Si la tierra gira a 1.675 km / hy gira alrededor del sol a 107.300 km / h. ¿Cómo podría cualquier transbordador espacial volar en el espacio exterior (donde no hay gravedad) y volver a la Tierra?

Estoy tratando de deconstruir la pregunta como se hizo, para determinar qué suposiciones erróneas están detrás de la falta de comprensión. Casi siempre, una cosa que no parece posible pero que sucede de todos modos, no es comprensible cuando una suposición oculta se interpone en el camino.

Voy a seguir con la física clásica newtoniana en esta respuesta.

Otras respuestas han señalado que su suposición de que no hay gravedad en el espacio no es precisa, pero veamos la suposición misma. Si la gravedad fuera la fuerza que uno siente al estar de pie en el suelo, uno podría asumir erróneamente que la ausencia de esa fuerza significa la ausencia de gravedad. Pero la gravedad es la fuerza que causa la caída y lo que sientes en el suelo es la resistencia a esa fuerza por parte de la tierra sólida. Sus brazos se sienten pesados ​​porque sus músculos resisten la gravedad, no porque la gravedad los jale. En ausencia de esa resistencia, o en ausencia de la resistencia del aire que siente un paracaidista, la caída es una aceleración constante que no se siente. ¡Una caída libre es terriblemente relajante!

Entonces, la gravedad se expresa como la aceleración en el vacío, el aumento constante de la velocidad de una masa como resultado de su proximidad a otra masa. Cuanto más lejos están las dos masas una de la otra, menos aceleración experimentan la una hacia la otra. Esta aceleración disminuye por el inverso del cuadrado de la distancia entre dos masas, pero siempre está presente en todas partes, aunque sea débil.

Como otros han notado, una masa puede caer en lugar de otra masa. Pueden extrañarse pero aún así experimentar la aceleración de la gravedad.

“Falling around” es lo que hizo posible la misión Rosetta de interceptar un cometa orbitando el sol. Rosetta fue guiada desde la Tierra para acercarse a Marte una vez, y a Júpiter tres veces, para ganar velocidad y redireccionamiento que no podrían alcanzar los motores de cohetes solos. El único disparo de cohete requerido era apuntar correctamente, ¡y la misión hizo un trabajo excelente! Sería exacto decir que Rosseta cayó de la Tierra al cometa a través de los campos gravitacionales de otros planetas, con un pequeño empujón por el lanzamiento de cohetes para obtener el camino correcto.

Ahora volvemos a otra suposición oculta en su pregunta, que solo la gravedad de la Tierra podría llevar una nave espacial a casa. Como se explicó anteriormente, si la nave espacial tuviera suficiente combustible para navegar por los campos gravitacionales de los otros planetas, podría llegar a casa.

Es justo pensar en términos de analogía entre el tránsito actual del sistema solar y el tránsito de los mares del siglo XVIII. Al igual que con las viejas naves recortadoras que agitan y vuelan el viento para recorrer un camino que es diferente del camino del viento, las naves espaciales actuales ejercen el tirón de la gravedad planetaria que impregna el vacío del espacio.

Podría pasar mucho tiempo antes de que las naves espaciales tengan suficiente poder propio para simplemente empujarse hacia donde quieren ir, e incluso entonces, se tendrá en cuenta la gravedad planetaria.

Gracias por el A2A. Sin embargo, no estoy seguro de poder darle una buena respuesta porque su pregunta no está clara para mí. Primero mencionas las velocidades de la Tierra (rotación sobre su eje y alrededor del sol). Luego, mencionas la gravedad que un transbordador espacial sentiría en órbita. Estos son dos problemas separados. Trataré de responder, pero mi advertencia es que no estoy seguro de lo que está preguntando. Veo que has asistido a FSTM y EMSI, ¡así que supongo que es posible que ya sepas lo que estoy a punto de escribir y que tu pregunta no esté redactada para expresar con precisión lo que intentas hacer!

Primero, con respecto a la velocidad. El transbordador espacial no tiene que alcanzar las altas velocidades que mencionas porque ya está viajando esas velocidades cuando estaba en la Tierra. Imagina que estás en el espacio agarrándote al transbordador espacial que está conectado a la EEI y lanzas una pelota en la dirección en que viajas en órbita. La ISS se mueve a unos 27,600 km / h para aquellos de nosotros que observamos en la Tierra. Entonces, la pelota viajará lejos de usted a (por ejemplo) 40 km / h. Pero para alguien en la Tierra, estaría viajando a 27,640 km / h. Eso es porque usted en la ISS y nosotros en la Tierra estamos en diferentes marcos de referencia (Marco de referencia).

Ahora, con respecto a la gravedad. Tienes razón en que el transbordador espacial experimentaría menos aceleración gravitacional que en la Tierra porque la “d” en tu ecuación sería menor de lo que es en el espacio. Pero aún así sería atraído gravitacionalmente a la Tierra y, de hecho, necesita viajar rápidamente en órbita para que se mantenga a la misma altitud. De lo contrario, sería arrastrado a la Tierra. Tomé esta imagen de ¿Qué hace que una órbita suceda ?:

Si el transbordador espacial se desacopla de la EEI y reduce su velocidad orbital, comenzará a perder altitud y caerá hacia la Tierra porque la gravedad lo empujará hacia abajo más rápido de lo que se aleja.

Entonces, en su pregunta, su suposición (“… donde no hay gravedad …”) no es correcta.

¡Espero que eso ayude!

Primero, la gravedad no se apaga repentinamente donde viaja el transbordador espacial, solo da esa impresión porque el transbordador y todo su contenido están cayendo a la misma velocidad. Debido a que también se mueve lateralmente a una velocidad muy alta, termina cayendo exactamente a la velocidad en que la tierra redonda se curva debajo de ella. (La parte del lanzamiento que ves en la televisión es solo el comienzo: después de que ha subido por la mayor parte de la atmósfera, gira hacia el este y continúa acelerando durante un tiempo considerable hasta que va a unos 28000 km / h horizontalmente. Va hacia el este porque eso de forma gratuita a 1675 km / h.)

Sin embargo, así como el transbordador y su contenido están orbitando conjuntamente la Tierra, la Tierra y el transbordador están orbitando conjuntamente el sol. El transbordador obtiene la velocidad orbital de la tierra de forma gratuita por haber comenzado desde la tierra. Solo si quiere hacer algo además de orbitar la tierra tiene que quemar aún más combustible.

Si quisiera liberarse por completo de la Tierra, tendría que acelerar aún más, a una velocidad de escape de la Tierra de alrededor de 40000 km / h. Sin embargo, eso lo dejaría en una especie de órbita de forma divertida alrededor del sol (la forma depende de la dirección en la que escapó). Para escapar del sol tendría que alcanzar una velocidad de escape solar de 152000 km / h, de los cuales obtiene 107000 km / h de cortesía de la Tierra. Entonces todo el argumento se repite al nivel de la galaxia.

Creo que su pregunta es preguntar por qué el transbordador espacial no pierde la Tierra debido a la gran velocidad de su órbita alrededor del sol, así como a la falta de gravedad en órbita. En primer lugar, la inercia que tiene el transbordador espacial evita que pierda la Tierra. La inercia es básicamente el hecho de que un objeto en movimiento permanecerá en movimiento a menos que actúe por una fuerza separada. Por lo tanto, el transbordador espacial orbita alrededor del sol tan rápido como lo hace la Tierra y, por lo tanto, no pierde la Tierra mientras está en órbita. En segundo lugar, todavía hay gravedad mientras está en órbita. Sí, la fuerza gravitacional se vuelve exponencialmente más débil a medida que te alejas de la Tierra, pero no necesitas mucha gravedad para permanecer en órbita alrededor de la Tierra. De hecho, más gravedad es menos favorable cuando se trata de órbitas ya que necesita más velocidad para permanecer en esa órbita. Como todavía hay una fuerza gravitacional en el espacio, ¡puedes agregar algo de velocidad tangencial al transbordador espacial y eso te lleva a una órbita estable! ¡Y la inercia que tiene el transbordador espacial evita que la Tierra se aleje rápidamente del transbordador espacial! ¡Espero que ayude! Además, tenga en cuenta que la fuerza gravitacional nunca puede ser igual a cero. Puede acercarse increíblemente a cero a medida que te alejas de un objeto, pero nunca puede llegar a cero.

De acuerdo, el transbordador comienza a estas velocidades, porque está en la Tierra. Si está en un automóvil en movimiento y arroja algo de una mano a otra, no sale volando por el parabrisas trasero; continúa avanzando con el auto. Del mismo modo, el transbordador espacial continúa orbitando el Sol sin problemas.

La rotación de la Tierra es útil; esa velocidad también se mantiene y, por lo tanto, es un punto de partida para aumentar hasta la velocidad orbital. Ahora, solo el ecuador se mueve a esa velocidad máxima, si estás en uno de los polos, casi no tienes movimiento, es decir, las bases espaciales están lo más cerca posible del ecuador para obtener la mayor cantidad de ese bono inicial como sea posible.

Una vez en el espacio, el transbordador espacial todavía se ve afectado por la gravedad. Todo no tiene peso porque está cayendo constantemente. El transbordador permanece en el espacio porque su órbita está avanzando a la misma velocidad que la gravedad lo empuja hacia abajo, por lo que describe un círculo alrededor de la Tierra.

El transbordador espacial puede “volar” porque el combustible que se quema también actúa como una masa de la que se puede “lanzar”. Imagine la presión de una poderosa manguera, cómo lo empuja hacia atrás: quemar el combustible reemplaza una pequeña cantidad de sólidos / líquidos con una gran cantidad de gas, que se dispara desde el transbordador al espacio, y también empuja el transbordador lejos del vapor.

¡Espero que esto ayude!

El vehículo espacial orbita la Tierra precisamente porque hay gravedad. Si no hubiera gravedad, el vehículo espacial volaría en línea recta después de que se apagaran los motores. Primeras y segundas leyes de Newton.

También podrías preguntar cómo la luna orbita la Tierra. De hecho, la Tierra ejerce gravedad (y bastante fuerte) sobre todo lo que está en órbita a su alrededor.