¿Cómo avanza un cohete en el vacío?
La respuesta corta
Un cohete no necesita aire: expulsa gases hacia atrás a varios kilómetros por segundo y, por la tercera ley de Newton, los gases lo empujan hacia adelante. En el vacío rinde incluso más: el motor RS-25 de la NASA da unos 2279 kN de empuje en vacío contra 1859 kN al nivel del mar.
El cohete empuja sus propios gases
La intuición dice que para avanzar hay que empujar contra algo: el nadador contra el agua, el auto contra el asfalto. Un cohete también empuja contra algo, pero ese algo lo lleva adentro. La NASA lo define en su forma más simple como una cámara con gas a presión y una abertura en un extremo: el gas sale por la abertura y, al salir, empuja al cohete en la dirección contraria.[1]
El ejemplo de la NASA es un globo inflado que se suelta sin atar. Adentro, el aire aprieta las paredes de goma en todas direcciones y, mientras el globo está cerrado, esas fuerzas se compensan. Al abrir la boca, en ese lado ya no hay pared que empujar, pero en el lado opuesto sí: esa fuerza sin compensar lleva el globo hacia adelante.[1] Es la tercera ley de Newton: el cohete empuja los gases hacia atrás y los gases empujan al cohete hacia adelante, con la misma fuerza.
Adentro de la cámara, el gas a presión empuja todas las paredes. Las fuerzas hacia arriba y hacia abajo se anulan. Atrás, por la tobera, el gas sale y no encuentra pared; adelante sí la encuentra. Esa diferencia es el empuje. No interviene el aire de afuera.
En un motor real, la presión no viene de un globo sino de quemar combustible con un oxidante, por ejemplo hidrógeno con oxígeno líquido. Los dos van en tanques a bordo, así que el cohete no necesita el oxígeno del aire para la combustión.[2] Los gases calientes salen por la tobera a varios kilómetros por segundo: en el RS-25, el motor del Space Launch System, la velocidad de salida equivalente es de unos 4,4 km/s (se deduce de su impulso específico en vacío, 452,3 segundos).[3]
En el vacío empuja más
La NASA escribe el empuje de un cohete así: F = ṁ·Ve + Ae·(pe − p0).[2] El primer término es la masa de gas que sale por segundo (ṁ) por su velocidad de salida (Ve). El segundo depende de la diferencia entre la presión del gas en la boca de la tobera (pe) y la presión del aire de afuera (p0), multiplicada por el área de la boca (Ae).
El aire de afuera no aparece sumando: aparece restando. Al nivel del mar, la atmósfera aprieta contra la salida de la tobera y le quita fuerza al motor. En el espacio, p0 vale cero y ese término crece. Por eso la NASA explica a los docentes que los cohetes “funcionan mejor en el espacio que en el aire”.[1]
Los datos del fabricante lo confirman con un motor real.
| Dónde funciona | Empuje (lbf) | Empuje (kN) |
|---|---|---|
| Nivel del mar | 418 000 | 1859 |
| Vacío | 512 300 | 2279 |
| Diferencia | +94 300 | +23 % |
Fuente: Ficha técnica de L3Harris/Aerojet Rocketdyne. Conversión de libras-fuerza a kilonewtons: cuenta propia.
Es el mismo motor, con el mismo combustible y el mismo caudal. La única diferencia es que en el vacío no hay aire que frene la salida del gas.[3]
Cómo lo sabemos
El razonamiento viene de las leyes de Newton, del siglo XVII, pero la duda sobre si un cohete funcionaría fuera de la atmósfera se resolvió con experimentos. El físico estadounidense Robert Goddard hizo la prueba en la Universidad Clark, en Massachusetts. En 1915 probó, con un ensayo estático, que un cohete produce empuje en el vacío.[5] En 1916 usó un tubo circular del que había sacado el aire para comparar el rendimiento del cohete en vacío y en aire. El archivo de Clark conserva la foto con su leyenda: el aparato servía para “demostrar que la eficiencia del cohete es mayor en el vacío que en el aire”.[4] Los resultados salieron publicados por la Institución Smithsonian en 1919, en A Method of Reaching Extreme Altitudes.
Hoy se prueba en grande: la foto de este artículo muestra una etapa Centaur dentro de una cámara de vacío de la NASA, en 1969. Y la prueba más directa es cada nave que maniobra en órbita: frena, acelera y gira disparando gases, sin aire alrededor.
La incertidumbre acá no está en el principio, sino en los detalles de cada motor: la tobera se diseña para una presión exterior determinada, y fuera de esa condición el motor pierde algo de rendimiento.[2]
“Necesita algo contra qué empujar”: el error de 1920
La idea de que un cohete necesita aire es vieja y llegó a la prensa. El 13 de enero de 1920, un editorial del New York Times se burló de Goddard: dijo que parecía no conocer “la relación entre acción y reacción” ni “la necesidad de tener algo mejor que el vacío contra lo cual reaccionar”.[6] Es exactamente al revés: el cohete reacciona contra su propio gas, no contra el aire.
El 17 de julio de 1969, un día después del lanzamiento del Apolo 11 hacia la Luna, el diario publicó una corrección: “está definitivamente establecido que un cohete puede funcionar en el vacío tanto como en la atmósfera”.[6] En esos 49 años se había pasado del primer cohete de combustible líquido de Goddard, que el 16 de marzo de 1926 voló 4,2 segundos y subió 12,5 metros, a un viaje a la Luna.[5]
Otras preguntas
¿Un cohete necesita oxígeno del aire para quemar el combustible?
No. Lleva su propio oxidante a bordo, por ejemplo oxígeno líquido en un tanque aparte. Por eso puede quemar combustible y producir empuje donde no hay aire, a diferencia de un motor de avión.
¿Por qué un cohete funciona mejor en el espacio?
Porque afuera de la tobera no hay aire que frene la salida de los gases. En la ecuación del empuje, la presión exterior resta; en el vacío vale cero y el motor da más fuerza: el RS-25 gana cerca de un 23 %.
¿Cómo frena o gira una nave en el espacio?
Con el mismo principio: dispara gases en la dirección contraria a la que quiere moverse. Para frenar, apunta el motor hacia adelante; para girar, usa propulsores pequeños a los costados.
¿El New York Times dijo que los cohetes no podían funcionar en el espacio?
Sí. Un editorial del 13 de enero de 1920 acusó a Robert Goddard de no entender que hacía falta algo mejor que el vacío contra lo cual empujar. El diario se corrigió el 17 de julio de 1969, el día después del lanzamiento del Apolo 11.
Fuentes
- NASA Glenn Research Center. Rocket Principles . NASA, Rockets: A Teacher's Guide. primaria Un cohete es una cámara con gas a presión y una abertura; responde a la tercera ley y funciona mejor en el espacio que en el aire.
- NASA Glenn Research Center. Rocket Thrust Equation . Beginner's Guide to Aeronautics. primaria Ecuación del empuje F = ṁVe + Ae(pe − p0); el oxidante va a bordo, por eso hay empuje en el vacío.
- L3Harris / Aerojet Rocketdyne. RS-25 Engine (ficha técnica) . Ficha técnica del fabricante (2024). primaria Empuje máximo: 418 000 lb al nivel del mar y 512 300 lb en vacío; impulso específico en vacío, 452,3 s.
- Clark University Archives. R.H. Goddard with circular vacuum tube used to prove rocket efficiency greater in vacuum than in air, 1916 . The Goddard Rocket Researches: A Photographic Record (1916). primaria Foto y leyenda del tubo de vacío con que Goddard mostró que el cohete rinde más en vacío que en aire.
- NASA Earth Observatory. Robert Goddard . NASA Science. Goddard probó en 1915, con un ensayo estático, que un cohete funciona en el vacío; primer vuelo con combustible líquido, 16 de marzo de 1926.
- Gruntman M. Robert H. Goddard and The New York Times . Astronautics Now (Universidad del Sur de California), basado en Blazing the Trail, AIAA 2004. Texto del editorial del 13 de enero de 1920 y de la corrección del 17 de julio de 1969.
Publicado el 30 de septiembre de 2026. Revisado contra las fuentes el . ¿Ves un error? Avísanos.
Para seguir mirando
¿Es verdad que en el espacio no hay gravedad?
No es verdad: a 400 km de altura, donde orbita la Estación Espacial Internacional, la gravedad de la Tierra es casi el 90 % de la que hay en la superficie. Los astronautas flotan porque están en caída libre: caen hacia la Tierra junto con la nave, a tanta velocidad que nunca llegan al suelo.
¿Cuánto se tarda en llegar a la Luna?
Una nave tripulada tarda unos 3 días: el Apolo 11 despegó el 16 de julio de 1969 y entró en órbita lunar 75 horas y 50 minutos después. Según la ruta, el viaje va de 9 horas (la sonda New Horizons, que no frenó) a casi 14 meses (SMART-1, con motor iónico).
¿Qué pasaría si estuvieras en el espacio sin traje?
Una persona expuesta al vacío conserva la conciencia unos 9 a 11 segundos y podría sobrevivir si la represurizan en 60 a 90 segundos, según los experimentos con animales que resumió NASA. Después el corazón se detiene; no explotaría ni se congelaría al instante.
¿A cuántos kilómetros está el horizonte?
Para una persona de pie a la orilla del mar, con los ojos a 1,7 m de altura, el horizonte está a unos 4,7 km en línea recta, y a unos 5 km si se cuenta la curvatura normal de la luz en el aire. La distancia crece con la raíz cuadrada de la altura: a 100 m ya son unos 36 a 39 km.
¿Por qué cambia el sonido de la sirena al pasar?
Por el efecto Doppler: mientras la ambulancia se acerca, cada onda de sonido sale un poco más cerca de ti que la anterior, las ondas llegan más juntas y el tono sube; al alejarse, llegan más separadas y baja. A 100 km/h, el salto entre ambos tonos es de casi 3 semitonos.
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¿Por qué el agua hierve a menos temperatura en la altura?
El agua hierve a menos temperatura en la altura porque la presión del aire es menor: pierde alrededor de 1 °C cada 300 metros, así que a 3.000 m hierve a unos 90 °C y en la cima del Everest, con la presión medida allí en 1981, a unos 72 °C.