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La mecánica orbital explicada de forma que se entiende
Sergio Hidalgo tiene un libro y un canal dedicado al mundo de la ingeniería aeroespacial, principalmente aviones, cohetes y algunos otros chismes. El otro día caí en uno de sus vídeos donde explica de forma didáctica y con animaciones cómo son algunas de las maniobras de astrodinámica o mecánica orbital. Esta rama del saber podría describirse como «el paso de la teoría a la práctica» mediante el cual los cohetes y sondas espaciales aprovechan las leyes del movimiento de Newton y la gravitación universal para ir de un lado a otro.
En teoría da un poco igual si estás calculando las órbitas de los planetas, los movimientos de la Luna o cómo atracar en la Estación Espacial Internacional; las leyes de esta mecánica son básicamente las mismas. Y, en «modo ingenieril máximo», que no de físico detallista, algunos detalles son ignorados: las órbitas son «redondas» y no elípticas, las masas no hace falta que sean exactas… Y de efectos relativistas ni hablamos, claro (serían despreciables).
El vídeo tiene como hilo conductor las complicaciones de llegar hasta Marte. Y esto es porque existen varias maniobras viables, pero en la práctica no todas son útiles: las más directas consumen más combustible y son sencillas; hay otras que ahorran un poco de combustible pero a costa de requerir mucho más tiempo… Y eso en el espacio es un problema porque significa alargar una misión ya de por sí larga y tener que transportar más aire, comida y agua… lo cual aumenta la masa de la nave y la energía de propulsión requerida. De ahí la importancia de los cálculos.
En el vídeo se explica la maniobra de Hohmann para cambiar una órbita, que es la más habitual porque sólo requiere dos quemas de combustible: una para alejarse y otra para frenar en la órbita deseada. Si te propulsas lo suficiente puedes alcanzar una trayectoria hiperbólica y usarla para llegar mucho más lejos, a otros planetas.
Por otro lado se explica la maniobra bi-elíptica que es más complicada y requiere de tres quemas de combustible. Es la que añade tiempo al viaje (×20 o ×30) pero ahorra combustible, hasta un 6% aproximadamente bajo ciertas condiciones.
También se explica un tanto por encima cómo son las maniobras de asistencia gravitatoria, como hicieron las sondas Voyager, Cassini o BepiColombo, que a coste de un mayor tiempo de viaje permiten llegar más lejos con menos combustible, eso sí, si los planetas están correctamente alineados. Aquí sí se puede usar ese tópico, ¡literalmente!
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