Hablábamos ayer (bueno hace un par de semanas) de Marte.
Para llegar a Marte (no digamos más lejos), hace falta un vehículo, una nave espacial.
El primer problema de una nave espacial —nadie lo ignora— es liberarse de las garras gravitatorias de la Tierra, lo que implica alcanzar la famosa velocidad de escape —nada menos que 11.2 km/s o 34 veces la velocidad del sonido, desde la superficie del globo—. Si queremos ahorrarnos el combustible necesario para escapar de la Tierra entonces el ingenio debe construirse en órbita (posiblemente en el llamado punto de Lagrange, L2, en el que el tirón gravitacional de la Tierra —a 60,000 km de L2— está equilibrado por el de la Luna —a 37,000 km de L2—). Otra posibilidad sería construir primero una base lunar y ensamblar allí el artefacto, contando con que la velocidad de escape es mucho menor (2.4 km/s).
El siguiente paso es ganar la velocidad necesaria para el viaje, esto es, necesitamos acelerar nuestra nave. Y aunque parezca una tontería, una vez que lleguemos a nuestro destino será necesario perder toda la velocidad que hayamos ganado. Para acelerar, necesitamos que algo nos dé impulso en la dirección de nuestro objetivo. Para desacelerar, necesitamos impulso en la dirección contraria.
Hay dos formas básicas de impulsar una nave, que podemos visualizar imaginando una barca a flote en un plácido lago un día de verano. Tenemos dos soluciones para movernos conocidas por todos. Una de ellas es ejercer una fuerza contra el agua, a sabiendas de que el principio de acción y reacción —una ley de justicia universal que garantiza que donde las dan las toman— asegura que el agua va a devolvernos una fuerza igual y de signo contrario. Eso es lo que ocurre cuando remamos. La otra posibilidad es abrir una vela y aprovecharnos de una agente externo (el viento) para que sea este quién nos mueva.
¿Qué ocurre si cambiamos la barca por un trineo en mitad de un lago helado? Remar ya no es tan fácil, porque ha desaparecido el medio denso contra el que podíamos apoyar los remos para hacer fuerza. En el hielo los remos resbalan, pero todavía podemos aplicar el principio de acción y reacción para movernos. Para ello equipamos el trineo con un pequeño cañón y por supuesto cargamos una buena cantidad de «combustible», esto es, balas, que podemos imaginar como macizas esferas de acero. Cada vez que disparamos el trineo, lanzando al espacio una bola de hierro, este recula contra el cañón y ganamos un poco de velocidad. Si nos imaginamos que las cuchillas del trineo son muy afiladas y por tanto el rozamiento contra el hielo despreciable, cada vez que disparemos una bala iremos un poco más rápidos. Recordemos que:
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Mi amigo H me anota un «error de transcripción», se trata del punto de Lagrange, no de Laplace…
Una pequeña corrección: son los puntos de Lagrange.
Y si esto va con bombas H ¿No se puede poner la lanzadera encima de la Moncloa?
Tengo un libro titulado «¡Mire al fondo de las cosas!» de P. Makovetski, donde se plantean «problemas y preguntas bastante sencillos, a veces capciosos» para comprobar si se han asimilado ciencias como física, matemáticas, geografía, astronomía y otras.
El problema 24 se titula «Viajando a la Luna con velocidad de un coche». Resulta que las leyes de la física no impiden liberarse de las garras de la gravedad terrestre a una velocidad menor de la llamada velocidad de escape. Como dice el autor del libro: «las leyes de la mecánica celeste y las de la cosmonáutica no son una misma cosa».
Supongo que para el autor de este blog la explicación no tiene ninguna dificultad.
Por cierto ¿realmente los astronautas alcanzan la velocidad de 11.2 km/s?
Alcanzar la velocidad de escape no es fácil, pero todos los cohetes que se han mandado al espacio incluyendo los transbordadores espaciales con astronautas dentro (y los Apollo, 40 años antes) han alcanzado la velocidad de escape).
Por otra parte, si uno imagina una nave espacial diseñada para viajes en el sistema solar o más allá, lo normal sería (como cuento en el artículo) ensamblarla en el espacio, en el punto estacionario en el que la gravedad de la luna compensa la de la Tierra (punto de Lagrange o L2), de tal manera que no hay que gastar combustible para alcanzar la velocidad de escape.
Lo que quiero decir es que la velocidad de 11.2 km/s se supone que es para sacar de la atracción terrestre un objeto lanzado desde el suelo. Lanzado, es decir, con un solo impulso. Pero si se empuja constantemente hacia arriba no hace falta llegar a esa velocidad. Lo que pasa es que por cuestiones de eficiencia en la cantidad de combustible a emplear los cohetes se impulsan dándoles la velocidad requerida lo más rápido posible.
Como dice el libro: el modelo óptimo es un cañonazo, como en la novela de Julio Verne, pero eso es inadmisible debido a las enormes sobrecargas que experimentaría la tripulación.
No entiendo lo de la velocidad de escape, si g es una constante (porque supongo que la ley de la gravitación universal se puede despreciar si hablamos de unas decenas de kilómetros para salir al espacio) y aceleras a g x 0,01 (suponiendo que no hay rozamiento, si lo hay incrementas lo necesario) el tiempo t que sea, necesariamente escaparás de la órbita terrestre sí o sí, ¿no?