Calculadora de la ecuación del cohete

La ecuación del cohete de Tsiolkovski relaciona el cambio de velocidad que puede lograr un vehículo con su rendimiento de escape y su relación de masas. El delta-v ideal es la velocidad efectiva de escape multiplicada por el logaritmo natural del cociente entre la masa inicial y la final. Cuando el rendimiento del motor se expresa como impulso específico en segundos, la velocidad efectiva de escape es el impulso específico multiplicado por la gravedad estándar, 9.80665 metros por segundo al cuadrado. La masa inicial, también llamada masa húmeda, incluye la estructura del vehículo, la carga útil, los motores y el propelente utilizable al inicio de una combustión. La masa final es lo que queda al consumir ese propelente. Su cociente es adimensional. Como el logaritmo crece lentamente, obtener más delta-v exige fracciones de propelente cada vez mayores, salvo que mejore el impulso específico. Esta relación exponencial es una de las restricciones fundamentales del diseño de lanzadores y naves espaciales. El impulso específico mide la eficiencia con la que un motor de cohete utiliza el propelente. Los motores químicos pueden ir desde unos 200 segundos en ciertos motores sólidos hasta más de 450 segundos en motores de hidrógeno de alto rendimiento. La propulsión eléctrica puede alcanzar miles de segundos, pero genera mucho menos empuje. La ecuación considera constante el impulso específico durante la combustión, aunque el rendimiento real puede cambiar con las condiciones de la cámara, la proporción de mezcla, la presión ambiente y el ajuste de potencia. El delta-v mostrado es un presupuesto ideal, no una predicción directa de la velocidad de la misión. Un lanzamiento real pierde delta-v por gravedad, resistencia aerodinámica, guiado, transitorios del motor, propelente residual y presión atmosférica. Las maniobras orbitales también pueden requerir cambios de plano, márgenes de encuentro, control de actitud y reservas. Los ingenieros añaden estas pérdidas y márgenes a los requisitos de la misión antes de dimensionar el propelente. Esta calculadora también indica la masa de propelente y su fracción. La masa de propelente es la masa inicial menos la final, y su fracción es esa diferencia dividida entre la masa inicial. El modelo sirve para comparar opciones de propulsión, revisar conceptos de misión, estudiar etapas y entender el valor de reducir la masa seca. En un cohete multietapa, aplica la ecuación a cada etapa con sus masas e impulso específico y suma los valores de delta-v. El diseño detallado debe recurrir a simulaciones de trayectoria y datos de motor verificados, en vez de depender únicamente de este resultado idealizado.