El impulso específico (Isp) es la forma estándar en que los ingenieros de cohetes miden cuán eficientemente un motor convierte el propelente en empuje. Esta calculadora obtiene el Isp a partir del empuje y el flujo másico, convierte entre Isp y velocidad de escape, y despeja una variable faltante cuando solo tienes especificaciones parciales.
Cómo funciona el impulso específico
El impulso específico se define como Isp = F / (ṁ × g₀), donde F es el empuje en newtons, ṁ es el flujo másico del propelente en kg/s, y g₀ = 9.80665 m/s² es la gravedad estándar. A pesar del término g₀, el Isp no trata de cómo se comporta el motor bajo la gravedad —g₀ es simplemente la constante que hace que las unidades resulten en segundos, una convención que permite a los ingenieros comparar motores usando un único número independiente de la gravedad.
El Isp equivale a la velocidad de escape dividida entre g₀ (Isp = ve / g₀), donde ve es la velocidad efectiva del escape que sale de la tobera. Ambos describen exactamente la misma eficiencia física —la ingeniería estadounidense tiende a citar el Isp en segundos, mientras que en contextos europeos y algunos científicos se cita ve directamente en m/s.
Por qué importa un Isp mayor
Según la ecuación del cohete, el cambio total de velocidad (delta-v) que puede lograr un vehículo crece con la velocidad de escape —así que un motor con mayor Isp alcanza el mismo delta-v cargando menos masa de propelente, o alcanza un delta-v mayor con la misma carga de propelente. Los cohetes químicos (querosene/LOX, hidrógeno/LOX, propelentes sólidos) típicamente entregan un Isp en el rango de 250–450 segundos porque están limitados por la energía liberada en una reacción química. La propulsión eléctrica —propulsores iónicos, propulsores de efecto Hall— puede superar los 3,000 segundos al usar campos eléctricos para acelerar el propelente a velocidades de escape mucho mayores, pero el empuje producido es mucho menor, lo que hace que la propulsión eléctrica sea adecuada para maniobras de larga duración y bajo empuje en lugar de para el lanzamiento.
Despejar una variable faltante
Como el Isp, el empuje y el flujo másico están relacionados por una sola ecuación, conocer dos cualesquiera te permite despejar el tercero —útil al comparar el Isp publicado de un motor contra un empuje objetivo para dimensionar el flujo de propelente requerido, o al calcular en sentido inverso el Isp a partir de datos de prueba de empuje y flujo medidos. Todas las entradas deben ser positivas; el empuje y el flujo másico se miden directamente, mientras que el Isp y la velocidad de escape siempre se derivan uno del otro mediante la constante de gravedad estándar.