Si escapar del pozo de gravedad de la Tierra permite que una nave viaje de manera más eficiente en el espacio interplanetario, ¿se aplicaría lo mismo al espacio interestelar?

No se trata exactamente de poder viajar de manera más eficiente. De hecho, la forma más eficiente de acelerar es utilizar la gravedad del planeta a su favor en una maniobra de impulso de gravedad (o tirachinas) donde permita que la gravedad del planeta lo impulse en lugar de gastar combustible. Una vez que esté completamente fuera del pozo de gravedad y lejos de cualquier otro pozo de gravedad práctico que pueda usar, ha perdido la oportunidad de aprovecharlo.

Lo clave que realmente le está dando un impulso en la eficiencia es estar fuera de la atmósfera del planeta. Una vez que esté libre de arrastre, no perderá impulso y podrá avanzar casi indefinidamente.

Si ya ha logrado alcanzar la velocidad de escape para el sol (lo cual no es una hazaña, por cierto), realmente no verá un aumento notable en su eficiencia. De hecho, dependiendo de lo que necesite hacer, es posible que vea una gran caída en la eficiencia. Cambiar de dirección o reducir la velocidad ahora significará que necesita gastar una tonelada de combustible cancelando parte de su velocidad actual, mientras que estar en una órbita dentro del sistema solar significa que potencialmente puede usar pozos de gravedad locales para hacer el trabajo por usted si eres capaz de cronometrarlo correctamente.

El escape solar es un animal diferente al escape planetario. Si bien son vagamente similares en términos de la necesidad de alcanzar la velocidad de escape, viajar más allá de la heliopausa es diferente debido a la escala, no debido a la eficiencia.

Si está hablando estrictamente del delta-v (el término de la ciencia de cohetes para el costo de la energía para moverse de una órbita a otra, y todos los movimientos son esencialmente movimientos orbitales, incluso si son órbitas del núcleo galáctico), el más grande ganancia en “eficiencia” viene de alcanzar la órbita. Allí, la falta de resistencia del aire permite pequeños empujes como los de los accionamientos iónicos (medidos en mili-newtons) para construir gradualmente a velocidades muy altas.

Actualmente, los motores de cohete más eficientes tienen empujes muy pequeños, insuficientes para alcanzar la órbita planetaria. Los motores que tenemos que tienen suficiente empuje son muy ineficientes. Esto se debe a la relación entre la velocidad de escape del cohete y la masa de escape y la masa del recipiente. El nombre de la eficiencia del cohete se llama impulso específico.

Viajar entre cuerpos planetarios distantes en el sistema solar, siempre que no aterrice en ningún planeta, requiere cantidades relativamente pequeñas de Delta-v, pero grandes cantidades de tiempo, a veces décadas. Lo mismo es cierto para viajar a otros sistemas estelares, pero la escala de tiempo va a eones, no a décadas, porque las distancias aumentan, astronómicamente. La distancia a Plutón es de aproximadamente 5 horas de luz, o aproximadamente 6 mil millones de km. Las distancias a otros sistemas estelares están en años luz . El más cercano es Proxima Centauri a 4.2 años luz, o 39 mil millones de km.

Podemos construir hoy cohetes que sean lo suficientemente eficientes como para alcanzar otras estrellas, pero con la tecnología actual, pasará un tiempo geológico antes de que lleguen a ellas. Necesitaremos nuevas tecnologías que tengan eficiencia y empuje para alcanzar otras estrellas en la vida de nuestros hijos o, más probablemente, de nuestros nietos.

Es necesario escapar del pozo de gravedad de la Tierra, punto, para viajar a través del espacio interplanetario, y del mismo modo, escapar del pozo de gravedad del sol es necesario para viajar a través del espacio interestelar. Sin embargo, ninguna de estas cosas tiene mucho que ver con la eficiencia. Para ir a lugares de manera eficiente , necesita escapar de la atmósfera terrestre , pero la atmósfera se desvanece mucho antes de que la gravedad lo haga.