotérica. Pero aún es difícil y requiere personas muy inteligentes con habilidades y conocimientos poco comunes.

Lo que aún es difícil al respecto es que el lanzamiento de un vehículo espacial requiere un alto rendimiento en tantas dimensiones, requiere un acoplamiento estrecho de múltiples disciplinas en el análisis y diseño, y es excepcionalmente imperdonable de cualquier debilidad o error. Si lo comparas con algo como diseñar un auto, tiene muchas de las mismas disciplinas: aerodinámica, combustión, controles y navegación, térmica, RF, fluidos, electrónica, etc. Pero empuja a cada uno de ellos con fuerza, y los empareja fuertemente . Los fluidos son lociones criogénicas en ebullición como el hidrógeno líquido y el oxígeno, o sustancias hipergólicas tóxicas como la hidracina, y se cargan de forma térmica y mecánica en función de la aerodinámica y la efectividad del aislamiento, por lo que deben gestionarse los conocimientos del sistema de navegación de dónde se encuentra. . La teoría de control es multidimensional y los sistemas inherentemente inestables y retorcidos. Si la aerodinámica es inexacta, el vehículo no hace órbita y debe ser destruido. Luego agrega algunas disciplinas únicas y matemáticamente difíciles como la mecánica orbital y los fluidos en regímenes locos que otras disciplinas no enfrentan, como los hipersónicos, dináicos de criógenos en cero gee, dinámicas de gases raros y similares.

Y es implacable: los márgenes son bajos y las fuerzas destructivas apenas controladas. Falla en aislar térmicamente o enfriar un parche pequeño correctamente y la pluma. Un fallo de encendido para un automóvil significa una sacudida y un sonido de golpeteo, para un cohete, simplemente explota. La computadora de vuelo se bloquea y tarda unos segundos en recuperarse … auge. El sistema de control o navegación le señala algunos grados en la dirección incorrecta. Auge. ¿Pico de presión en el tanque de hidrógeno? Auge. Junta mal diseñada entre secciones de un reforzador sólido … boom. ¿Fugas? ¿Más fuerza de la esperada en una aleta? ¿Vibración? ¿Cable suelto? Todos te matarán. Y solo obtiene algunos fallos antes de que finalice su proyecto, porque los fallos son terriblemente caros y, a menudo, son cosas que no se pueden probar en un laboratorio antes del vuelo.

Así que ha pasado de una disciplina donde las personas más inteligentes del mundo tenían dificultades para hacer que funcionara, y tenían poca idea de lo que estaban haciendo, a una donde se necesita una gran cantidad de personas inteligentes y altamente especializadas, pero ahora _mostly_ sabe lo que están haciendo, solo requiere extrema disciplina, gran cuidado, aplicación inteligente de todos los campos de ingeniería difíciles al mismo tiempo y buena suerte.

Probablemente ya no sea el único punto de referencia para “las personas más inteligentes del mundo”, pero sigue siendo un buen lugar para buscar, junto con algunas de las otras disciplinas que mencionó.

Answer 8

El significado de Rocket Scientist – Un tributo al equipo de Mars Curiosity en JPL

Aquí hay un par de definiciones de diccionarios de Internet para reflexionar:

ciencia espacial

norte.

1. Rocketry.

2. Informal Un esfuerzo que requiere gran inteligencia o habilidad técnica.

The American Heritage® Dictionary of the English Language, Cuarta edición copyright © 2000 de Houghton Mifflin Company. Actualizado en 2009. Publicado por Houghton Mifflin Company. Todos los derechos reservados.

ciencia espacial

norte

Una actividad informal que requiere una inteligencia y capacidad considerables (especialmente en la frase no exactamente como ciencia espacial)

científico de cohetes

Collins English Dictionary – Complete and Unabridged © HarperCollins Publishers 1991, 1994, 1998, 2000, 2003

El hecho es que la ciencia de los cohetes es difícil. Para lanzar con éxito un cohete y colocar un objeto en el espacio, debe construir motores de cohetes de múltiples etapas y motores múltiples que tienen reacciones químicas tremendamente poderosas, y dirigir la energía de una manera que propulsa el cohete en una dirección deseada sin fundir el Cohete por el calor o soplando y su carga útil a smithereens. El cohete debe apuntarse de modo que entre en un estrecho corredor de la atmósfera y acelere su carga de combustible de cohete, etapas adicionales y carga útil a una velocidad de escape de Mach 34 o alrededor de 7 millas por segundo. El cuerpo del cohete debe ser aerodinámico para ir rápido, y lo suficientemente fuerte como para no romperse bajo una gran aceleración y velocidad, pero ligero para no pesarse. Si la cantidad de combustible es demasiado pequeña, la carga útil vuelve a caer a la tierra. Aumentar el combustible hace que el cohete sea más pesado, lo que requerirá aún más combustible en una espiral viciosa. Se requiere un sistema de guía para estabilizar el vuelo y colocarlo en la ruta de vuelo correcta para su envío a un objetivo tal vez a la mitad del mundo, o para la inserción orbital de un satélite o para escapar por completo de la gravedad de la tierra para un vuelo interplanetario.

Todo lo anterior requiere conocimientos interdisciplinarios de química, metalurgia, física, mecánica, electrónica, computadoras, matemáticas, meteorología, aerodinámica, etc. Sin embargo, todo lo que hemos hecho es poner una carga útil en el espacio.

El conocimiento para hacer estas cosas se ha refinado desde la década de 1950. Desde entonces, científicos e ingenieros de muchos países han aprendido cómo, desde que los equipos rusos y estadounidenses lanzaron vehículos espaciales por primera vez. Ahora las naciones pequeñas y las compañías privadas tienen lanzamientos de cohetes, pero no es fácil y, como saben los norcoreanos, todavía están cargados de peligros y riesgos.

Sin embargo, ahora hemos progresado a cosas más difíciles que Rocket Science. Tenemos equipos en JPL (Jet Propulsion Labs, parte de la NASA, administrados por Cal Tech y pagados por el gobierno de los Estados Unidos), que no solo pueden poner un vehículo rover pesado de 1000 libras en una órbita interplanetaria, sino que también lo hacen avanzar objetivo planeta xxxx millones de millas y varios años de distancia. El vehículo es complejo, paneles solares, seis ruedas articuladas para rodar sobre obstáculos y todo tipo de suciedad y tierra y arena, laboratorio químico portátil, docenas de cámaras, taladros de sondas e incluso una pistola láser. Funciona a temperaturas extremas y es operado por electrónica endurecida por radiación. La transmisión de gran ancho de banda se transmite desde satélites de retransmisión en órbita colocados allí años antes por otras misiones interplanetarias de cohetes de Marte, y de allí a la tierra. Los comandos de la Tierra trazan las actividades de los próximos días, muchos de los cuales requieren capacidad de navegación autónoma programada en el rover. Millones de líneas de código informático están involucradas.

Antes de que el rover pueda comenzar su misión mínima de dos años, tuvo que aterrizar intacto en la superficie de Marte, en el lugar correcto para la exploración de los estratos geológicos expuestos en un cráter fotografiado por misiones anteriores.

Answer 9

Actualmente estoy en una de las mejores universidades de ingeniería aeroespacial (ciencia espacial) en el país. Aquí está la tubería para los ingenieros. Cálculo I, Física basada en el cálculo I; Calc II, Física basada en Calc II; Calc III, Física basada en Calc III; Ecuaciones diferenciales, estática, sólidos y estructuras, dinámica de fluidos, termodinámica y métodos matriciales. ENTONCES comienzas con los cursos específicos aeroespaciales reales. Hay un adicional de siete u ocho, creo? Cosas como la propulsión, la estabilidad y el control, etc.

Personalmente, esto suena muy emocionante, y supongo que lo es. No es que la ciencia espacial sea más difícil, es que es un riesgo mayor. Se trata de un hardware peligroso que vuela a velocidades peligrosas lanzadas por químicos peligrosos. No hay espacio para errores por descuido.

El problema como lo veo siempre ha sido el cómputo. Ni siquiera la matemática, porque entiendo los conceptos, pero por alguna razón, siempre me equivoco en mi respuesta. La cosa es que, cuando estás diseñando un sistema capaz de generar varios cientos de miles de libras de empuje, “un poco menos” podría matar a mucha gente y / o costar una suma de dinero profundamente grande.

Answer 10

¿Sabes cuando alguien dice: “¡No es ciencia de cohetes!”? Y se refieren a algo que creen que debería ser fácil de entender o hacer, es porque Rocket Science es extremadamente tedioso y no es fácil de entender debido al orden superior de pensamiento que se requiere. Hay muchos conceptos e ideas desafiantes para retener a la vez. En realidad, es muy difícil y difícil, pero tenga en cuenta que depende de la persona y cómo la mira, pero para la mayoría de las personas es muy difícil.

De mi sabiduría sobre la dificultad de Rocket Science: en mi primera clase de astronáutica en la Universidad de California en Irvine, obtuve 4 de 100 en el primer semestre, eso es, ¡4! Y para poner las cosas en perspectiva, el promedio de la clase fue de 7 sobre 100. Nunca olvidaré lo ridículo que era ese examen. El profesor consideró que la clase aprendió poco o nada y que no podría aprobar a ninguno de nosotros si sucediera lo mismo en el segundo semestre y en la final. Los estudiantes anteriores me advirtieron que la clase elimina a las personas “No Aero” que no pueden soportar el pensamiento difícil que se requiere y pensé que posiblemente podría fallar. Seguro que sí, apenas sobreviví. En mis clases de aeronáutica, el profesor diría que no da crédito parcial “porque si lo hiciera, usted (el estudiante) mataría a personas. No puedes hacer un diseño de ala correctamente y esperar que la gente se suba al avión y sobreviva. Debes estar seguro de que lo que hiciste fue 100% correcto y tener los cálculos para demostrarlo “. Básicamente, no hay lugar para el error Cuando se trata de la vida humana. Todo esto fue solo para una licenciatura en ciencias aeroespaciales. Menos personas continúan con sus maestrías y doctores en el tema.

Para comprender realmente lo difícil que es Rocket Science, es necesario mirar la historia de la Tecnología Nazi Rocket de Alemania, la NASA de los años 50 y 60 y el actual SpaceX (tal vez agregar los logros / investigaciones de la Unión Soviética y otras compañías de cohetes. Rocketdyne, ULA, y Blue Origin … etc). Por lo general, se requiere que una nación haga lo que SpaceX está logrando; lo que están haciendo es desarrollar tecnologías anteriores, innovar y modernizar la tecnología Rocket. Literalmente, han sacado una gran cantidad de talento de las Universidades y de las Compañías Espaciales existentes y han hecho realidad los sueños (aterrizar un cohete en el medio del océano en una barcaza y, con suerte, algún día reutilizarlo). Y aún les queda un largo camino por recorrer para llegar a Marte y hacer que los cohetes sean reutilizables. Básicamente, para responder a su pregunta: Sí, la ciencia espacial es realmente tan difícil . * Difícil, pero no imposible *

Answer 11

Ingeniero aeroespacial aquí. No es fácil, pero creo que recibe más crédito por ser tan duro de lo que realmente se debe. Fue mucho más difícil hace medio siglo, cuando la ciencia era tan nueva y tenía que trabajar con las computadoras más rudimentarias en su oficio y hacer todos sus cálculos por regla de cálculo (aparte: tengo y puedo usar una regla de cálculo, pero no lo uso para los cálculos del día a día por razones obvias. Son elegantes y potentes, pero requieren bastante habilidad para usarlos de manera rápida y precisa.

En general, diría que diseñar un avión a reacción es probablemente más difícil. Los motores de cohete, por ejemplo, son relativamente simples de analizar termodinámicamente, mientras que un motor turbofan es un verdadero dolor de analizar. La aerodinámica de un cohete es en realidad bastante simple: necesita saber dónde está el centro de masa (y cómo cambia) y necesita saber dónde están las aletas, pero realmente tiene un sistema bastante sencillo. La aerodinámica de un avión a reacción no es mucho peor de analizar, pero aún tiene mucho más trabajo por hacer para analizar los distintos modos de oscilación.

Sin embargo, la ciencia de los cohetes trae algunos problemas únicos. Los cohetes se someten a una carga vibratoria increíblemente intensa que debe tenerse en cuenta; Esto es mucho más grande de lo que cualquier jet debería experimentar. También tiene el divertido desafío de que la mayoría de los sistemas tienen que estar completamente automatizados, ya que normalmente está enviando un sistema lejos de la tecnología de reparación más cercana.

Una vez que un satélite entra en órbita, las cosas se vuelven un poco más simples. En ese momento, no tiene que diseñar para cargas físicas sustanciales, ya que se encuentra en un entorno de microgravedad, y la navegación es tan simple como apuntar a usted mismo en la dirección que desea acelerar y encender su motor. Con toda la informática moderna que tenemos, es bastante sencillo planificar un camino.

A través de todo esto, necesita bastante familiaridad con un montón de matemáticas y física, y clasificaría la “ciencia espacial” entre las disciplinas de ingeniería más difíciles, pero ciertamente no es la disciplina más dura del mundo con toda la tecnología informática moderna que tenemos. Tenemos buenos modelos para casi todos los aspectos del rendimiento de un cohete, lo que significa que con un poco de trabajo diligente podemos hacer cosas como poner un robot de tamaño VW Bug en Marte.

Echa un vistazo a: proveedores de equipos de laboratorio de matemáticas

Answer 12

La ciencia es una disciplina intelectual. Con eso quiero decir que los productos fundamentales del esfuerzo científico son ideas, no cosas. La ciencia básica de la propulsión y el comportamiento de los cohetes se conoce desde hace aproximadamente un siglo. Pero construir cohetes es más bien llamado ingeniería de cohetes. VonBraun hizo esa distinción muy temprano en su carrera. Y la ingeniería de cohetes es difícil. Para lanzar un objeto a la órbita de la Tierra o más allá de la gravedad medible de la Tierra se requiere una gran cantidad de fuerza (llamada empuje por los ingenieros). Los objetos más pesados ​​requieren un mayor empuje, lo que requiere una combustión más rápida de la mezcla de combustible / oxidante del cohete. Es sorprendente (al menos para mí) la poca diferencia que existe entre los empujes y las eficiencias de las diferentes combinaciones de combustible. Por lo tanto, en su mayoría necesita más combustible, entregado más rápido, para producir más empuje y entregar más energía durante el ascenso a la órbita o más allá. Pero, más combustible significa que el cohete pesa más. Por lo tanto, la necesidad de más empuje, y así sucesivamente. Para inyectar ese combustible, si es líquido, en la cámara de combustión del cohete, las bombas de combustible deben desarrollar suficiente presión para superar la contrapresión producida por el combustible en combustión que ya se encuentra dentro de la cámara. Para generar esa fuerza se requieren motores con un par tremendo para accionar las bombas. Los cohetes grandes obtienen la energía de quemar parte del combustible del cohete en las turbinas que impulsan las bombas para el combustible y el oxidante. Para tener una idea de qué tipo de tarea es, tenga en cuenta que uno de los motores, olvido que si es el motor principal del transbordador espacial o los motores de Saturno, debe bombear más de 2 toneladas de combustible por segundo . Así es, esas bombas deben entregar el combustible necesario para crear y expulsar 2 toneladas de escape por segundo. Y este combustible suele ser una mezcla de hidrógeno líquido y oxígeno, que son materiales de baja densidad (especialmente el hidrógeno. Es por eso que el tanque de hidrógeno en el vehículo lanzador del transbordador espacial es mucho más grande que cualquier otro componente). Por lo tanto, debes pensar en volúmenes tremendos para ser bombeados. Se necesita una gran cantidad de años-persona para diseñar y probar un nuevo motor de combustible líquido. Después de la caída de la Unión Soviética, sus ingenieros de cohetes buscaron a sus homólogos estadounidenses para que les interesaran en comprar sus mejores motores excedentes. Por qué reinventar la rueda’ ? Los mejores del mundo entonces, y tal vez ahora, los usamos ampliamente hasta que las sanciones más recientes cerraron el comercio. Estas son solo algunas de las consideraciones de ingeniería, para uno solo de los sistemas, que deben abordarse al desarrollar los levantadores de carga en el programa de cohetes de una nación. Me imagino que administrar los miles de empleados necesarios para completar uno de estos proyectos, debe ser una tarea inmensa en sí misma.

Answer 13

Bueno, depende de tus talentos particulares.

En el gran esquema de las cosas no es más difícil que cocinar.

Pero tus recetas usan ingredientes y productos que sabes poco.

Puede estar usando combustible criogénico o súper frío, y las válvulas, los sellos y las tuberías deben funcionar correctamente a esas bajas temperaturas.

Pero cuando el motor se enciende, todas esas partes congeladas tienen que funcionar de manera confiable ya que las temperaturas aumentan muy rápidamente hasta 1000 grados.

La cámara de combustión está diseñada para manejar una presión muy alta al calor extremo, enfriándola con combustible mientras se usa.

Todas las venas envueltas alrededor de la boquilla están ahí para extraer el calor y evitar que el material se queme o se derrita.

El combustible sólido es menos complicado. En algunos aspectos es como un rayo.

La mezcla y el grano están diseñados para quemar desde adentro hacia afuera, aislando al metal de las temperaturas de combustión.

Answer 14

Rocket Science es un término muy amplio, y todos comenzamos desde el principio a aprender a leer, escribir, hablar, aritmética, ciencia, etc. Comenzamos a avanzar en estas habilidades a medida que aumenta nuestra comprensión, y antes de que se dé cuenta … está completando ecuaciones matemáticas avanzadas, definiendo reacciones químicas no orgánicas para los motores, determinando los límites termodinámicos para el rendimiento de la nave espacial, determinando el flujo de fluidos alrededor de las aeronaves supersónicas.

¡Tus maestros son simplemente las herramientas a las que puedes acceder, TÚ eres lo que marca la diferencia en si algo es difícil o fácil! Deja de creer todo lo que has escuchado difícil o fácilmente, solo estás tratando con obstáculos personales, nunca lo sabrás a menos que lo intentes y si fallas, ¡sigue intentándolo! ¡Todos estamos aquí para ayudarte a tener éxito!

Answer 15

El esfuerzo que se realiza junto con un requisito de conocimiento integral en múltiples disciplinas es lo que lo hace muy difícil. Pero ahí es donde entran en juego el entusiasmo, la búsqueda de conocimiento y la ambición. Los ingenieros espaciales pasamos por alto la parte difícil y esperamos la parte de desafío. No hay una manera clara de cuantificar la dificultad de la “ciencia de cohetes”. Preferimos llamarlo Ingeniería. Esto se debe a que la ciencia tiene una solución, pero la Ingeniería proporciona múltiples soluciones.

Estas son las “leyes” del diseño de la nave espacial de Akin. Leer esto debería darte una comprensión cualitativa de la dificultad.

1. La ingeniería se realiza con números. El análisis sin números es solo una opinión.

2. Diseñar una nave espacial correctamente requiere un esfuerzo infinito. Por eso es una buena idea diseñarlos para que funcionen cuando algunas cosas están mal.

3. El diseño es un proceso iterativo. El número necesario de iteraciones es uno más que el número que ha realizado actualmente. Esto es cierto en cualquier momento.

4. Sus mejores esfuerzos de diseño inevitablemente terminarán siendo inútiles en el diseño final. Aprende a vivir con la decepción.

5. (Ley de Miller) Tres puntos determinan una curva.

6. (Ley de Marte) Todo es lineal si se traza log-log con un marcador de magia gruesa.

7. Al comienzo de cualquier esfuerzo de diseño, es menos probable que la persona que más quiere ser líder de equipo sea capaz de hacerlo.

8. En la naturaleza, el óptimo está casi siempre en el medio en algún lugar. Desconfíe de las afirmaciones de que el óptimo está en un punto extremo.

9. No tener toda la información que necesita nunca es una excusa satisfactoria para no iniciar el análisis.

10. En caso de duda, estimar. En una emergencia, adivina. Pero asegúrese de regresar y limpiar el desorden cuando aparezcan los números reales.

11. A veces, la forma más rápida de llegar al final es tirar todo y volver a empezar.

12. Nunca hay una única solución correcta. Sin embargo, siempre hay varios erróneos.

13. El diseño se basa en los requisitos. No hay justificación para diseñar algo un poco “mejor” de lo que dictan los requisitos.

14. (Ley de Edison) “Mejor” es el enemigo de “bueno”.

15. (Ley de Shea) La capacidad de mejorar un diseño se produce principalmente en las interfaces. Esta es también la ubicación principal para arruinarlo.

16. Las personas anteriores que hicieron un análisis similar no tenían una línea directa con la sabiduría de las edades. Por lo tanto, no hay razón para creer su análisis sobre el suyo. Especialmente no hay razón para presentar su análisis como el suyo.

17. El hecho de que un análisis aparezca impreso no tiene relación con la probabilidad de que sea correcto.

18. La experiencia pasada es excelente para proporcionar una verificación de la realidad. Sin embargo, demasiada realidad puede condenar un diseño que de otra manera valga la pena.

19. Las probabilidades están en gran medida en contra de que seas inmensamente más inteligente que todos los demás en el campo. Si su análisis indica que la velocidad de su terminal es el doble de la velocidad de la luz, es posible que haya inventado la unidad Warp, pero es muy probable que haya cometido errores.

20. Un mal diseño con una buena presentación está condenado eventualmente. Un buen diseño con una mala presentación está condenado de inmediato.

21. (Ley de Larrabee) La mitad de todo lo que escuchas en una clase es una porquería. La educación es averiguar qué mitad es cuál.

22. En caso de duda, documento. (Los requisitos de documentación alcanzarán un máximo poco después de la finalización de un programa).

23. El programa que desarrolle parecerá un trabajo completo de ficción hasta el momento en que su cliente lo despida por no cumplirlo.

24. Se llama “Estructura de Desglose del Trabajo” porque el Trabajo restante crecerá hasta que tenga un Desglose, a menos que aplique alguna Estructura en él.

25. (Ley de Bowden) Después de una falla en las pruebas, siempre es posible refinar el análisis para demostrar que realmente ha tenido márgenes negativos todo el tiempo.

26. (Ley de Montemerlo) No hagas tonterías.

27. (Ley de Varsi) Los horarios solo se mueven en una dirección.

28. (Ley de Ranger) No existe tal cosa como un lanzamiento gratuito.

29. (Ley de administración de programas de von Tiesenhausen) Para obtener una estimación precisa de los requisitos finales del programa, multiplique las estimaciones de tiempo iniciales por pi y deslice el punto decimal sobre las estimaciones de costos un lugar a la derecha.

30. (Ley de diseño de ingeniería de von Tiesenhausen) Si desea tener un efecto máximo en el diseño de un nuevo sistema de ingeniería, aprenda a dibujar. Los ingenieros siempre terminan diseñando el vehículo para que se parezca al concepto del artista inicial.

31. (Ley de desarrollo evolutivo de Mo) No puedes llegar a la luna trepando árboles cada vez más altos.

32. (Ley de demostraciones de Atkin) Cuando el hardware funciona perfectamente, los visitantes realmente importantes no aparecen.

33. (Ley de Planificación de Programas de Patton) Un buen plan ejecutado violentamente ahora es mejor que un plan perfecto la próxima semana.

34. (Ley de planificación de tareas de Roosevelt) Haz lo que puedas, donde estés, con lo que tienes.

35. (Ley de diseño de Saint-Exupery) Un diseñador sabe que ha logrado la perfección no cuando ya no queda nada que agregar, sino cuando no hay nada más que quitar.

36. Cualquier ingeniero experto puede diseñar algo que sea elegante. Un buen ingeniero diseña sistemas para ser eficiente. Un gran ingeniero los diseña para que sean efectivos.

37. (Ley de Henshaw) Una clave para el éxito en una misión es establecer líneas claras de culpa.

38. Las capacidades impulsan los requisitos, independientemente de lo que digan los libros de texto de ingeniería de sistemas.

39. Cualquier programa de exploración que “simplemente sucede” para incluir un nuevo vehículo de lanzamiento es, de facto, un programa de vehículo de lanzamiento.

39. (formulación alternativa) Las tres claves para mantener un nuevo programa de espacio tripulado asequible y en horario:
1) No hay nuevos vehículos de lanzamiento.
2) No hay nuevos vehículos de lanzamiento.
3) Hagas lo que hagas, no desarrolles ningún nuevo vehículo de lanzamiento.

40. (Ley de McBryan) No puedes mejorarlo hasta que lo hagas funcionar.

41. El espacio es un ambiente completamente implacable. Si arruinas la ingeniería, alguien muere (y no hay crédito parcial porque la mayor parte del análisis fue correcto …)

No hay una respuesta concreta a esta pregunta.

Answer 16

Ahora no se considera difícil, pero después de la Segunda Guerra Mundial fue
Según http://www.phrases.org.uk/meanin …

“Su éxito (de los alemanes) durante los años 40 y 50 en el desarrollo de la sofisticada tecnología requerida para los cohetes militares y espaciales fue la razón por la cual la ciencia de los cohetes se equiparó en la mente del público de los Estados Unidos con una pericia excepcional. La ecuación percibida de ‘científico de cohetes = alemán = “inteligente” solo puede haber sido realzado por la personalidad de otro científico alemán de reconocido genio, que también estaba trabajando en los EE. UU. en ese momento: Albert Einstein “.

Según la misma fuente,

“Si, para 1950, la ciencia espacial era generalmente aceptada como intelectualmente difícil y fuera de las capacidades del Joe promedio, ¿dónde y cuándo empezaron a decirse que las tareas relativamente poco exigentes no eran” ciencia espacial “? La respuesta es: el estadounidense Campo de fútbol en la década de 1980. La mayoría de las citas iniciales de ‘no ciencia espacial’ se relacionan con el fútbol; por ejemplo, esta pieza de un informe deportivo en el periódico The Daily Intelligencer de Pennsylvania, diciembre de 1985:

“Entrenar al fútbol no es ciencia espacial y no es una cirugía cerebral. Es un juego, nada más”.

Answer 17

Obtuve una licenciatura en Ingeniería Aeroespacial, en la mejor universidad italiana, por lo que vale.

La dificultad es esta: por lo general tienes 2 tipos de estudios,

1. Material complejo, con mucho que recordar (escuelas de derecho, literatura, etc.). Muchos libros para cualquier examen, mucho para estudiar, mucha competencia (muchos, muchos estudiantes).
2. Material abstracto, con casi nada que recordar (matemáticas, lógica, física también). Principalmente un libro por examen, ininteligible si no está versado, pocos (ya seleccionados) estudiantes.

La ciencia de los cohetes tiene todo lo peor: un resumen indescifrable (aunque ni siquiera cerca de las matemáticas o la física, puedo decirte), mucho que aprender por la Tierra (mucha), mucha competencia (casi 15 a 20 veces más que la física). estudiantes, cuando estuve allí, provenientes de personas que probablemente no deberían estar allí, que requieren mucho tiempo.

Es más difícil que las matemáticas, más difícil que la escuela de leyes, más fácil que las dos. Pero nadie es un matemático.

En serio, si estás bien versado no es tan difícil. Lo hice (lentamente) mientras trabajaba, dibujaba, tocaba en una banda de rock y tenía una novia (y recuerda que era una de las ingenierías más difíciles de Europa). Sin embargo, lo que queremos decir con versado puede ser diferente.

Answer 18

La ciencia espacial es muy difícil porque es una ciencia multidisciplinaria que requiere conocimientos y experiencia relevantes en al menos cinco campos de ingeniería: ingeniería aeroespacial, física, electrónica / electrónica, química e ingeniería mecánica. Así que obviamente el tiempo dedicado a desarrollar estas competencias será muy largo.

Los científicos de cohetes son aquellos capaces de construir, ensamblar / desensamblar, preparar, disparar, controlar o volar un cohete y cumplir una misión o requisito específico. Aquellos que solo consideran los aspectos teóricos y en realidad no construyen ni operan cohetes / misiles se denominan entusiastas de cohetes. Estas personas a veces piensan que la ciencia de los cohetes es fácil, porque rara vez experimentaron pararse junto a un motor de cohete real de tamaño completo, sabiendo que podría explotar en cualquier momento.

Por lo tanto, la parte de ingeniería es la más difícil: cómo mantener un enorme proceso de energía de forma segura y controlable con densidades de energía tan altas como las de las explosiones. Esto a veces requiere el conocimiento de al menos tres idiomas, como inglés, ruso y alemán. La ciencia espacial tiende a variar según las soluciones técnicas utilizadas para problemas prácticos a lo largo de la historia. Los motores de cohetes rusos pueden ser completamente diferentes a los motores americanos o europeos, debido a las diferentes soluciones utilizadas.

A medida que la tecnología avanza, cada vez hay más información disponible. Hacer un seguimiento de todo esto es difícil, y saber qué soluciones podrían funcionar mejor es imposible sin prueba (y error). Por eso es tan difícil, porque se necesita conocimiento, tiempo, experiencia, trabajo en equipo y dinero para pagar todo eso.

Answer 19

Comenzando desde cero, Space X consiguió un cohete en órbita baja en el cuarto intento. Es definitivamente difícil, pero todos los problemas técnicos son solucionables. Este rápido éxito fue inimaginable en los años 60.

Cuando mi padre trabajó para Lockheed en el programa espacial en Vandenberg, no tenían idea de qué tipo de problemas técnicos enfrentarían y fallaron mucho en aprender con qué estaban tratando. Hay una serie de problemas difíciles, la mayoría de ellos relacionados con las enormes fuerzas que trabajan en el despegue. Si una nave espacial va a fallar, probablemente estará alrededor de la primera o al comienzo de la segunda etapa. Estos motores son los más potentes de la tierra.

Usted tiene frío extremo en una mano (oxígeno líquido) y calor extremo (la explosión del cohete) en la otra. Puede explotar. Además de eso, todo está tratando de separarse y someterse a varias fuerzas g al mismo tiempo. Hay muchas cosas que pueden salir mal en esas circunstancias. Ah, y tienes que dirigir la cosa también.

Todos esos problemas se conocen ahora y, si bien son desafíos técnicos formidables, ha habido muchos programas espaciales exitosos a lo largo de los años.

Lo que es diferente ahora es Space X. Están mostrando al resto del mundo cómo hacer viajes espaciales de manera mucho más económica. En particular, ahora pueden aterrizar la primera etapa y reutilizar los motores, lo que genera grandes ahorros. El viaje espacial ha sido prohibitivamente caro porque las naves espaciales han sido de un solo uso con la excepción del transbordador espacial, que necesitaba un nuevo cohete cada vez.

Answer 20

Bueno, déjame contarte un poco sobre los aviones de todos los días porque creo que esto explicaría por qué la ciencia espacial es difícil para mí. Ya sabes, como KLM, Emiratos Árabes Unidos, United Airlines. 737 Boeings y whatevers.

Antes de dejar que un avión salga, los trabajadores miden la cantidad de combustible que tiene el avión y lo llenan de acuerdo con su destino. Generalmente no llenan el tanque hasta el final.

¿Por qué?

Debido a que cuando un avión está aterrizando con demasiado combustible, ese peso adicional del combustible lo hace por lo que se necesita mucha más energía para DETENER al avión que a un avión que esté lleno con suficiente combustible y un poco más por si acaso. (Inercia y todo eso) Demasiado peso puede significar un aterrizaje más duro donde podría incurrir en daños estructurales. De hecho, cuando los aviones tienen que hacer aterrizajes de emergencia, estos aviones DUMP FUEL para minimizar la posibilidad de daños estructurales al aterrizar.

Personalmente, no creo que los conceptos subyacentes y las matemáticas detrás de la ciencia espacial sean difíciles. Por otra parte, las matemáticas y la física siempre han sido mis pasiones. (Fui una Olimpiada de física y un matemático en la escuela secundaria). Lo que hace que la ciencia espacial sea tan difícil es lo que hace que prácticamente todos los trabajos de ingeniería sean tan difíciles. Está prestando atención a los detalles más pequeños. Se está preparando para lo inesperado y al mismo tiempo presta atención a las limitaciones del mundo real, como el tiempo, el presupuesto y los recursos. Ahora amplifica eso por un millón porque es ESPACIO. Más está en juego. Está trabajando en un proyecto multimillonario (incluso miles de millones) y el error más pequeño puede perder millones de dólares, costarle empleos a las personas y potencialmente costar vidas.