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Cómo funciona la Asistencia Gravitatoria para impulsar sondas espaciales

Creada24-05-2014
Modificada01-06-2015
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Diciembre1

La Asistencia Gravitatoria

Un satélite se acerca con los motores parados a un planeta desde una gran distancia, no con intención de chocar con él sino de pasar lo más cerca posible sin tocar la atmósfera.

Conforme se va acercando, la fuerza gravitatoria del planeta lo va atrayendo y eso hace que cada vez vaya más rápido. Pero la atracción es mutua, y siendo la fuerza la misma el planeta también es atraido con la misma intensidad. Como el planeta es muchísimo más grande, la velocidad alcanzada por el planeta es casi insignificante.

¡Parece insignificante, pero no lo es!

Tal vez sólo unas décimas de milímetro por año, que multiplicadas por la masa del planeta será igual al incremento de la velocidad de la sonda multiplicada por su masa.

Si multiplicamos la masa por la aceleración de ambas ¡son la misma!

La Sonda tiene una masa muy pequeña y es acelerada mucho. El Planeta tiene una masa gigantesca y también se acelera, pero muy poco.

Llegamos al punto de máxima aproximación, y como me dijo mi amigo Fernando, a partir de aquí la situación es simétrica, la sonda y el planeta perderán velocidad en la misma intensidad que antes lo ganaron... Pero no. La situación no es simétrica.

Sería simétrica si el planeta no se hubiese movido, entonces la sonda perdería durante su alejamiento la misma velocidad que ganó al acercarse.

Pero el planeta, ahora, se está moviendo en dirección contraria a la sonda. Es un movimiento casi insignificante, pero eso significa que la sonda se va a alejar de él más rápido que como se acercó. Mientras el planeta va frenando, la sonda va a tardar menos tiempo en alejarse. Al final la sonda se alejará, y como el planeta ha experimentado su atracción durante menos tiempo, el planeta ¡no frenará del todo!

Cuando la sonda se pierda en la lejanía, el planeta habrá cambiado su velocidad en una cantidad ínfima, tal vez menor que una milésima de milímetro al año. Y si multiplicamos esa minúscula, casi insignificante velocidad, por la masa del planeta, tendremos una cantidad bastante grande. Y si ahora, esa cantidad, la dividimos entre la masa de la sonda, tendremos una velocidad MUY grande.

Esa es la velocidad que ha ganado la sonda al alejarse del planeta más rápido de lo que se acercó.

Esa es la velocidad que ha ganado la sonda aprovechado la Asistencia Gravitatoria del planeta.

Asistencia con un Planeta en Órbita Solar

Hemos visto que en un planeta inmóvil en el espacio se produce una pequeña asimetría entre la fase de acercamiento y la de alejamiento que hace que una nave acabe la maniobra con una velocidad mayor que como empezó.

Los planetas en órbita están en una situación que es ya de por sí asimétrica ya que su trayectoria es una curva hacia el Sol, y una nave puede aprovechar esa asimetría para magnificar el efecto de la asistencia gravitatoria.

Se trata de alcanzar al planeta por detrás y alejarse de él en la dirección en que nos alejemos con más rapidez. Como la órbita del planeta es una curva que gira hacia el Sol, lo mejor es alejarse en dirección contraria.

No se trata de encender los motores para cambiar el rumbo, sino de calcular la trayectoria de tal forma que la fuerza gravitatoria del planeta nos desvíe en la dirección deseada.

De esa forma habremos estado acelerando durante un tiempo en pos del planeta, pero al alejarnos lo haremos más rápido, por lo que será menor el tiempo que estemos frenando.

Y el hecho de usar un planeta en órbita nos permite usar la Asistencia Gravitatoria también para frenar. Basta hacer el recorrido a la inversa o pasar por el lado contrario del planeta.

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