Cohete multietapa

La segunda etapa de un cohete Minuteman III.

Un cohete multietapa (o multi-etapa) es un cohete que usa dos o más etapas, cada una de las cuales posee sus propios motores y propelente. Las etapas tándem o en serie se montan sobre otras etapas, mientras que las etapas paralelas se enganchan en los costados de otras etapas. El resultado son dos o más cohetes uno sobre el otro o uno junto al otro. En conjunto a estos se les denomina a veces una lanzadera espacial. Son bastante comunes las de dos etapas, aunque se han lanzado con éxito cohetes con cinco etapas. Soltando las etapas cuando se les ha agotado el propelente se consigue que la masa de lo que queda del cohete disminuya. Esta estadificación permite que el empuje de las etapas restantes lo aceleran hasta su velocidad y altura final con mayor facilidad.

En los esquemas de estadificación tándem o en serie, la primera etapa queda en la base y suele ser la más grande, la segunda etapa y las etapas superiores siguientes, que van encima, suelen ser de tamaño inferior. En los esquemas de estadificación paralelos se usan propulsores sólidos o líquidos para ayudar al despegue. A estos se les suele conocer como "etapa 0". En el caso típico, la primera etapa y los propulsores propulsan todo el cohete hacia arriba. Cuando se le agota el combustible a los propulsores, estos se desprenden del resto del cohete (normalmente con algún tipo de pequeñas cargas explosivas) y caen a la tierra. Entonces la primera etapa impulsa el cohete hasta que también se agota y cae. Es entonces cuando un pequeño cohete, con la segunda etapa de base, se enciende. Este proceso, conocido en los círculos de cohetería como estadificación, es repetido hasta que el motor de la última etapa termina con su combustible.

En algunos casos con estadificación en serie, la etapa superior se enciende antes de la separación- el anillo que hay entre etapas está diseñado con esto en mente, y el empuje se usa para ayudar a separar los dos vehículos. A esto se le conoce como " fire in the hole".

Ventajas

La principal razón para usar cohetes multi-etapa y propulsores es que una vez se agota el carburante, la estructura y el espacio que lo contiene, y los motores mismos quedan sin uso, solo añaden peso muerto al vehículo que ralentiza su posterior aceleración. Desprendiéndose de las etapas que ya no son útiles se aligera el cohete. El empuje de las etapas posteriores es capaz de proporcionar más aceleración de la que proporcionaría si las etapas iniciales siguieran pegadas, o de la que un único cohete grande sería capaz de lograr. Cuando se suelta una etapa, el resto del cohete sigue viajando a una velocidad cercana a la que viajaba el cohete cuando la etapa se apagó. Esto significa que en total necesita menos combustible para alcanzar una velocidad y/o altitud dada/s.

Una ventaja más es que cada etapa puede usar diferentes tipos de motores afinados para sus condiciones operativas particulares. Así los motores de las etapas inferiores están diseñados para su uso a presión atmosférica, mientras que las etapas superiores pueden usar motores preparados para condiciones cercanas al vacío. Las etapas inferiores tienden a requerir más estructura que las superiores porque necesitan soportar su propio peso más el de las etapas superiores. Optimizar la estructura de cada etapa disminuye el peso total del vehículo y proporciona más ventaja.