¿Por qué las sondas del espacio profundo que necesitan asistencia de gravedad no pueden obtener un bucle de la Tierra y la Luna, en lugar de correr hacia Venus y Marte?

Algunos han usado la Tierra; de hecho, uno está a punto de hacerlo ahora mismo y la sonda Cassini usó la Tierra en su camino hacia Saturno hace un tiempo. Pero no siempre tiene sentido usar la Tierra y la Luna, ya que hacerlo significaría enviar una nave lejos de la Tierra y luego regresar para la asistencia por gravedad. Esta no es siempre la opción más rápida.

P: ¿Por qué las sondas del espacio profundo que necesitan asistencia de gravedad no pueden obtener un bucle de la Tierra y la Luna, en lugar de correr hacia Venus y Marte?

La Tierra está generalmente fuera, porque es (presumiblemente) el punto de origen. Podría costar más en combustible y tiempo volver a tirachinas de lo que ahorraría, pero para ciertos destinos se ha hecho.

La luna no es tan masiva como un planeta (aunque ciertamente es la luna más masiva que conocemos), pero podría obtener algo allí. Recuerde, sin embargo, cuanto más masivo sea el cuerpo planetario, mayor será el impulso potencial.

EDITAR: Como Tim Devereaux fue lo suficientemente bueno como para señalar, estaba completamente equivocado sobre la luna de la Tierra y su tamaño. Gracias Tim. En realidad, es el número 5 en nuestro sistema solar.

Estos factores hacen que los otros planetas de nuestro sistema solar sean objetivos principales para la honda. Marte y Venus recibirían el visto bueno con mayor frecuencia simplemente porque cuanto más cerca esté el mundo que estás usando, menos tiempo pasarás a una velocidad no aumentada.

Obviamente, todo esto depende mucho de dónde va exactamente.

Debido a que gira alrededor de la Tierra en una órbita ligeramente elíptica, la Luna se aleja 2 pulgadas de la Tierra cada año.

Cuando se planearon los aterrizajes en la Luna, se dio cuenta de que no había cohetes que pudieran dispararse desde la órbita lo suficientemente potentes como para agregar 2 millas por segundo a la velocidad orbital (5 millas por segundo es la velocidad orbital, 7 millas por segundo es la velocidad de escape) . Entonces, la primera maniobra fue agregar a la forma elíptica de los vehículos tripulados en órbita y disparar los cohetes justo cuando se pasó la elipse más alejada de la Luna para que los vehículos tripulados se “apunten” a la Luna mientras el vehículo se aceleraba su camino en esa misma dirección.

Eso es cómo pasar de 17,000 mph a 24000 mph en la legendaria maniobra de “tirachinas”. Entonces, todas las “sondas espaciales” siguen la misma idea, solo que primero la usan desde la órbita de la Tierra y luego hacen lo mismo cuando pasan por planetas “convenientemente ubicados” (que se pueden conocer de antemano).

Muchas personas han experimentado esta velocidad cada vez mayor solo con la fuerza centrífuga, como cuando las parejas de baile “balancean a su pareja” en el baile cuadrado.

Una maniobra de asistencia de gravedad planetaria solo funciona si la sonda comienza a dirigirse hacia el planeta con una velocidad que ya es mayor que la velocidad de escape de ese planeta. Si se apunta correctamente, terminará con una velocidad aún mayor que la que tenía al comienzo de la maniobra.

Para obtener una asistencia de gravedad de la Tierra, se debe lanzar una sonda en una trayectoria que la saque del pozo de gravedad de la Tierra, luego lance todo alrededor del Sol y apunte con precisión para que se dispare alrededor de la Tierra cuando se vuelve a dar la vuelta.

La nave espacial Galileo realizó tal maniobra. Pero en muchos casos, una vez que la sonda se aleja de la Tierra, es más fácil arrojarla a otro planeta en el camino a donde sea que esté su destino final.

Pueden ayudar con la gravedad desde la Tierra, pero incluso la Tierra no es tan grande, por lo que no es tan útil. En realidad, no usamos regularmente los planetas internos para las ayudas por gravedad. Cassini y Galileo usaron Venus y la Tierra para ayudar a la gravedad, pero por lo que puedo decir, todas las otras sondas que visitaron Venus, Mercurio y Marte fueron allí para quedarse. (Las dos misiones a Mercurio pasaron Venus, pero no estoy seguro de si lo estaban usando para aumentar la gravedad; caer más profundamente en el pozo de gravedad del Sol probablemente te daría toda la velocidad que podrías desear para llegar a Mercurio).

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El camino más corto a Plutón (calculan algunos especialistas en mecánica orbital) implicaría un viaje fuera del plano de los planetas, hacia la dirección del polo sur desde el Sol , con una redirección asistida por gravedad masiva y aceleración alrededor del polo norte de Júpiter.

Tal camino reduciría el número total de décadas requeridas para el viaje, y puede hacer posible frenar la nave lo suficiente como para entrar en una órbita estable alrededor de Plutón.

Pueden y a menudo usan la Tierra y la Luna.

El truco con la asistencia de gravedad es que necesitas encontrar un cuerpo relativamente cerca que vaya en la dirección correcta en relación con tu velocidad actual. Si despega de la Tierra, la Tierra no puede brindarle mucha ayuda porque ambos ya se están moviendo a casi la misma velocidad.

En realidad, la sonda Cassini de Saturno, cuando se lanzó por primera vez, usó la gravedad de la Tierra para obtener un efecto de tirachinas para darle la velocidad suficiente para alcanzar el sistema solar exterior. Creo que los astronautas del Apolo 13 también pueden haber usado una ayuda de la luna para ayudarlos a regresar a la Tierra.