Un foguete espacial é unha máquina que, utilizando un motor de combustión, produce a enerxía cinética necesaria para a expansión dos gases, que son lanzados a través dun tubo propulsor (chamada propulsión por reacción). Por extensión, o vehículo, xeralmente espacial, que presenta motor de propulsión deste tipo é denominado foguete ou mísil. Normalmente, o seu obxectivo é enviar artefactos (especialmente satélites artificiais e sondas espaciais) ou espazonaves e seres humanos ao espazo.
Un foguete está formado por unha estrutura, un motor de propulsión por reacción e unha carga útil. A estrutura serve para abrigar os tanques de propelente e oxidante e a carga útil. Chámase tamén de "foguete" o motor de propulsión só.
A orixe do foguete é probabelmente oriental. A primeira noticia que se ten dado do seu uso é do ano 1232, na China, onde foi inventada a pólvora.
Existen relatos do uso de foguetes chamados frechas de fogo voadoras no século XIII, na defensa da capital da provincia chinesa de Henan.
Os foguetes foron introducidos na Europa polos árabes.
Durante os séculos XV e XVI foi utilizado como arma incendiaria. Posteriormente, co perfeccionamento da artillaría, o foguete bélico desapareceu até ao século XIX, e foi utilizado novamente durante as Guerras napoleónicas.
Os foguetes do coronel inglés Willian Congreve foron usados na España durante o sitio de Cádiz (1810), na primeira guerra Carlista (1833 - 1840) e durante a guerra de Marrocos(1860).
Os foguetes construídos por Goddard, aínda que pequenos, xa tiñan todos os principios dos modernos foguetes, como orientación por xiroscopios, por exemplo.
Lanzamento de foguete Bumper 2 polos EUA en xullo de 1950 en Cabo Canaveral. Este foguete era unha V-2 adaptada.
Os alemáns, liderados por Wernher von Braun, desenvolveron durante a segunda guerra mundial os foguetes V-1 e V-2 (A-4 na terminoloxía alemá), que foron a base para as indagacións sobre foguetes dos EUA e da URSS na posguerra. Ambas as bombas nazis, usadas para bombardear París e Londres no final da guerra, poden ser máis ben definidas como mísiles. En rigor, a V-1 non chega a ser un foguete, senón mais ben un mísil que voa como un avión a reacción.
Foguete Saturno V sendo lanzado
Inicialmente foron desenvolvidos foguetes especificamente destinados para uso militar, normalmente coñecidos como mísiles balísticos intercontinentais. Os programas espaciais que os estadounidenses e os rusos puxeron en marcha baseáranse en foguetes proxectados con finalidades propias para a astronáutica, derivados destes foguetes de uso militar. Particularmente os foguetes usados no programa espacial soviético eran derivados do R.7, mísil balístico, que acabou sendo usado para lanzar as misións do Programa Sputnik.
Destacan, polo lado estadounidense, o Astrobee, o Vanguard, o Redstone, o Atlas, o Agena, o Thor-Agena, o Atlas-Centauro, a serie Delta, os Titáns e Saturno (entre os cales o Saturno V - o maior foguete de todos os tempos, que tornou posíbel o programa Apollo ), e, polo lado soviético, os foguetes designados polas letras A, B, C, D e G (estes dous últimos tiveron un papel semellante aos Saturnos estadounidenses), denominados Proton.
Outros países que construíron foguetes, nun programa espacial propio, son Francia, o Reino Unido (que o abandonou), e a China, o Xapón e a India, así como o consorcio europeo que constituíu a Axencia Espacial Europea (ESA) que construíu e lanzou o foguete Ariane.
Principio de funcionamento
Motor de foguetePrincipio de funcionamento do motor de foguete: os gases expelidos pola tobeira provocan un movemento para arriba por reacción
O principio de funcionamento do motor de foguete baséase na terceira lei de Newton, a lei da acción e reacción, que di que "a toda acción corresponde unha reacción, coa mesma intensidade, mesma dirección e sentido contrario".
Imaxinemos unha cámara pechada onde exista un gas en combustión. A queima do gas irá producir presión en todas as direccións. A cámara non se moverá en ningunha dirección pois as forzas nas paredes opostas da cámara anularanse.
Se introducirmos unha tobeira na cámara, onde os gases poidan escapar, haberá un desequilibrio. A presión exercida nas paredes laterais opostas continuará non producindo forza, pois a presión dun lado anulará a do outro. Xa a presión exercida na parte superior da cámara producirá pulo, pois non hai presión no lado de baixo (onde está a tobeira).
Así, o foguete deslocarase para arriba por reacción á presión exercida polos gases en combustión na cámara de combustión do motor. Por isto este tipo de motor é chamado de propulsión por reacción.
Como no espazo exterior non hai osíxeno para queimar co combustíbel, o foguete debe levar almacenado en tanques non só o propelente (combustíbel), mais tamén o oxidante (comburente).
A magnitude do empuxe producido (expresión que designa a forza producida polo motor de foguete) depende da masa e da velocidade dos gases expelidos pola tobeira. Logo, canto maior sexa a temperatura dos gases expelidos, maior o pulo. Así, xorde o problema de protexer a cámara de combustión e a tobeira das altas temperaturas producidas pola combustión. Unha maneira enxeñosa de facer isto é usar un fino chorro do propio propelente usado polo foguete nas paredes do motor, para formar un illante térmico e refrixerar o motor.
Canto ao tipo de combustíbel usado, existen dous tipos de foguete:
Foguete de combustíbel líquido - en que o propelente e o oxidante están almacenados en tanques fóra da cámara de combustión e son bombeados e mesturados na cámara onde entran en combustión;
Foguete de combustíbel sólido - en que ambos, propelente e oxidante, están xa mesturados na cámara de combustión en estado sólido.
Canto ao número de etapas, un foguete pode ser:
Foguete dunha etapa - neste caso o foguete é "monolítico";
Foguete de múltiples etapas - posúe múltiples etapas que van queimando en secuencia e sendo descartados cando o combustíbel acaba, permitindo aumentar a capacidade de carga do foguete.
O foguete convencional deberá pasar por algúns avances nos próximos anos, aínda que deba ser o maior responsábel, por moito tempo, polo envío de astronautas e satélites artificiais ao espazo.
A adopción de vehículos reutilizábeis, como o Ómnibus Espacial (en Portugal: Vaivém Espacial) da Nasa, debe ampliarse. Os Ómnibus Espaciais engalan como un foguete convencional, mais póusanse como avións, grazas á súa aerodinámica especial.
Un motor revolucionario, que pode facer avanzar a tecnoloxía astronáutica, é o motor Scramjet, capaz de atinxir velocidades hipersónicas de até 15 veces a velocidade do son. O motor Scramjet non posúe partes móbeis, e obtén a compresión necesaria para a combustión polo ar que entra pola fronte, impulsado pola propia velocidade do vehículo no ar. A Nasa testou con éxito un motor deste tipo en 2004. O foguete, chamado X-43A, foi levado á altitude de 12.000 m por un avión B-52, e lanzado na punta dun foguete Pegasus a altitude de 33000 m. El atinxiu a velocidade récord de 11000 Km/h.
Outra posibilidade de avance na tecnoloxía de motores de foguetes é o uso de propulsión nuclear, en que un reactor nuclear quenta un gas producindo un chorro que é usado para producir empuxo. Ou aínda a idea de construír un foguete en forma de vela, que é acelerado polo vento solar, o que permitiría maior velocidade e viaxes a distancias maiores.
