¿Cómo puede una sonda en el espacio acelerar con la gravedad de una estrella / planeta / luna sin caer en ella?

Puede hacer esto si tiene una velocidad inicial que no es directamente hacia la estrella.

Si está parado en relación con la estrella o si ya se dirige directamente hacia ella, acelerará directamente hacia la estrella.

Sin embargo, puede ingresar a una órbita altamente elíptica proporcionando primero una pequeña velocidad de 90 grados en la dirección de la estrella. Esto lo pondrá en una órbita altamente elíptica, sin embargo, la mayor parte de la aceleración se situará hacia la estrella.

En lo que respecta a la explicación 3D, la velocidad con la que debe comenzar, que es de 90 grados hacia la estrella, es la dirección en la que desea que esté el plano de su órbita.

Si, por otro lado, comienzas con una alta velocidad de 90 grados hacia la estrella, entrarás en una órbita más circular. Como antes, el plano de esa órbita será el plano en el que debía comenzar la alta velocidad de 90 grados.

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Esta es la esencia de la segunda parte de las dos maniobras separadas necesarias para entrar en la órbita terrestre. Su primer lanzamiento de su sonda casi verticalmente cerca de su órbita. Luego, debes acelerar la nave horizontalmente, en referencia a la Tierra, para recoger la velocidad orbital normal (tangencial).

Después de lo cual, la aceleración debida al planeta lo transporta en la órbita, siempre acelerándose hacia el planeta, pero manteniendo una velocidad orbital tangencial constante.

La aceleración se define como el cambio en la velocidad. La aceleración no es un cambio en la velocidad.

Esa es una diferencia bastante significativa. A diferencia de la velocidad, la velocidad es un vector . Tiene tanto magnitud como dirección. Entonces, si un objeto cambia de dirección pero mantiene una velocidad constante, todavía está acelerando. Y eso es exactamente lo que hace la gravedad: arrastra un objeto en círculos, pero no lo ralentiza ni lo acelera. Simplemente cambiar de dirección se considera aceleración.

Debes asumir que la gravedad es una fuerza increíblemente fuerte. No lo es. ¡Cada vez que recoges un centavo de la mesa, estás superando la atracción gravitacional de un planeta entero!

Por lo tanto, no se necesita mucho impulso para empujar una sonda lo suficientemente rápido como para que el pozo de gravedad del sol no la agarre. Los que hemos estado lanzando durante las últimas décadas se están moviendo bien en los 20-30,000 mps.

Si uno no se moviera tan rápido, la gravedad del sol, o cualquier otra cosa lo suficientemente cerca de él, lo atraería.

Noté que especificas “estrella” en tu pregunta. Estoy usando el sol por conveniencia. Y también porque es la única estrella lo suficientemente cercana como para tener algún efecto en cualquier sonda que hayamos lanzado.

Puede acelerar una sonda con el pozo de gravedad de un objeto masivo. Piense en ello como un plano de estiramiento en el que se coloca el objeto. Causa un bulto hacia abajo. Si coloca una canica en el borde del avión, obtendrá la mayor velocidad si rueda directamente hacia el objeto en el bulto. Pero si la canica tiene una dirección ligeramente alejada del objeto, no ganará tanta velocidad pero tampoco golpeará el objeto.

Por lo tanto, se tiene mucho cuidado al calcular las trayectorias que harán que la sonda visite el pozo de gravedad y gane tanta velocidad como sea necesario sin arriesgar una espiral en órbita y estrellarse en el planeta o la estrella. No será tanto como lo haría una trayectoria directa, pero significativo en cualquier caso.