Subir de frente es complicado. Se necesita mucha energía. Para aquellos de nosotros que disfrutamos del senderismo, el ciclismo o correr, las colinas son la pesadilla de nuestra existencia. Las colinas nos quitan fuerza y velocidad y requieren más esfuerzo del que muchas veces queremos hacer.
Los cohetes son la definición definitiva de ascenso vertical: suben rápido. Necesitan mucha energía bruta y la necesitan ahora. Curiosamente, sin embargo, la encarnación moderna de los cohetes reutilizables ha vuelto al mismo combustible básico que utiliza el cuerpo humano: los hidrocarburos. Por supuesto, los enormes cohetes de SpaceX y Blue Origin no utilizan azúcar, carbohidratos ni grasas, pero sí el hidrocarburo más simple, el metano: un átomo de carbono con cuatro átomos de hidrógeno a su alrededor, CH₄.
Una molécula de metano consta de un átomo de carbono rodeado por cuatro átomos de hidrógeno. Christine Miller/Wikimedia Commons, CC BI-SA
Como físico químico, tengo que investigar cómo las moléculas producen y absorben energía. He visto cómo diferentes productos químicos tienen diferentes ventajas y desventajas para diferentes aplicaciones energéticas.
Orquestar fortalezas y debilidades es como cómo diferentes jugadas en el fútbol logran el mismo objetivo de llevar el balón al campo, pero lo hacen con diferentes enfoques. Ninguno es perfecto y algunos son más espectaculares que otros.
Un tipo diferente de combustible
El uso de metano como componente del combustible para cohetes es diferente del utilizado durante el programa Apolo o en los anteriores cohetes espaciales tripulados e incluso en los motores principales de los transbordadores espaciales. En todos estos cohetes, el hidrógeno era el combustible principal.
En los términos más simples, el hidrógeno en forma de H₂ reacciona con el oxígeno (O₂, el mismo material que se respira) para producir agua y grandes cantidades de energía. El hidrógeno en sí es ligero y esta reacción es increíblemente eficiente. La relación potencia-peso de dicho combustible es astronómica y elimina masa de la superficie de nuestro planeta muy bien y rápidamente.
Sin embargo, el H₂ no es una panacea y probablemente tenga más desventajas que ventajas. Debido a que son tan pequeñas, las moléculas de hidrógeno pueden penetrar las paredes de la mayoría de los tanques de combustible. Para evitar esto, se necesitan materiales especiales: materiales costosos.
Para solucionar este problema, el hidrógeno es líquido. Pero para hacer eso, primero debe enfriarse a temperaturas que congelarían las plumas de los pingüinos: -400 grados Fahrenheit (menos 250 grados Celsius). Nuevamente, este proceso es costoso.
Luego se necesita algún tiempo para llenar los tanques del cohete que contienen el hidrógeno líquido. Tienes que hacer esto lentamente para que la forma líquida no obstruya ni ensucie las líneas de combustible, y también es costoso.
Para combatir estos problemas, SpaceX y Blue Origin optaron por metano en lugar de hidrógeno líquido en sus cohetes Starship y New Glenn. Si bien el metano todavía es líquido y debe estar frío para lograrlo, enfriarlo a -260 F (menos 162 grados C) es mucho más barato que -400, que sería necesario para el H₂.
Las moléculas de metano también son mucho más grandes que las de hidrógeno y miden más del doble de sus puntos más externos. Por lo tanto, no pasa por tanques de almacenamiento ni líneas de combustible como el H₂. Como resultado, el metano se puede transportar y llenar en tanques de manera mucho más fácil y rápida. Entonces, dado que el metano no es tan propenso a sufrir fugas y se almacena mejor, todo el cohete se puede reutilizar; lo que hace que todo el proceso de lanzamiento sea más barato en general.
Metano: para cohetes, pero no sólo para cohetes
Entonces el metano es más barato y reutilizable, pero ¿es de algún modo más seguro que el hidrógeno líquido?
Bueno, el 28 de mayo de 2026, la gente de Blue Origin descubrió cuán explosivo puede ser el metano. Aunque aún no se ha informado la causa, el metano en los tanques de alguna manera se encendió, lo que provocó una explosión épica que se vio a decenas de kilómetros de distancia de la plataforma de lanzamiento.
Un cohete Blue Origin explotó en la plataforma durante un incendio de prueba el 28 de mayo de 2026.
Sí, un cohete de metano puede lanzar astronautas al cielo de maneras que parecen mágicas, pero si algo sale mal, el metano sigue burbujeando de una manera muy destructiva.
La reacción de los hidrocarburos es en realidad el mismo tipo de explosión que impulsa los automóviles. La diferencia es que la explosión en el cilindro del motor del automóvil pone en movimiento el pistón. En los automóviles, la explosión de octano, un hidrocarburo ocho veces mayor que el metano, se dirige con un propósito, creando lo que los físico-químicos como yo llamamos trabajo. El calor es simplemente lo mismo que el trabajo, pero va en direcciones aleatorias y no realiza ninguna tarea deseada.
Golpear el balón a través de los postes es como un trabajo, mientras que fallar el balón es como calor. Entonces, el metano del cohete dirigido a través de la boquilla funciona para enviar la nave al cielo. Si no se dirige, la reacción de los hidrocarburos produce calor en forma de explosión que deshace años de planificación de Jeff Bezos.
Este tipo de accidente es relativamente común en la industria de cohetes, ya que SpaceX ha tenido una buena cantidad de explosiones. Sincronizar todas las piezas correctas es un desafío, pero décadas de vuelos espaciales exitosos indican que se trata de un problema superable.
La reacción de los hidrocarburos con el oxígeno en los motores de los automóviles o incluso en los cohetes es, en cierto modo, la misma química que la que realizan los cuerpos humanos en el metabolismo. Algunos hidrocarburos, como el azúcar o los carbohidratos, pero no el metano de los cohetes ni el octano de los automóviles, reaccionan con el oxígeno que se respira para producir dióxido de carbono y agua. Tu cuerpo simplemente realiza esta reacción lentamente y en cada célula, en todas partes, calentándote.
El cohete, sin embargo, funciona gracias a una reacción entre metano y oxígeno en un punto de la boquilla. La energía se concentra y canaliza para lanzar la nave al espacio, a menos, por supuesto, que explote en una bola de fuego incontrolada.
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