2023 Autor: Gordon Kinson | [email protected]. Última modificación: 2023-05-24 11:09
A pesar de que la cosmonáutica doméstica está pasando por tiempos difíciles, por decirlo suavemente, cada vez más personas de diferentes edades y niveles educativos están interesadas en el espacio. Gracias al esfuerzo de inversores privados y divulgadores de la ciencia, el espacio exterior a nuestro planeta se vuelve más interesante, accesible y comprensible, atrayendo a ciudadanos curiosos para obtener nuevos conocimientos.
En este material, brevemente, evitando explicaciones y formulaciones complejas, hablaremos de las velocidades cósmicas que son necesarias para superar los campos gravitacionales de los objetos astronómicos. En las noticias, a menudo escuchamos frases como "la primera (segunda, tercera, cuarta) velocidad cósmica", pero no todos los hombres de la calle comprenden qué velocidades están en cuestión y cómo se definen.
¿Qué es la velocidad espacial?
Las velocidades espaciales en la cosmonáutica (no solo estamos hablando de vuelos tripulados, sino que, por conveniencia, llamaremos astronáuticos a todos los lanzamientos de naves espaciales artificiales) se utilizan para calcular la velocidad mínima requerida para:
1. Entrada de naves espaciales en órbita terrestre;
2. Naves espaciales que van más allá del campo gravitacional de la Tierra;
3. La salida de naves espaciales fuera del sistema solar;
4. La salida de una nave espacial más allá de la Vía Láctea.
Naturalmente, las fórmulas para calcular las velocidades cósmicas son aplicables no solo a nuestro planeta, sino también a cualquier otro objeto del Universo, sin embargo, consideraremos solo los valores que son relevantes para las naves espaciales terrestres.
La primera velocidad espacial: 7,9 km / s
Para orbitar la Tierra, el satélite debe tener la primera velocidad cósmica o circular, que para nuestro planeta es de aproximadamente 7,9 km / s. En este caso, el objeto en órbita será sostenido por la fuerza, que popularmente se llama centrífuga, y el movimiento de la Tierra y la fuerza de gravedad no permitirán que el satélite abandone el campo gravitacional del planeta.
De esto se sigue una conclusión bastante interesante y simple: ¿qué pasará si en la fórmula para calcular la primera velocidad cósmica (V1 = (GM / R) a la potencia 1/2, donde M es la masa del objeto, R es el radio y G es la constante gravitacional) para jugar con los números y sustituir los datos que determinarán la primera velocidad cósmica de un objeto inventado, igual a la velocidad de la luz (un poco menos de 300.000 km / s)?
Obtendremos un objeto de enorme masa y pequeño radio, sobre el que puede caer la luz, pero los fotones ya no son capaces de salir de su campo gravitacional, pues esto requiere una segunda velocidad cósmica, que en este caso superará la velocidad de la luz, lo cual es imposible en el universo conocido. Este es un objeto del que todo el mundo ha oído hablar y que los astrofísicos denominan "agujero negro".
Segunda velocidad espacial: 11,2 km / s
En 1959, la URSS lanzó la estación interplanetaria automática Luna-1, el primer objeto artificial que abandonó el campo gravitacional de la Tierra y se convirtió en un satélite del Sol. Para hacer esto, la nave espacial tuvo que acelerar a la segunda velocidad cósmica (es la velocidad de escape), que para la Tierra es de aproximadamente 11,2 km / seg. Habiendo abandonado la Tierra a tal velocidad, el objeto entra en una órbita parabólica, que, siempre que no haya otros cuerpos en el Universo, le permitiría moverse infinitamente lejos del planeta.
Tercera velocidad espacial: 16,6 km / s
Es imposible determinar el valor exacto de la tercera velocidad cósmica, ya que puede fluctuar en un rango bastante amplio. El ángulo de la dirección del lanzamiento a la trayectoria orbital de la Tierra y el contacto con los campos gravitacionales de otros planetas, que pueden acelerar y desacelerar la nave espacial, son importantes. El valor mínimo de la tercera velocidad cósmica se estima en 16,6 km / seg.
La cuarta velocidad espacial: 400-600 km / s
Un término poco utilizado debido a la inaccesibilidad de los valores que determina para nuestra cosmonáutica en un futuro previsible. La cuarta velocidad espacial implica la salida de la nave espacial fuera de la galaxia, lo que en principio es imposible en el nivel actual y esperado de desarrollo tecnológico. Teniendo en cuenta que nuestro sistema solar gira alrededor del centro galáctico a una velocidad de unos 220 km / s, la velocidad aproximada estimada de un vehículo artificial para dejar la Vía Láctea se puede definir como 400-600 km / s.
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