¿Por qué los cohetes vuelan en el espacio?

La idea intuitiva de que un motor «se apoya» en el aire es falsa. Un cohete funciona expulsando masa: quema propelentes en la cámara de combustión, acelera los gases resultantes a través de una tobera y los lanza hacia atrás a varios kilómetros por segundo. La tercera ley de Newton establece que a esa acción corresponde una reacción igual y opuesta sobre el vehículo. Nada exterior interviene; el empuje se genera por completo dentro del motor, igual en la plataforma que a 400 km de altura.

Un motor a reacción de avión toma oxígeno de la atmósfera para quemar queroseno; por eso deja de funcionar en cuanto el aire escasea. El cohete evita ese límite transportando su propio oxidante, sea oxígeno líquido, tetróxido de nitrógeno o el perclorato de un propulsor sólido. Es una solución cara en masa, pues el oxidante suele pesar más que el combustible, pero es la única que permite encender un motor en el vacío o en la superficie de la Luna.

Contra lo que se suele pensar, el espacio mejora el rendimiento de un motor cohete. En la atmósfera, la presión exterior frena la expansión de los gases en la tobera y resta empuje; en el vacío esa presión desaparece y la misma cantidad de propelente produce más impulso. Por eso las etapas superiores usan toberas mucho más largas y anchas que las de la primera etapa, diseñadas para trabajar donde no hay aire. Además, sin resistencia aerodinámica, un pequeño impulso basta para cambiar de órbita, y los satélites pueden mantener su trayectoria durante años con motores diminutos.