Descargo de responsabilidad: No soy un experto en el tema. La información que comparto a continuación es de mi lectura general personal y mi comprensión de la misma. Esto tiene la intención de comenzar, así que tome todo lo siguiente con una pizca de sal.
Nota: Esta respuesta usa animación GIF que podría no funcionar correctamente en dispositivos móviles.
Imagine que está en una nave espacial que a su vez está en una órbita circular constante ( por cierto, un círculo es en realidad una elipse con excentricidad de cero ) alrededor de la Tierra. Entonces, ahora viaja a la velocidad orbital, que es de aproximadamente 7,5 km por segundo.
- ¿Qué mensaje si hay vida en los planetas a 42 años luz de distancia, si los hay, los enviarías? (suponiendo transmisión de velocidad de la luz)?
- ¿Existen soluciones de agujeros negros en las que la singularidad es evitable? ¿Si es así, cómo?
- ¿Los planetas giran alrededor de la Tierra?
- ¿Hay alguna evidencia de que estamos viviendo en un universo multidimensional?
- ¿Cómo sabe un fotón su futuro?
Ya estás bastante lejos de la Tierra y hay muy poco aire allá arriba para causar algún arrastre que reduzca la velocidad del vehículo. Por lo tanto, su vehículo puede permanecer en órbita sin quemar los propulsores.
En la animación anterior, puede ver que la nave espacial tiene una velocidad tangencial constante y la fuerza gravitacional que actúa sobre ella también es constante ya que la altitud no cambia. Ahora imagine que en el punto más alto, disparó sus propulsores durante un tiempo muy breve, es decir, proporcionó una fuerza de impulso.
Esto le da a la nave espacial una velocidad tangencial adicional por un instante muy breve. Por lo tanto, la nave espacial quiere viajar más lejos de la Tierra a medida que se mueve a lo largo de la nueva órbita. La fuerza gravitacional sigue actuando sobre ella y, a medida que la nave espacial se aleja, la fuerza gravitacional que siente la nave espacial también se reduce.
Ahora, solo tomemos la conservación de la energía por el momento. Suponga que en una fracción de segundo después de disparar los propulsores, la energía total de su nave espacial es ahora X. Esta es la suma de su energía potencial debido a su altitud desde la superficie de la Tierra y la energía cinética que proporcionamos a través de los propulsores. Como no hay otras fuentes de energía disponibles y ningún lugar para gastarlo (sin resistencia ni resistencia) , la energía total X de la nave espacial debe permanecer constante en todo momento.
El disparo de propulsores le había dado una velocidad tangencial más alta y la nave espacial se aleja más de la Tierra. Sin embargo, no le había proporcionado al cohete suficiente poder para superar la atracción gravitatoria. Entonces, incluso en el punto más rápido, es decir, el punto más cercano a la tierra o al perigeo , la velocidad tangencial de la nave espacial no cruza la velocidad de escape de 10 km por segundo. A medida que se aleja o sube, su energía potencial sigue aumentando. Para mantener constante la energía total, esto tendría que ser a expensas de la energía cinética y, por lo tanto, la nave espacial se ralentiza. Algo así como lo que sucede cuando arrojas una piedra pero a una escala mucho mayor.
Sin embargo, en el punto más alejado o apogeo, la nave espacial viajará a la velocidad tangencial más lenta. El tirón gravitacional finalmente se convierte en la fuerza predominante que actúa sobre la nave espacial y evita que se mueva más lejos. A medida que la gravedad tira de la nave espacial hacia la Tierra, sigue aumentando la velocidad. O su energía potencial sigue disminuyendo y la energía cinética sigue aumentando y la energía total X se mantiene constante. Pero ahora que tiene mayor velocidad, el efecto de la gravedad nuevamente se ve ensombrecido y pasa velozmente por la Tierra sin chocar contra ella. Todo este ciclo se repite y ahora su nave espacial se movería en una órbita elíptica.
La variación en la velocidad también puede explicarse por la conservación del momento angular.
Este efecto también tiene algunos lados interesantes.
Digamos que enviaste una Soyuz para atracar con ISS. Mientras realizaba maniobras orbitales, arruinó el tiempo y terminó en la siguiente situación. A es la ISS. Marcado en gris es su órbita. Debido al desorden en el tiempo, su Soyuz marcado como B, entró en la órbita detrás de ISS. Ahora tienes que ponerte al día con ISS. ¿Qué haces? Si acelera su nave espacial como lo hace con los automóviles en la carretera, entrará en la órbita marcada en azul en lugar de ponerse al día.
Hay métodos para esto que implican entrar en una órbita más baja, lo que hace que la nave espacial sea más rápida y luego ponerse al día con la EEI. Esa es una historia para otro momento.
Entonces, ¿cómo podemos llegar a órbitas circulares más altas en lugar de órbitas elípticas alargadas?
Eso se hace usando transferencias orbitales. Existen varios métodos para mover una nave espacial de una órbita a otra.
- Transferencia Hohmann: Esto solo necesita dos quemaduras cortas en dos extremos opuestos para mover la nave espacial a una órbita más alta. Solo dos quemaduras se traducen en un menor uso de combustible.
- Transferencia bi-elíptica: para cambios orbitales más grandes, esto puede ser más eficiente en combustible que el método Hohmann, incluso con más quemaduras. Pero dado que tiene que tomar un largo camino elíptico, este método de transferencia generalmente tarda más tiempo en completarse.
Hay algunos métodos más, puedes leer más sobre ellos aquí: maniobra orbital.
¡Espero que esto haya sido útil!
