Si estuvieras parado en la Estación Espacial Internacional y quisieras lanzar una pelota de béisbol y golpear la Tierra, ¿qué vector sería el mejor para lanzarlo?

Si fueras súper fuerte, lo lanzarías hacia atrás con la velocidad que se mueve ISS, lo que lo dejaría estacionario sobre la tierra. Entonces caería directamente hacia abajo. En realidad, esto no está del todo bien porque la tierra también está girando. Tendría que ajustar la velocidad y el ángulo de su lanzamiento para dejar que se mueva más o menos en la misma dirección en que se mueve la tierra debajo de él. Luego, cuando cae, solo tendrá un componente vertical de velocidad con respecto a la atmósfera y probablemente no se queme. La dirección de lanzamiento aún sería mayormente hacia atrás y casi tan rápido como la ISS viaja a lo largo de su órbita. Pero eso si eres súper fuerte.

Si solo eres un humano normal tirando con el brazo, lo mejor que puedes hacer es tirar hacia atrás lo más fuerte que puedas. Eso cambiará su órbita de ser circular a ser ligeramente elíptica. Su punto de partida sería el apogeo de la órbita (el punto más alto de la órbita) y la mitad del mundo será el perigeo, el punto más bajo. Esa órbita tendrá un período un poco más corto que la ISS, por lo que la pelota irá progresivamente más adelante de la ISS con el tiempo. Pero lo más importante, cada vez que se sumerge en el perigeo, obtendrá un poco más de resistencia porque el aire es un poco más denso. Eso hará que la órbita pierda un poco de energía y eventualmente disminuya tanto el apogeo como el perigeo, acercándose a una órbita circular, pero a una órbita circular en descomposición. Entonces, en realidad sería más como una espiral muy suave que pierde progresivamente altitud. El problema, como ya han dicho otros, es que cuando baja lo suficiente y la densidad del aire es lo suficientemente alta, el béisbol se quemará. Si pudieras empacarlo en un escudo térmico protector, entonces podría sobrevivir y llegar al suelo y finalmente golpear la tierra.

No hay ninguna posibilidad en el infierno de que puedas hacer una diferencia significativa lanzando solo. Todo se mueve a varios km / s allí arriba, y unos pocos m / s que agregue o elimine tirando no cambiarán el rumbo. Lo que podría hacer para acelerar la desaparición de la pelota es intentar hacer que su órbita sea elíptica. En el punto más cercano a la tierra, la pelota frenará más fuerte debido al aumento de la resistencia atmosférica. Lanzar hacia abajo en realidad puede ser una forma bastante eficiente de hacerlo.

Las soluciones triviales citadas por algunos otros están equivocadas.
Algo que aprendí hace mucho tiempo sobre la mecánica orbital sigue siendo tan útil que recuerdo: si desacelera un objeto en órbita, terminará más rápido en una órbita más baja. Si lo acelera, terminará más lento en una órbita más alta.

En realidad no tienes que tirarlo en absoluto. Solo déjalo ir. Tíralo en la dirección que quieras. Hay suficiente atmósfera a la altitud donde opera la ISS que el béisbol tendrá la resistencia suficiente para devolverlo a la tierra. Sin embargo, no “GOLPEARÁ la tierra”. No llegará a la superficie. Se quemará en las partes superiores de la atmósfera. Esto será cierto para cualquier dirección o vector.

Hacia atrás debería ser la respuesta correcta que sacará energía de la órbita. Es probable que Down solo haga que la órbita se vuelva excéntrica, en lugar de reducir el nivel de energía de la órbita. Por ejemplo, el impulso descendente ahora será el impulso ascendente en el otro lado de la tierra.

Hacia atrás.

Sin embargo, es poco probable que golpee la tierra.

1. No puedes lanzar lo suficientemente fuerte: la órbita solo se acercará un poco más a la tierra.

2. Se quemará en la atmósfera.