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Articulo de referencia

Asistencia por gravedad

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Animación de la trayectoria de la Voyager 1 desde el 5 de septiembre de 1977 hasta el 30 de diciembre de 1981. Voyager 1 · Tierra · Júpiter · Saturno · Sol              
Animación de la trayectoria de la Voyager 2 desde el 20 de agosto de 1977 hasta el 30 de diciembre de 2000. Voyager 2 · Tierra · Júpiter · Saturno · Urano · Neptuno · Sol                    

Una asistencia gravitatoria , maniobra de asistencia gravitatoria , sobrevuelo o, en términos generales, un impulso gravitatorio en mecánica orbital , es un tipo de sobrevuelo espacial que utiliza el movimiento relativo (por ejemplo, la órbita alrededor del Sol) y la gravedad de un planeta u otro objeto astronómico para alterar la trayectoria y la velocidad de una nave espacial, normalmente para ahorrar combustible y reducir gastos.

La asistencia gravitatoria puede utilizarse para acelerar una nave espacial, es decir, para aumentar o disminuir su velocidad o redirigir su trayectoria. La "asistencia" la proporciona el movimiento del cuerpo gravitatorio al ejercer atracción sobre la nave espacial. [ 1 ] Cualquier ganancia o pérdida de energía cinética y momento lineal por parte de una nave espacial que pasa es correspondientemente perdida o ganada por el cuerpo gravitatorio, de acuerdo con la Tercera Ley de Newton . La maniobra de asistencia gravitatoria se utilizó por primera vez en 1959 cuando la sonda soviética Luna 3 fotografió la cara oculta de la Luna de la Tierra, y fue utilizada por sondas interplanetarias desde Mariner 10 en adelante, incluyendo los notables sobrevuelos de Júpiter y Saturno por las dos sondas Voyager .

Explicación

Ejemplo de encuentro. [ 2 ] En el sistema de referencia del planeta, la sonda espacial parte con la misma velocidad con la que llegó. Pero cuando se observa en el sistema de referencia del Sistema Solar (fijo al Sol), el beneficio de esta maniobra se hace evidente. Aquí se puede ver cómo la sonda gana velocidad al aprovechar la energía de la velocidad del planeta mientras orbita alrededor del Sol. (Si la trayectoria está diseñada para pasar por delante del planeta en lugar de por detrás, la asistencia gravitatoria puede usarse como una maniobra de frenado en lugar de aceleración). Debido a que la masa de la sonda es muchos órdenes de magnitud menor que la del planeta, mientras que el resultado en la sonda es bastante significativo, la reacción de desaceleración experimentada por el planeta, según la tercera ley de Newton , es completamente imperceptible.
Posibles resultados de una maniobra de asistencia gravitatoria dependiendo del vector de velocidad y la posición de sobrevuelo de la nave espacial entrante.

Una asistencia gravitatoria alrededor de un planeta modifica la velocidad de una nave espacial (en relación con el Sol ) al entrar y salir de la esfera de influencia gravitatoria del planeta. La suma de las energías cinéticas de ambos cuerpos permanece constante (véase colisión elástica ). Por lo tanto, se puede utilizar una maniobra de honda gravitatoria para cambiar la trayectoria y la velocidad de la nave espacial en relación con el Sol. [ 3 ]

Una analogía terrestre similar la proporciona una pelota de tenis rebotando en la parte delantera de un tren en movimiento. Imagínese parado en el andén de un tren, lanzando una pelota a 30  km/h hacia un tren que se aproxima a 50  km/h. El conductor del tren ve la pelota acercándose a 80  km/h y luego alejándose a 80  km/h después de que la pelota rebote elásticamente en la parte delantera del tren. Sin embargo, debido al movimiento del tren, esa separación se produce a 130  km/h con respecto al andén; la pelota ha añadido el doble de la velocidad del tren a la suya propia. [ 4 ]

Trasladando esta analogía al espacio: en el sistema de referencia del planeta , la nave espacial tiene una velocidad vertical v con respecto al planeta. Después de que se produzca la asistencia gravitatoria, la nave espacial se aleja en un rumbo de 90 grados con respecto al rumbo de llegada. Seguirá teniendo una velocidad v , pero en dirección horizontal. [ 2 ] En el sistema de referencia del Sol, el planeta tiene una velocidad horizontal v, y utilizando el teorema de Pitágoras, la nave espacial tiene inicialmente una velocidad total de √ 2 v . Después de que la nave espacial abandone el planeta, tendrá una velocidad de v + v = 2 v , ganando aproximadamente 0,6 v . [ 2 ]

Este ejemplo simplificado no puede perfeccionarse sin más detalles sobre la órbita, pero si la nave espacial sigue una trayectoria que forma una hipérbola , puede abandonar el planeta en dirección opuesta sin encender sus motores. Este ejemplo es solo uno de los muchos recorridos y aumentos de velocidad que puede experimentar la nave.

Esta explicación podría parecer que viola la conservación de la energía y el momento, ya que aparentemente añade velocidad a la nave espacial de la nada, pero también deben tenerse en cuenta los efectos de la nave sobre el planeta para comprender completamente la mecánica involucrada. El momento lineal ganado por la nave es igual en magnitud al perdido por el planeta, por lo que la nave gana velocidad y el planeta la pierde. Sin embargo, la enorme masa del planeta en comparación con la de la nave hace que el cambio resultante en su velocidad sea insignificante, incluso comparado con las perturbaciones orbitales que sufren los planetas debido a las interacciones con otros cuerpos celestes en escalas de tiempo astronómicamente cortas. Por ejemplo, una tonelada métrica es la masa típica de una sonda espacial interplanetaria, mientras que Júpiter tiene una masa de casi 2 × 10²⁴ toneladas métricas. Por lo tanto, una nave de una tonelada que pase cerca de Júpiter provocará teóricamente que el planeta pierda aproximadamente 5 × 10⁻²⁵ km /s de velocidad orbital por cada km/s de velocidad relativa al Sol que gane la nave. A efectos prácticos, los efectos sobre el planeta pueden ignorarse en el cálculo. [ 5 ]

Las representaciones realistas de encuentros en el espacio requieren considerar tres dimensiones. Se aplican los mismos principios que los anteriores, excepto que para sumar la velocidad del planeta a la de la nave espacial se requiere la suma de vectores, como se muestra a continuación.

Esquema bidimensional de la asistencia gravitatoria. Las flechas indican la dirección en la que se desplaza la nave espacial antes y después del encuentro. La longitud de las flechas representa la velocidad de la nave.
Vista desde la sonda MESSENGER mientras utiliza la Tierra como una catapulta gravitacional para desacelerar y permitir su inserción en una órbita alrededor de Mercurio.

Debido a la reversibilidad de las órbitas , las maniobras de asistencia gravitatoria también pueden utilizarse para reducir la velocidad de una nave espacial. Tanto la Mariner 10 como la MESSENGER realizaron esta maniobra para llegar a Mercurio .

Si se necesita mayor velocidad que la que proporciona la asistencia gravitatoria, un encendido del cohete cerca del periapsis (aproximación más cercana al planeta) consume menos combustible. Un encendido del cohete siempre produce el mismo cambio de velocidad ( Δv ), pero el cambio en la energía cinética es proporcional a la velocidad del vehículo en el momento del encendido. Por lo tanto, la máxima energía cinética se obtiene cuando el encendido se produce a la velocidad máxima del vehículo (periapsis). El efecto Oberth describe esta técnica con mayor detalle.

Orígenes históricos

En su artículo "Para aquellos que leerán para construir" ( "Тем, кто будет читать, чтобы строить" ), [ 6 ] publicado en 1938 pero fechado entre 1918 y 1919, [ a ] Yuri Kondratyuk sugirió que una nave espacial que viajara entre dos planetas podría acelerarse al principio y al final de su trayectoria utilizando la gravedad de las lunas de ambos planetas. La parte de su manuscrito que consideraba las asistencias gravitatorias no recibió desarrollo posterior y no se publicó hasta la década de 1960. [ 7 ] En su artículo de 1925 "Problems of Flight by Jet Propulsion: Interplanetary Flights" ( "Проблема полета при помощи реактивных аппаратов: межпланетные полеты" ), [ 8 ] Friedrich Zander mostró una profunda comprensión de la física detrás del concepto de asistencia gravitatoria y su potencial para la exploración interplanetaria del Sistema Solar . [ 7 ]

El ingeniero italiano Gaetano Crocco fue el primero en calcular un viaje interplanetario considerando múltiples asistencias gravitatorias en 1956. [ 7 ]

La maniobra de asistencia gravitatoria se utilizó por primera vez en 1959, cuando la sonda soviética Luna 3 fotografió la cara oculta de la Luna. La maniobra se basó en la investigación realizada bajo la dirección de Mstislav Keldysh en el Instituto Keldysh de Matemáticas Aplicadas . [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]

En 1961, Michael Minovitch , estudiante de posgrado de la UCLA que trabajaba en el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA, desarrolló una técnica de asistencia gravitatoria que posteriormente se utilizaría para la idea del Gran Tour Planetario de Gary Flandro . [ 13 ] [ 14 ]

Durante el verano de 1964, en el JPL de la NASA, a Gary Flandro se le asignó la tarea de estudiar técnicas para explorar los planetas exteriores del Sistema Solar. En este estudio descubrió la rara alineación de los planetas exteriores (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno) y concibió la misión multiplanetaria Planetary Grand Tour, que utilizaría la asistencia gravitatoria para reducir la duración de la misión de cuarenta años a menos de diez. [ 15 ]

Objetivo

Gráfico de la velocidad heliocéntrica de la Voyager 2 en función de su distancia al Sol, que ilustra el uso de la asistencia gravitatoria de Júpiter, Saturno y Urano para acelerar la nave espacial. Para observar Tritón , la Voyager 2 pasó por el polo norte de Neptuno, lo que provocó una aceleración fuera del plano de la eclíptica y una reducción de la velocidad alejándose del Sol. [ 1 ]

Una nave espacial que viaja de la Tierra a un planeta interior aumentará su velocidad relativa porque está cayendo hacia el Sol, y una nave espacial que viaja de la Tierra a un planeta exterior disminuirá su velocidad porque se está alejando de la proximidad del Sol.

Los motores de cohete pueden utilizarse para aumentar y disminuir la velocidad de la nave espacial. Sin embargo, el empuje de un cohete requiere propelente, el propelente tiene masa, e incluso un pequeño cambio de velocidad (conocido como Δv o "deltav " , donde el símbolo delta representa un cambio y "v" indica velocidad ) se traduce en una cantidad mucho mayor de propelente necesaria para escapar de la gravedad terrestre . Esto se debe a que los motores de la etapa primaria no solo deben elevar el propelente adicional, sino que también deben elevarlo más allá de lo necesario para elevarlo . La masa requerida para el despegue aumenta exponencialmente con el incremento del deltav necesario de la nave espacial.

Debido a que se necesita combustible adicional para transportar combustible al espacio, las misiones espaciales se diseñan con un presupuesto de propulsor muy ajustado, conocido como presupuesto delta-v . El presupuesto delta-v representa, en esencia, la cantidad total de propulsor disponible tras el despegue terrestre para acelerar, desacelerar, estabilizarse frente a vibraciones externas (causadas por partículas u otros efectos externos) o cambiar de dirección, en caso de no poder adquirir más propulsor. Toda la misión debe planificarse dentro de este límite. Por lo tanto, los métodos de cambio de velocidad y dirección que no requieren el consumo de combustible resultan ventajosos, ya que permiten una mayor capacidad de maniobra y una mejora de la trayectoria sin gastar el combustible disponible en el espacio. Las maniobras de asistencia gravitatoria pueden modificar considerablemente la velocidad de una nave espacial sin consumir propulsor y permiten ahorrar cantidades significativas, por lo que constituyen una técnica útil para ahorrar combustible.

Límites

Las trayectorias que permitieron a las dos naves espaciales Voyager de la NASA recorrer los cuatro planetas gigantes y alcanzar la velocidad necesaria para escapar del Sistema Solar.

La principal limitación práctica para el uso de maniobras de asistencia gravitatoria radica en que los planetas y otras masas de gran tamaño rara vez se encuentran en la posición adecuada para permitir un viaje a un destino específico. Por ejemplo, las misiones Voyager , que comenzaron a finales de la década de 1970, fueron posibles gracias a la alineación del " Gran Tour " de Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Una alineación similar no volverá a ocurrir hasta mediados del siglo XXII. Este es un caso extremo, pero incluso para misiones menos ambiciosas, hay años en que los planetas se encuentran dispersos en partes inadecuadas de sus órbitas.

Otra limitación es la distancia de aproximación más cercana al planeta. La magnitud del cambio de velocidad depende de la velocidad de aproximación de la nave espacial y de la velocidad de escape del planeta en el punto de aproximación más cercana. Cuanto más cerca del centro del planeta se encuentre dicha aproximación, mayor será el cambio de velocidad alcanzable. La atmósfera, si la hay, del planeta disponible establecerá un límite a la distancia de aproximación; para cuerpos sin atmósfera, como la Luna, la aproximación más cercana viene determinada por la restricción de que la trayectoria no debe intersecar la superficie. Para planetas con atmósfera, a medida que una nave espacial se adentra en ella, la energía perdida por la resistencia del aire puede superar la ganada por la velocidad del planeta. (Por otro lado, esta resistencia puede utilizarse para realizar una maniobra delta-V diferente, el frenado aerodinámico ). También se han propuesto teóricamente utilizar la sustentación aerodinámica mientras la nave espacial vuela a través de la atmósfera. Esta maniobra, denominada asistencia aerogravitatoria , podría curvar la trayectoria en un ángulo mayor que la gravedad por sí sola y, por lo tanto, aumentar la ganancia de energía. [ 16 ]

Las maniobras de asistencia gravitatoria interplanetarias utilizando el Sol no son posibles porque el Sol está en reposo con respecto al Sistema Solar en su conjunto. Sin embargo, el impulso aplicado cerca del Sol produce un efecto relacionado: el efecto Oberth . Este efecto puede aumentar enormemente la potencia de propulsión de una nave espacial, pero está limitado por la capacidad de la nave para resistir el calor. Para las asistencias gravitatorias planetarias, un impulso aplicado cerca del punto de máxima aproximación (una "maniobra de periapsis propulsada") puede sumar el efecto Oberth al efecto de asistencia gravitatoria, produciendo un cambio en la velocidad orbital mayor que el que produciría cualquiera de los dos efectos por separado.

Un agujero negro en rotación podría proporcionar asistencia adicional, si su eje de rotación está alineado correctamente. La relatividad general predice que una gran masa giratoria produce arrastre de marcos : cerca del objeto, el espacio mismo es arrastrado en la dirección de la rotación. Cualquier objeto giratorio ordinario produce este efecto. Aunque los intentos de medir el arrastre de marcos alrededor del Sol no han producido evidencia clara, los experimentos realizados por la sonda Gravity Probe B han detectado efectos de arrastre de marcos causados ​​por la Tierra. [ 17 ] La relatividad general predice que un agujero negro en rotación está rodeado por una región del espacio, llamada ergosfera , dentro de la cual es imposible permanecer inmóvil (con respecto a la rotación del agujero negro), porque el espacio mismo es arrastrado a la velocidad de la luz en la misma dirección que la rotación del agujero negro. El proceso de Penrose podría ofrecer una forma de obtener energía de la ergosfera, aunque requeriría que la nave espacial arrojara algo de "lastre" al agujero negro, y la nave espacial habría tenido que gastar energía para transportar el "lastre" al agujero negro.

Ejemplos notables de uso

Luna 3

La maniobra de asistencia gravitatoria se intentó por primera vez en 1959 para la Luna 3 , con el fin de fotografiar la cara oculta de la Luna. [ 18 ] El satélite no ganó velocidad, pero su órbita se modificó de tal manera que permitió la transmisión exitosa de las fotos. [ 19 ]

Pionero 10

La sonda espacial Pioneer 10 de la NASA , lanzada en 1972, completó la primera misión al planeta Júpiter . [ 20 ] Posteriormente, Pioneer 10 se convirtió en el primero de cinco objetos artificiales en alcanzar la velocidad de escape necesaria para abandonar el Sistema Solar . En diciembre de 1973, la nave espacial Pioneer 10 fue la primera en utilizar el efecto de honda gravitacional para alcanzar la velocidad de escape y abandonar el Sistema Solar. [ 21 ] [ 22 ]

Pionero 11

La sonda Pioneer 11 fue lanzada por la NASA en 1973 para estudiar el cinturón de asteroides , el entorno alrededor de Júpiter y Saturno , los vientos solares y los rayos cósmicos . [ 20 ] Fue la primera sonda en encontrarse con Saturno , la segunda en sobrevolar el cinturón de asteroides y la segunda en sobrevolar Júpiter (3 de diciembre de 1974). Para llegar a Saturno, la nave espacial recibió asistencia gravitatoria de Júpiter. [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]

Marinero 10

La sonda Mariner 10 fue la primera nave espacial en utilizar el efecto de asistencia gravitatoria para llegar a otro planeta, pasando cerca de Venus el 5 de febrero de 1974 en su camino para convertirse en la primera nave espacial en explorar Mercurio . [ 26 ]

Voyager 1

Voyager 1 fue lanzada por la NASA el 5 de septiembre de 1977. Obtuvo la energía para escapar de la gravedad del Sol realizando maniobras de asistencia gravitatoria alrededor de Júpiter y Saturno. [ 4 ] Habiendo operado durante 48 años, 10 meses y 22 días hasta el 28 de julio de 2026 UTC [ actualizar ] , la nave espacial todavía se comunica con la Red del Espacio Profundo para recibir comandos de rutina y transmitir datos a la Tierra. La NASA y el JPL proporcionan datos de distancia y velocidad en tiempo real [ 27 ] . A una distancia de 152,2 UA (22.800 millones de km ; 14.100 millones de mi ) de la Tierra al 12 de enero de 2020, [ 27 ] es el objeto hecho por el hombre más distante de la Tierra. [ 28 ]        

Voyager 2

La Voyager 2 fue lanzada por la NASA el 20 de agosto de 1977 para estudiar los planetas exteriores . Su trayectoria tardó más en llegar a Júpiter y Saturno que la de su nave gemela, pero permitió nuevos encuentros con Urano y Neptuno . [ 29 ]

Galileo

La sonda Galileo fue lanzada por la NASA en 1989 y, en su ruta hacia Júpiter , recibió tres asistencias gravitatorias: una de Venus (10 de febrero de 1990) y dos de la Tierra (8 de diciembre de 1990 y 8 de diciembre de 1992). La sonda llegó a Júpiter en diciembre de 1995. Las asistencias gravitatorias también permitieron a Galileo sobrevolar dos asteroides: 243 Ida y 951 Gaspra . [ 30 ] [ 31 ]

Ulises

En 1990, la NASA lanzó la nave espacial Ulysses de la ESA para estudiar las regiones polares del Sol. Todos los planetas orbitan aproximadamente en un plano alineado con el ecuador del Sol. Por lo tanto, para entrar en una órbita que pasara por los polos del Sol, la nave espacial tendría que eliminar la velocidad heredada de la órbita terrestre alrededor del Sol y ganar la velocidad necesaria para orbitar el Sol en el plano polo a polo. Esto se logró mediante una asistencia gravitatoria de Júpiter el 8 de febrero de 1992. [ 32 ] [ 33 ]

MENSAJERO

La misión MESSENGER (lanzada en agosto de 2004) utilizó ampliamente la asistencia gravitatoria para reducir su velocidad antes de orbitar Mercurio. La misión incluyó un sobrevuelo de la Tierra, dos sobrevuelos de Venus y tres sobrevuelos de Mercurio antes de llegar finalmente a Mercurio en marzo de 2011 con una velocidad lo suficientemente baja como para permitir la inserción orbital con el combustible disponible. Aunque los sobrevuelos fueron principalmente maniobras orbitales, cada uno brindó la oportunidad de realizar importantes observaciones científicas. [ 34 ] [ 35 ]

Cassini

La nave espacial Cassini-Huygens fue lanzada desde la Tierra el 15 de octubre de 1997, seguida de sobrevuelos con asistencia gravitatoria de Venus (26 de abril de 1998 y 21 de junio de 1999), la Tierra (18 de agosto de 1999) y Júpiter (30 de diciembre de 2000). El tránsito a Saturno duró 6,7 años, y la nave espacial llegó el 1 de julio de 2004. [ 36 ] [ 37 ] Su trayectoria fue denominada "la trayectoria con asistencia gravitatoria más compleja realizada hasta la fecha" en 2019. [ 38 ]

Trayectoria interplanetaria de Cassini
Animación de la trayectoria de Cassini desde el 15 de octubre de 1997 hasta el 4 de mayo de 2008. Cassini-Huygens · Júpiter · Saturno · Tierra · Venus · Marte                 
Velocidad de Cassini con respecto al Sol. Las asistencias gravitatorias forman picos a la izquierda, mientras que las variaciones periódicas a la derecha son causadas por la órbita de la nave espacial alrededor de Saturno .

Después de entrar en órbita alrededor de Saturno, la nave espacial Cassini usó múltiples asistencias gravitatorias de Titán para lograr cambios significativos en la inclinación de su órbita, de modo que en lugar de permanecer casi en el plano ecuatorial, la trayectoria de vuelo de la nave espacial estaba inclinada bastante fuera del plano de los anillos. [ 39 ] Un encuentro típico con Titán cambió la velocidad de la nave espacial en 0,75  km/s, y la nave espacial realizó 127 encuentros con Titán. Estos encuentros permitieron un recorrido orbital con un amplio rango de distancias de periapsis y apoapsis, varias alineaciones de la órbita con respecto al Sol, e inclinaciones orbitales de 0° a 74°. Los múltiples sobrevuelos de Titán también permitieron a Cassini sobrevolar otras lunas, como Rea y Encélado .

Animación de la trayectoria de Rosetta desde el 2 de marzo de 2004 hasta el 9 de septiembre de 2016. Rosetta · 67P/CG · Tierra · Marte · 21 Lutetia · 2867 Šteins                 
Rosetta

La sonda Rosetta , lanzada en marzo de 2004, utilizó cuatro maniobras de asistencia gravitatoria (una de ellas a tan solo 250  km de la superficie de Marte y tres desde la Tierra) para acelerar a través del sistema solar interior. Esto le permitió sobrevolar los asteroides 21 Lutetia y 2867 Šteins , así como igualar finalmente la velocidad del cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko en el punto de encuentro en agosto de 2014. [ 40 ] [ 41 ]

Nuevos horizontes

New Horizons fue lanzada por la NASA en 2006 y llegó a Plutón en 2015. En 2007 realizó una asistencia gravitatoria en Júpiter. [ 42 ] [ 43 ]

Juno

La sonda Juno fue lanzada el 5 de agosto de 2011 (UTC). Su trayectoria utilizó un impulso de velocidad por asistencia gravitatoria de la Tierra, logrado mediante un sobrevuelo de la Tierra en octubre de 2013, dos años después de su lanzamiento el 5 de agosto de 2011. [ 44 ] De esta manera, Juno cambió su órbita (y velocidad) hacia su objetivo final, Júpiter , después de tan solo cinco años.

Sonda solar Parker
La velocidad de la sonda y la distancia al Sol, desde su lanzamiento hasta 2026.
Animación de la trayectoria de la sonda solar Parker desde el 7 de agosto de 2018 hasta el 29 de agosto de 2025: Sonda solar Parker · Sol · Mercurio · Venus · Tierra              

La sonda solar Parker , lanzada por la NASA en 2018, tiene planeadas siete asistencias gravitatorias a Venus. Cada asistencia gravitatoria acerca progresivamente la sonda al Sol. Hasta 2022, la nave espacial había realizado cinco de sus siete asistencias. La misión de la sonda solar Parker realizará el acercamiento más cercano al Sol de cualquier misión espacial. [ 45 ] [ 46 ] [ 47 ] La última maniobra de asistencia gravitatoria planificada de la misión, completada el 6 de noviembre de 2024, la preparó para tres sobrevuelos solares finales que alcanzarán tan solo 3,8 millones de millas de la superficie del Sol el 24 de diciembre de 2024 (véase la figura). [ 48 ]

Orbitador solar

La sonda Solar Orbiter fue lanzada por la ESA en 2020. En su fase inicial de crucero, que se extiende hasta noviembre de 2021, Solar Orbiter realizó dos maniobras de asistencia gravitatoria alrededor de Venus y una alrededor de la Tierra para modificar su trayectoria, dirigiéndola hacia las regiones más internas del Sistema Solar. El primer acercamiento al Sol tuvo lugar el 26 de marzo de 2022, a aproximadamente un tercio de la distancia de la Tierra al Sol. [ 49 ]

BepiColombo

BepiColombo es una misión conjunta de la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial (JAXA) al planeta Mercurio . Fue lanzada el 20 de octubre de 2018. Utilizará la técnica de asistencia gravitatoria una vez con la Tierra , dos veces con Venus y seis veces con Mercurio . Su llegada está prevista para 2026. BepiColombo recibe su nombre de Giuseppe (Bepi) Colombo, pionero en el desarrollo de este método de maniobras. [ 50 ]

Lucy

Lucy fue lanzada por la NASA el 16 de octubre de 2021. Obtuvo una asistencia gravitatoria de la Tierra el 16 de octubre de 2022, [ 51 ] y después de un sobrevuelo del asteroide del cinturón principal 152830 Dinkinesh obtendrá otra en 2024. [ 52 ] En 2025, pasará por el asteroide del cinturón principal interior 52246 Donaldjohanson . [ 53 ] En 2027, llegará a la nube troyana L 4 (el campamento griego de asteroides que orbita unos 60° por delante de Júpiter), donde pasará por cuatro troyanos, 3548 Eurybates (con su satélite), 15094 Polymele , 11351 Leucus y 21900 Orus . [ 54 ] Después de estos sobrevuelos, Lucy regresará a la Tierra en 2031 para otra asistencia gravitatoria hacia lanube troyana L 5 (el campamento troyano que sigue a unos 60° detrás de Júpiter), donde visitará altroyano binario 617 Patroclo con su satélite Menoetius en 2033.

Europa Clipper

Animación de la trayectoria de Europa Clipper desde el 14 de octubre de 2024 hasta el 11 de abril de 2030: Europa Clipper · Sol · Tierra · Marte · Júpiter          

La sonda Europa Clipper , lanzada por la NASA el 14 de octubre de 2024, [ 55 ] utiliza la asistencia gravitatoria de Marte y la Tierra en su camino a Júpiter. Obtuvo su primera asistencia gravitatoria de Marte el 1 de marzo de 2025, [ 56 ] y está previsto que obtenga la segunda de la Tierra durante su sobrevuelo el 3 de diciembre de 2026. [ 56 ] Se espera que la sonda entre en órbita alrededor de Júpiter en abril de 2030, desde donde realizará múltiples sobrevuelos de Europa durante el transcurso de su misión. [ 57 ]

Véase también

Notas

  1. ↑ En 1938, cuando Kondratyuk presentó su manuscrito «Para quien quiera leerlo y poder construirlo» para su publicación, lo fechó entre 1918 y 1919, aunque era evidente que había sido revisado en varias ocasiones. Véase la página 49 de la Traducción Técnica F-9285 de la NASA (1 de noviembre de 1965).

Referencias

  1. 1 2 "Sección 1: Entorno, Capítulo 4: Trayectorias" . Fundamentos del vuelo espacial. NASA . Consultado el 21 de julio de 2018 .
  2. 1 2 3 "Asistencia gravitatoria" . The Planetary Society . Consultado el 1 de enero de 2017 .
  3. ↑ "Deja que la gravedad te ayude..." ESA . Consultado el 8 de marzo de 2023 .
  4. 1 2 "Introducción a la asistencia gravitatoria" . Fundamentos del vuelo espacial. NASA . Consultado el 21 de julio de 2018 .
  5. ↑ Johnson, RC (enero de 2003). El efecto tirachinas (PDF) (Informe). Universidad de Durham. Archivado del original (PDF) el 1 de agosto de 2020. Consultado el 21 de julio de 2018 .
  6. ↑ El artículo de Kondratyuk se incluye en el libro: Mel'kumov, TM, ed., Pionery Raketnoy Tekhniki [Pioneros de la cohetería: Artículos seleccionados] (Moscú, URSS: Instituto de Historia de la Ciencia Natural y la Tecnología, Academia de Ciencias de la URSS, 1964). La NASA realizó una traducción al inglés del artículo de Kondratyuk. Véase: Traducción técnica de la NASA F-9285, páginas 15-56 (1 de noviembre de 1965).
  7. 1 2 3 Negri, Rodolfo Batista; Prado, Antônio Fernando Bertachini de Alme (14 de julio de 2020). "Una revisión histórica de la teoría de las asistencias gravitatorias en la era pre-espacial" . Revista de la Sociedad Brasileña de Ciencias Mecánicas e Ingeniería . 42 (8). doi : 10.1007/s40430-020-02489-x . S2CID 220510617 . 
  8. ↑ El artículo de Zander de 1925, «Problemas del vuelo mediante propulsión a chorro: vuelos interplanetarios», fue traducido por la NASA. Véase la traducción técnica F-147 de la NASA (1964); en concreto, la sección 7: Vuelo alrededor del satélite de un planeta para naves espaciales con aceleración o desaceleración, páginas 290-292.
  9. ↑ Eneev, T.; Akim, E. "Mstislav Keldysh. Mecánica del vuelo espacial" (en ruso). Instituto Keldysh de Matemáticas Aplicadas.
  10. ↑ Egorov, Vsevolod Alexandrovich (septiembre de 1957). "Problemas específicos de un vuelo a la luna" . Physics-Uspekhi . 63 (9): 73– 117. doi : 10.3367/UFNr.0063.195709f.0073 .
  11. ↑ Rauschenbakh, Boris V.; Ovchinnikov, Michael Yu.; McKenna-Lawlor, Susan MP (2003). Essential Spaceflight Dynamics and Magnetospherics . Dordrecht , Países Bajos: Kluwer Academic . pp. 146–147 . ISBN  0-306-48027-1.
  12. ↑ Berger, Eric (4 de octubre de 2019). "All Hail Luna 3, Rightful King of 1950s Space Missions" . Ars Technica . Consultado el 13 de octubre de 2023 .
  13. ↑ "Las matemáticas que hicieron posible la Voyager" . BBC News . 22 de octubre de 2012.
  14. ↑ Portree, David SF "El desafío de los planetas, tercera parte: la gravedad" . Wired . Consultado el 5 de diciembre de 2022 .
  15. ↑ Flandro, Gary. "Misiones de reconocimiento rápido al sistema solar exterior utilizando energía derivada del campo gravitatorio de Júpiter" (PDF) . GravityAssist.com . Consultado el 6 de enero de 2024 .
  16. ↑ Jon A. Sims, James M. Longuski y Moonish R. Patel (1995). «Trayectorias con asistencia aerogravitatoria hacia los planetas exteriores», Acta Astronautica , Volumen 35, Suplemento 1, págs. 297-306. https://doi.org/10.1016/0094-5765(94)00195-R
  17. ↑ Everitt, CWF; et al. (junio de 2011). "Gravity Probe B: resultados finales de un experimento espacial para probar la relatividad general". Physical Review Letters . 106 (22). 221101. arXiv : 1105.3456 . Bibcode : 2011PhRvL.106v1101E . doi : 10.1103/PhysRevLett.106.221101 . PMID 21702590. S2CID 11878715 .   
  18. ↑ Negri, Rodolfo Batista; Prado, Antônio Fernando Bertachini de Almeida (14 de julio de 2020). "Una revisión histórica de la teoría de las asistencias gravitatorias en la era pre-espacial" . Revista de la Sociedad Brasileña de Ciencias Mecánicas e Ingeniería . 42 (8): 406. doi : 10.1007/s40430-020-02489-x . S2CID 220510617 . 
  19. ↑ Santos, Ignacio (2020). Simulación y estudio de maniobras de asistencia gravitatoria (Informe).
  20. 1 2 Fimmel, RO; W. Swindell; E. Burgess (1974). SP-349/396 PIONEER ODYSSEY . Centro de Investigación Ames de la NASA. SP-349/396 . Recuperado el 9 de enero de 2011 .
  21. ↑ "Deja que la gravedad te ayude..." ScienceDaily . Consultado el 5 de diciembre de 2022 .
  22. ↑ T. Franc (2011). "The Gravitational Assist". XX Conferencia Anual de Estudiantes de Doctorado, WDS'11 "Semana de Estudiantes de Doctorado 2011", Universidad Carolina, Facultad de Matemáticas y Física, Praga, República Checa, del 31 de mayo al 3 de junio de 2011 : [ actas de las ponencias presentadas ] . Parte 3 Física (PDF) (1.ª ed.). Praga: Matfyzpress. ISBN   978-80-7378-186-6Consultado el 5 de diciembre de 2022 .
  23. ↑ "Pionero 11: En profundidad" . Consultado el 10 de diciembre de 2017 .
  24. ↑ Mars, Kelli (2 de diciembre de 2019). "Hace 45 años, Pioneer 11 explora Júpiter" . NASA . Consultado el 5 de diciembre de 2022 .
  25. ↑ "Pioneer 10 y 11, exploradores del sistema solar exterior" . The Planetary Society . Consultado el 5 de diciembre de 2022 .
  26. ↑ "En profundidad | Mariner 10" . Exploración del Sistema Solar de la NASA . 20 de diciembre de 2017. Consultado el 5 de diciembre de 2022 .
  27. 1 2 "Voyager – Estado de la misión" . Laboratorio de Propulsión a Chorro . Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio . Consultado el 26 de diciembre de 2019 .,
  28. ↑ "Voyager 1" . Sistema Solar de la BBC . Archivado del original el 3 de febrero de 2018. Consultado el 4 de septiembre de 2018 .
  29. ↑ Butrica, Andrew. De la ciencia de la ingeniería a la gran ciencia . p. 267. Recuperado el 4 de septiembre de 2015. A pesar del cambio de nombre, Voyager siguió siendo en muchos sentidos el concepto del Gran Tour, aunque ciertamente no la nave espacial del Gran Tour (TOPS). Voyager 2 fue lanzada el 20 de agosto de 1977, seguida de Voyager 1 el 5 de septiembre de 1977. La decisión de invertir el orden de lanzamiento tuvo que ver con mantener abierta la posibilidad de llevar a cabo la misión del Gran Tour a Urano, Neptuno y más allá. Voyager 2 , si se le hubiera dado el máximo rendimiento del Titan-Centaur, podría haber alcanzado por poco la antigua trayectoria del Gran Tour y encontrarse con Urano. Dos semanas después, Voyager 1 partiría en una trayectoria más fácil y mucho más rápida, visitando solo Júpiter y Saturno. Voyager 1 llegaría a Júpiter cuatro meses antes que Voyager 2, y luego llegaría a Saturno nueve meses antes. Por lo tanto, la segunda nave espacial lanzada fue la Voyager 1 , no la Voyager 2. Las dos Voyager llegarían a Saturno con nueve meses de diferencia, de modo que si la Voyager 1 no lograba sus objetivos en Saturno, por la razón que fuera, la Voyager 2 aún podría ser redirigida para lograrlos, aunque a costa de cualquier encuentro posterior con Urano o Neptuno. 
  30. ↑ D'Amario, Louis A.; Bright, Larry E.; Wolf, Aron A. (mayo de 1992). "Diseño de la trayectoria de Galileo". Space Science Reviews . 60 ( 1–4 ): 23. Bibcode : 1992SSRv...60...23D . doi : 10.1007/BF00216849 . S2CID 122388506 . 
  31. ↑ "Galileo se dirige hacia la segunda asistencia gravitatoria" . Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA . Consultado el 5 de diciembre de 2022 .
  32. ↑ "ESA Ciencia y Tecnología - Órbita de Ulises" . sci.esa.int . Consultado el 5 de diciembre de 2022 .
  33. ↑ "ESA Ciencia y Tecnología - Asistencia Gravitatoria" . sci.esa.int . Consultado el 5 de diciembre de 2022 .
  34. ↑ "MESSENGER – Descifrando los misterios del planeta Mercurio" . messenger.jhuapl.edu . Consultado el 5 de diciembre de 2022 .
  35. ↑ "Recursos / Archivo de noticias INFORMACIÓN SOBRE FLYBY" . messenger.jhuapl.edu . Consultado el 5 de diciembre de 2022 .
  36. ↑ "Trayectoria de Cassini" . Exploración del Sistema Solar de la NASA . 15 de octubre de 1997. Consultado el 5 de diciembre de 2022 .Dominio públicoEste artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público .
  37. ↑ "ESA Ciencia y Tecnología – Llegando a Saturno" . sci.esa.int . Consultado el 5 de diciembre de 2022 .
  38. ↑ Bellerose, Julie; Roth, Duane; Tarzi, Zahi; Wagner, Sean (2019). «La misión Cassini: Reconstrucción de trece años de la trayectoria de asistencia gravitatoria más compleja realizada hasta la fecha» . Operaciones espaciales: Inspirando el futuro de la humanidad . Springer International Publishing. págs. 575–588 . doi : 10.1007/978-3-030-11536-4_22 . ISBN  978-3-030-11535-7. S2CID 197554425 . Consultado el 5 de diciembre de 2022 . 
  39. ↑ "Asistencia gravitatoria | Misión" . Exploración del Sistema Solar de la NASA . 25 de septiembre de 2018. Consultado el 5 de diciembre de 2022 .Dominio públicoEste artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público .
  40. ↑ "ESA Ciencia y Tecnología – Segunda visita de Rosetta a la Tierra" . sci.esa.int . Consultado el 5 de diciembre de 2022 .
  41. ↑ Alexander, C.; Holmes, D.; Goldstein, R.; Parker, J. (2 de marzo de 2008). «El proyecto Rosetta de EE. UU.: Asistencia gravitatoria a Marte» . Conferencia Aeroespacial IEEE de 2008. págs. 1-9 . doi : 10.1109/AERO.2008.4526265 . ISBN  978-1-4244-1487-1. S2CID 29248228 . 
  42. ↑ Boen, Brooke. "NASA – Grand Theft Pluto: New Horizons recibe un impulso gracias al sobrevuelo de Júpiter" . www.nasa.gov . Archivado del original el 8 de marzo de 2016. Consultado el 5 de diciembre de 2022 .
  43. ↑ "Sobrevuelo de Júpiter por New Horizons" . pds-atmospheres.nmsu.edu . Consultado el 5 de diciembre de 2022 .
  44. ↑ "Calendario de lanzamientos de transbordadores y cohetes de la NASA" . NASA . Consultado el 17 de febrero de 2011 .
  45. ↑ "La sonda solar Parker completa su quinto sobrevuelo de Venus – Sonda solar Parker" . blogs.nasa.gov . 19 de octubre de 2021. Consultado el 5 de diciembre de 2022 .Dominio públicoEste artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público .
  46. ↑ Garner, Rob (4 de octubre de 2018). "La sonda solar Parker cambió las reglas del juego incluso antes de su lanzamiento" . NASA . Consultado el 5 de diciembre de 2022 .
  47. ↑ Guo, Yanping; Thompson, Paul; Wirzburger, John; Pinkine, Nick; Bushman, Stewart; Goodson, Troy; Haw, Rob; Hudson, James; Jones, Drew; Kijewski, Seth; Lathrop, Brian; Lau, Eunice; Mottinger, Neil; Ryne, Mark; Shyong, Wen-Jong; Valerino, Powtawche; Whittenburg, Karl (1 de febrero de 2021). "Ejecución del vuelo sin precedentes de la sonda solar Parker al Sol y primeros resultados" . Acta Astronautica . 179 : 425–438 . Bibcode : 2021AcAau.179..425G . doi : 10.1016/j.actaastro.2020.11.007 . ISSN 0094-5765 . S2CID 228944139 .  
  48. ↑ "La sonda solar Parker de la NASA, con destino al Sol, realiza su último sobrevuelo de Venus | Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins" . www.jhuapl.edu . Consultado el 19 de diciembre de 2024 .
  49. ↑ "GMS: Órbita del Orbitador Solar" . svs.gsfc.nasa.gov . 27 de enero de 2020. Consultado el 14 de febrero de 2020 .Dominio públicoEste artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público .
  50. ↑ "ESA Ciencia y Tecnología BepiColombo" . 28 de junio de 2022.
  51. ↑ Lee Kanayama (16 de octubre de 2022). "Lucy completa su primera asistencia gravitatoria terrestre tras un año en el espacio" . www.nasaspaceflight.com . NASA Spaceflight.com . Consultado el 24 de octubre de 2022 .
  52. ↑ "La NASA adjudica un contrato de servicios de lanzamiento para la misión Lucy" . nasa.gov . NASA. 31 de enero de 2019. Consultado el 29 de marzo de 2021 .Dominio públicoEste artículo incorpora texto de esta fuente, que es de dominio público .
  53. ↑ Dreier, Casey; Lakdawalla, Emily (30 de septiembre de 2015). "La NASA anuncia que cinco propuestas de Discovery han sido seleccionadas para un estudio más profundo" . The Planetary Society.
  54. ↑ Chang, Kenneth (6 de enero de 2017). "Una bola de metal del tamaño de Massachusetts que la NASA quiere explorar" . The New York Times .
  55. ↑ "La NASA lanza la sonda Europa Clipper para comprobar si la luna helada de Júpiter contiene ingredientes para la vida" . Los Angeles Times . 14 de octubre de 2024. Consultado el 30 de abril de 2026 .
  56. 1 2 "Ojos en el Sistema Solar - NASA/JPL" . Ojos en el Sistema Solar - NASA/JPL . Consultado el 30 de abril de 2026 .
  57. ↑ Foust, Jeff (10 de febrero de 2021). "La NASA utilizará un vehículo de lanzamiento comercial para Europa Clipper" . SpaceNews . Archivado del original el 16 de febrero de 2021. Consultado el 10 de febrero de 2021 .
  • Conceptos básicos del vuelo espacial: Introducción a la asistencia gravitatoria en NASA.gov
  • Vuelos espaciales y naves espaciales: Asistencia gravitatoria , debate en Phy6.org
  • "Ascensor gravitacional" . MathPages.com .
  • Experimento de caída de doble bola