Slingshot, gravity assist o swing-by

Con estos términos nos referimos al hecho de aprovechar el tirón gravitatorio de un cuerpo celeste para modificar la trayectoria de una sonda espacial, e incluso para acelerarla.

Recientemente, esta técnica ha sido utilizada por la misión que hace poco visitó Plutón, y por ello hoy quería dedicar esta entrada para explicar, desde un ejemplo, su funcionamiento.

Sea un satélite de masa m lanzado desde la Tierra con una velocidad suficiente como para abandonar el campo gravitatorio solar. Alcanza la órbita de Júpiter perpendicularmente a una distancia b del astro y es capaz de desviarse un ángulo de 90º. Vamos a calcular cuánta energía gana nuestra nave.

Si el satélite tiene suficiente energía como para escapar del campo solar, es porque su energía en el infinito es nula, y por el Principio de Conservación de la Energía, su energía cuando se encuentra a una distancia cualquiera del Sol también será nula.

Sea r el radio orbital de Júpiter en el momento en que es alcanzado por la nave. Podemos decir que:

donde Vs representa la velocidad del satélite respecto del Sol y Mj la masa de Júpiter.

La velocidad desde el sistema de referencia de Júpiter lógicamente será

donde Vj representa la velocidad orbital de Júpiter.

Si durante el encuentro b es constante, debido a que el campo es central, se conservará el momento angular con respecto a Júpiter, por lo que de forma más o menos trivial observamos que la velocidad final Vf del satélite en el sistema de referencia del Sol es:

Por tanto, la energía cinética ganada por unidad de masa del satélite será de:

Lo que evidentemente supone enormes ventajas en el ahorro de combustible.

El Autor

¡Hola!

Me llamo Gabriel, soy un joven de 18 años al que le gusta mucho la ciencia, aunque mis preferencias son la física y las matemáticas. Soy estudiante de Física en la Universidad de Salamanca. Hace unos meses se me ocurrió una bonita manera de seguir aprendiendo: empezando a escribir este blog. Las ideas de las entradas las saco de libros, donde leo temas interesantes y profundizo en ellos para poder escribir las entradas con un mínimo de conocimiento.


Algunos datos sobre mí:


-Ganador de las Olimpiadas de Matemáticas en Salamanca en 2011, 2012 y 2013.

-Participante en la Olimpiada Matemática de Castilla y León en 2011.

-Ganador de la Olimpiada Matemática de Castilla y León 2013.

-Participante en el Campus Científico del acelerador de iones de la Universidad Autónoma de Madrid en 2013.

-Finalista en las Olimpiadas de Matemáticas de Salamanca, Ávila y Zamora en 2014 y 2015.

-Mejor rendimiento académico durante los cursos 2010, 2011, 2012, 2013, 2014 y 2015.

-Ganador de la Olimpiada de Física de Salamanca 2015.

-Ganador de la Olimpiada Española de Física 2015.

-Mención de Honor en la Olimpiada Internacional de Física 2015.

-Finalista en el Canguro Matemático Europeo 2015.

-17 posición en los Premios Bitácoras 2014 al mejor blog en lengua castellana.

Espero que disfrutéis leyendo estas entradas tanto como lo hago yo escribiéndolas.

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