¿Qué cuerpos celestes ejercen la influencia suficiente que deben tenerse en cuenta al calcular la trayectoria de una misión a Marte?

Calcular y calcular la trayectoria de una misión a Marte requiere el uso de métodos relacionados con la astrodinámica, la mecánica orbital y la mecánica celeste.

Una trayectoria a otro planeta como Marte generalmente implica tres partes o fases: escapar de la influencia gravitacional de la Tierra, una órbita de transferencia y llegar al otro planeta (en este caso, Marte).

Analizar todas las fuerzas gravitacionales que actúan sobre la sonda o nave espacial que va a Marte es una tarea complicada y tiene una solución analítica matemáticamente compleja. Este problema se conoce como el problema del cuerpo n. Para simplificar y ejecutar los cálculos, se utilizan métodos numéricos por computadora. Al verse los planetas como estacionarios, la computadora calcula el movimiento de la sonda o nave espacial debido a todas las fuerzas gravitacionales durante un corto intervalo de tiempo, luego las posiciones de los planetas y la sonda / nave espacial se vuelven a calcular muchas veces en Para determinar toda la trayectoria.

Los principales cuerpos celestes que ejercen una influencia gravitacional significativa en la sonda o nave espacial que se dirige a Marte son la Tierra (etapas iniciales del vuelo o trayectoria), el Sol y Marte (últimas etapas de la trayectoria).

En los cálculos, una superficie esférica imaginaria se define, por ejemplo, alrededor de la Tierra. Dentro de esta esfera de influencia gravitacional (SOI), se tienen en cuenta los efectos de la gravedad de la Tierra, más allá de esto se considera la gravedad del Sol. La siguiente ecuación general se utiliza para describir el radio de la esfera [matemáticas] {\ displaystyle R_ {SOI}} [/ matemáticas] de un planeta:

[matemáticas] {\ displaystyle R_ {SOI} \ aprox a \ left ({\ frac {m} {M}} \ right) ^ {2/5}} [/ math]

dónde:

[math] {\ displaystyle a} [/ math] es el semieje mayor de la órbita del objeto más pequeño (generalmente un planeta) alrededor del cuerpo más grande (generalmente el Sol).

[math] {\ displaystyle m} [/ math] y [math] {\ displaystyle M} [/ math] son ​​las masas del objeto más pequeño y más grande (generalmente un planeta y el Sol), respectivamente.

Además, los gigantes gaseosos planetarios, especialmente Júpiter, ejercen una fuerza perturbadora en la trayectoria.

Para casi cualquier tipo de misión interplanetaria, debes considerar el efecto de Júpiter y, a menudo, el efecto de Saturno. (Curiosamente, también debes considerar a Júpiter y Saturno para algunas misiones orbitales). Más allá del efecto de Marte al final del viaje y de la Tierra al principio, eso probablemente sea suficiente.

La respuesta pedagógicamente correcta a esto sería “cada objeto en todo el universo tiene una influencia gravitacional en todos los demás objetos en todo el universo”.

Sin embargo, dentro del sistema solar la influencia abrumadora es del Sol, con los gigantes gaseosos a continuación. Cerca de la Tierra, es la Tierra la que tiene más influencia en tu misión a Marte. En la órbita de transferencia entre los dos es el Sol y, dependiendo de su posición exacta en su órbita, Júpiter. Una vez que la misión se acerca a Marte, esa se convierte en la influencia dominante.

Además de la Tierra como punto de partida y Marte como objetivo …

El sol (siempre).

Júpiter (si está en el mismo lado del Sol que Marte durante su vuelo).

La luna. No es muy grande, pero puede estar muy cerca durante las primeras horas y días, así que mejor ten cuidado.

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