El Tamiz

Ignora lo accesorio, atesora lo esencial

El Sistema Solar - Asistencia gravitatoria

Aunque la inmensa mayoría de los artículos de la serie El Sistema Solar versan sobre los distintos planetas y satélites de nuestro sistema estelar, algunos tratan sobre asuntos generales de planetología o exploración espacial, y eso sucede precisamente hoy. Varios de vosotros habéis expresado interés por comprender cómo funciona el efecto de “honda gravitatoria” que utilizan muchas sondas espaciales para alcanzar lugares lejanos del Sistema, y habéis hecho preguntas inteligentes sobre el asunto… pero era imposible entrelazar una explicación mínimamente detallada de este efecto, por ejemplo, en un artículo sobre Júpiter, de modo que vamos a dedicarle una entrada breve, pero específica. ¿Qué es exactamente el efecto de honda gravitatoria? ¿Cómo puede funcionar, dada la conservación de la energía mecánica? ¿De qué modos diferentes puede emplearse?

Un aviso: aunque, como siempre, trataremos de exponer la cuestión desde un punto de vista “antes simplista que incomprensible”, hablaremos de algunos principios físicos, como la conservación de la energía, y de magnitudes como el trabajo mecánico, que son inevitables al hablar de algo como el asunto que nos ocupa. Trataré de explicar brevemente esos conceptos cuando sea posible, y daré enlaces a los artículos correspondientes en Wikipedia, pero estás avisado de que, si no tienes una cierta base en Física, puede que tengas que pararte de vez en cuando antes de seguir, o que tengas que aceptar mis palabras sin más para tener una idea básica de cómo funciona el efecto.

Antes de nada, la descripción básica de la honda gravitatoria, que es similar a la que dimos al hablar de Júpiter, ya que este gigante es utilizado muy a menudo con este propósito en la exploración de las regiones exteriores del Sistema Solar. Este efecto, también llamado asistencia gravitatoria, consiste en utilizar un cuerpo estelar (que suele ser un planeta, pero también podría ser un satélite, una estrella o incluso un agujero negro) y su atracción gravitatoria para modificar la velocidad de una nave espacial o una sonda sin necesidad de gastar combustible en ello.

La razón de la enorme utilidad de este efecto es precisamente ésa: sin usar un gramo de combustible, es posible acelerar de forma neta una nave espacial a su paso por Júpiter, y así alcanzar lugares más alejados del Sol con un consumo energético más pequeño. Y, como hemos dicho ya varias veces a lo largo de esta serie, el consumo energético es un factor esencial en el coste de las misiones espaciales, con lo que la asistencia gravitatoria es una herramienta muy importante en nuestra exploración del Sistema Solar. De hecho, como veremos más adelante en este mismo artículo, su importancia será aún mayor cuando nuestros viajes por el Sistema no sean simples exploraciones con poca masa, sino transportes masivos de materias primas o personas, ya que entonces el coste energético será aún más crucial. Pero vamos por partes.

La reacción más frecuente cuando se oye hablar por primera vez de este efecto –sé que me pasó a mí, y por vuestros comentarios, también os ha sucedido a algunos de vosotros– es la siguiente: “Pero vamos a ver; no se puede sacar energía de la nada. Si mi nave se acerca a Júpiter, acelera, claro… ¡pero cuando se aleja por el otro lado, frena otra vez, con lo que su velocidad al final es la misma que al principio, o estaríamos sacando energía de la nada!” Una pega razonable, pero errónea: sí es posible acelerar de forma neta la nave tras su paso cerca de un planeta, y no se viola la conservación de la energía en el proceso. Pero la explicación es sutil, de modo que a ver si puedo expresarme claramente y no liar las cosas. Como tantas veces, te pido que tengas paciencia según me acerco al quid de la cuestión poco a poco. Para no liar las cosas con cálculo vectorial, haremos todo con ejemplos muy sencillos, por cierto.

Es evidente que, debido a la atracción gravitatoria, cuando una nave espacial se acerca a un planeta, su velocidad aumenta. Cuanto mayor sea la masa del planeta en cuestión y más se acerque nuestra nave, mayor será la velocidad. Y es evidente también que, según la nave se aleja, la gravedad la frena, con lo que su velocidad desciende de nuevo. Consideremos, como un primer ejemplo, un planeta y nuestra nave, que se acerca a él. En la primera parte de su trayectoria, según se acerca al planeta, la gravedad modifica su trayectoria y acelera la nave, de modo que cuando está en su periapsis ((Del mismo modo que perigeo es la posición más cercana a la Tierra y perihelio la posición más cercana al Sol, periapsis es genérica para cualquier planeta. Apoapsis, en una órbita alrededor de un planeta, es la posición más alejada, análoga a apogeo y afelio.)) –su posición más cercana al planeta–, la velocidad de la nave es máxima. La situación sería algo parecido a esto:

Honda gravitatoria (planeta estático)

En la segunda parte de la trayectoria, según la nave se aleja de nuevo tras su encuentro con el planeta, su velocidad va disminuyendo, hasta que, cuando esté de nuevo a la misma distancia que estaba cuando empezamos a mirarla, su velocidad será exactamente la misma que al principio, sólo que “hacia arriba” en vez de “hacia abajo” en el dibujo que estamos haciendo aquí. Antes de seguir, espero que veas ya una utilidad inmediata de la asistencia gravitatoria, sin considerar la parte sutil de la explicación, a la que no hemos llegado aún. Dependiendo del ángulo de aproximación al planeta y la velocidad que tenga la nave al hacerlo, es posible lograr distintos grados de desviación de la trayectoria original.

Y esto nos permite modificar la trayectoria de la nave sin gastar combustible, de modo que llegue a lugares a los que no podría llegar sin encender motores que alterarsen la dirección de su velocidad. Pero, evidentemente, ésta no es la utilidad más grande de la honda gravitatoria. Mi afirmación de arriba se mantiene: utilizando la asistencia gravitacional es posible acelerar la nave, no sólo modificar la dirección de su trayectoria. Pero, ¡en nuestro ejemplo, la velocidad final de la nave es exactamente la misma que la inicial! Pero, y si eres tamicero añejo tal vez ya estés cayendo en la cuenta de la “sutileza” con la que voy a golpearte en los morros: la velocidad de la nave es la misma que la inicial respecto al planeta. Pero, ¡ah!, el planeta no está quieto, sino que se mueve respecto al Sol, al igual que la nave. Y, en nuestros viajes en el Sistema Solar, la velocidad respecto al Sol es esencial.

De modo que volvamos a analizar nuestro ejemplo de arriba, pero ahora en el sistema de referencia del Sol, teniendo en cuenta que el planeta se mueve respecto a la estrella, y que nosotros elegimos el momento y la dirección del encuentro de nuestra nave con el planeta. Por ejemplo, supongamos que, en nuestros dibujos de dos dimensiones, queremos que nuestra nave acelere “hacia arriba (norte)”, porque nuestro destino último en el Sistema Solar está en esa dirección. Entonces procederíamos del siguiente modo:

En primer lugar, haríamos que el encuentro de nuestra nave con el planeta se produjese cuando el planeta se estuviera moviendo alrededor del Sol justo en la dirección y sentido en la que queremos viajar con nuestra nave. Pongamos que el planeta se mueve hacia arriba con velocidad V:

Honda gravitatoria (planeta en movimiento) 1

Nuestra nave se aproximará entonces al planeta con una velocidad inicial v, justo en sentido contrario al de nuestro viaje último, aunque parezca extraño, con la trayectoria adecuada, desde luego, para que no se estrelle contra él ni pase tan lejos que no se produzca el resto de efecto como debe producirse, aunque aquí simplifiquemos mucho las cosas. Todo es muy parecido al caso inicial que empleamos sin tener en cuenta el movimiento del planeta:

Honda gravitatoria (planeta en movimiento) 2

Como digo, la velocidad de nuestra nave respecto al Sol es v, y la del planeta es V, pero ¿cuál es la velocidad de nuestra nave respecto al planeta? Dado que ambos van en sentidos contrarios, el planeta ve a nuestra nave acercarse a una velocidad v + V, la suya propia respecto al Sol más la de la nave respecto al Sol, como las velocidades de dos coches que viajan en sentidos opuestos respecto a una autopista.

Según nuestra nave se acerca al planeta, como antes, va acelerando, y su velocidad será máxima respecto a él cuando esté en la periapsis. Y después, según se aleje de él de nuevo, nuestra nave irá frenando de nuevo respecto al planeta, ya que su gravedad tira de ella “hacia atrás”. Y, cuando la nave esté tras el encuentro a la misma distancia del planeta que al principio, su velocidad será exactamente la misma que la que tenía cuando empezó nuestro ejemplo respecto al planeta. Llamemos a la velocidad de la nave respecto al Sol v’:

Honda gravitatoria (planeta en movimiento) 3

Dado que la velocidad inicial respecto al planeta era v + V, ahora la velocidad de la nave respecto al planeta es también v + V. Pero ¿cuál es la velocidad de la nave respecto al Sol, que es quien nos importa de verdad al viajar por el Sistema Solar? Fíjate en el dibujo sobre este párrafo: ahora, nave y planeta se mueven ambos en el mismo sentido. Si la nave se mueve ahora respecto al Sol a una velocidad v’, ¿cuál ha de ser el valor de v’ para que la velocidad nave-planeta siga siendo v + V? Piensa un momento –si es posible, mirando al dibujo y con un lápiz y papel– antes de seguir leyendo.

Cuando nave y planeta se acercaban uno al otro, uno con velocidad v y otro con V, para hallar la velocidad relativa entre ambos –como la de coches en una carretera que viajan en sentidos contrarios– sumábamos sus velocidades, v + V. Como ahora ambos se mueven en la misma dirección y sentido, sucede justo lo contrario, y debemos restarlas: la velocidad con la que el planeta ve alejarse la nave de él es v’ - V. Pero hemos dicho antes que, como en nuestro ejemplo del principio, la velocidad de la nave respecto al planeta, por la conservación de la energía, debe ser exactamente la misma que al principio: v + V.

De manera que, si la velocidad relativa entre ellos es v’ - V, y ese valor debe ser necesariamente v + V, ya tenemos el valor de la velocidad final de la nave respecto al Sol, que no es igual que la velocidad que tenía al principio: v ‘ = v + 2V. La nave se mueve ahora más deprisa respecto al Sol que antes… de hecho, el aumento de velocidad es precisamente 2V, es decir, hemos acelerado la nave un valor doble de la velocidad orbital del planeta alrededor del Sol en ese momento.

Si las ecuaciones hacen que tu cabeza dé vueltas, puedes pensarlo de este otro modo, cualitativamente: el planeta no está quieto según nuestra nave se acerca a él, sino que se mueve alrededor del Sol en una dirección determinada. Según la nave pasa cerca del planeta, éste tira de ella hacia sí mismo mediante la gravedad, pero como se está moviendo, proporciona un empuje “extra” a la nave en la dirección de movimiento del planeta. De forma neta, la nave, tras su encuentro con el planeta, tiene una mayor velocidad en la dirección de movimiento de éste que la que tenía al principio.

“Un momento”, puedes estar pensando. “Sí, todo eso tiene sentido y no veo ningún error en ello; en el sistema de referencia del planeta, la energía se conserva, porque la nave se mueve a la misma velocidad respecto a él que al principio, pero ¿qué hay de lo que pasa respecto al Sol? ¡La nave va ahora más deprisa que antes! ¿De dónde demonios ha salido la energía? ¿O ahí no se conserva la energía, y la sacamos de la nada?”

No, la energía se conserva, desde luego. Es evidente que la nave, al moverse más rápido tras el encuentro que al principio, tiene más energía que antes… pero el planeta tiene menos. Igual que si viajas en bicicleta por una carretera y, según pasa un coche junto a ti, te agarras al coche durante unos metros de modo que, al soltarte, tienes más velocidad –y más energía– que antes de agarrarte, el coche tiene menos energía que antes. La cuestión está, desde luego, en que la masa de nuestra nave es una mota de polvo comparada con la del planeta, de modo que la velocidad del planeta es prácticamente constante en todo el proceso. Pero, estrictamente hablando, el planeta se mueve una infinitésima más despacio tras el paso de la nave que al principio.

De modo que ahí lo tienes: en la honda gravitatoria aprovechamos el movimiento de un cuerpo estelar en la dirección y sentido de nuestro viaje para “robar” parte de su velocidad e impulsarnos así en la dirección correcta. Hace falta, desde luego, que sea un objeto muy masivo, y que se esté moviendo en la dirección correcta en el momento preciso, o esta asistencia gravitaroria no serviría de nada. En la práctica, la cosa funciona justo al revés: esperamos a lanzar las misiones espaciales cuando los planetas que usamos como “impulsores” se estén moviendo hacia donde nos interesa. Y, de este modo, obtenemos una velocidad “extra” sin usar un gramo de combustible.

Es posible además utilizar combustible en el momento justo para obtener un beneficio aún mayor de la asistencia gravitatoria, aunque para entender esto debes conocer el concepto de trabajo mecánico. Cuando una nave espacial enciende sus motores, éstos impulsan parte del combustible hacia atrás, de modo que la nave sufre una fuerza hacia delante en su movimiento, acelerando. Esta fuerza proporciona una energía adicional a la nave, y esa energía que gana la nave –el trabajo mecánico realizado por la fuerza de los motores– depende de la velocidad de la nave en ese momento.

La razón es la propia definición de trabajo mecánico: el trabajo que realiza el motor es igual a la fuerza que ejerce sobre la nave por la distancia recorrida por la nave durante el proceso. Si la nave se mueve despacio, entonces el trabajo será pequeño, ya que mientras los motores están encendidos, la nave habrá recorrido una distancia pequeña; si, por el contrario, la nave se mueve muy deprisa, recorrerá una gran distancia mientras los motores funcionan y ganará una mayor cantidad de energía… siempre, desde luego, respecto a un sistema de referencia concreto.

Puedes pensarlo de este otro modo: cuando la nave se impulsa, expulsa algo hacia atrás para moverse hacia delante. Cuanto menor es la velocidad de la nave, más cantidad de energía se gasta en impulsar el combustible hacia atrás, y menos energía se la queda la nave para moverse hacia delante; cuanto más rápido va la nave, menos energía se la queda el combustible “hacia atrás”, y más energía se la queda la nave para impulsarse hacia delante. La energía, desde luego, es la misma al final en todos los casos, pero como lo que nos importa de verdad es la velocidad de la nave respecto al Sol –y no la del chorro combustible respecto al Sol–, lo ideal es encender los motores cuando la nave se mueve muy rápido.

De manera que imagina de nuevo nuestra nave aprovechando la asistencia gravitatoria del planeta, pero con una diferencia… cuando estamos en la periapsis, encendemos los motores de la nave durante un rato, aprovechando el momento de velocidad máxima, y ganando así la máxima energía posible de ese chorro de combustible:

Honda gravitatoria con efecto Oberth

Una vez más, una manera alternativa de verlo que tal vez sea más intuitiva: al encender los motores cuando la nave está muy cerca del planeta, abandonamos allí el combustible, muy profundamente en el pozo gravitatorio del planeta, como un saltador de altura que lleva piedras en los bolsillos y las suelta hacia el suelo en el momento del salto. Al hacer eso, consigue llegar más alto de lo que llegaría sin piedras en los bolsillos. Como nuestra nave se desprende de parte de su carga –el combustible– cerca del planeta, es capaz de alejarse más rápido de él que si no lo hubiera hecho.

Este gasto de combustible en la periapsis, como efecto adicional al de honda gravitatoria, recibe el nombre de efecto Oberth, en honor al rumano-alemán Hermann Oberth, y sólo es útil, desde luego, cuando la velocidad es muy grande y una cantidad razonablemente grande de combustible es expulsada hacia atrás por la nave.

Por cierto, la asistencia gravitatoria también puede utilizarse para frenar en vez de acelerar, si eso es lo que deseamos. En ese caso, lo único que hay que hacer es acercarse al planeta cuando éste se mueve justo al contrario que la dirección en la que viajamos, y de ese modo restamos dos veces su velocidad orbital a la nuestra en vez de sumarlas. Esto es lo que hizo precisamente la sonda Messenger, de la que hablamos al estudiar Mercurio, para no “pasarse de largo” al llegar al planeta. Normalmente, al viajar “hacia dentro” en el Sistema Solar, suele hacer falta frenar, ya que al aproximarse al Sol la velocidad de la nave aumenta, y lo contrario sucede para lograr alejarse de la estrella en nuestros viajes “hacia fuera”.

La primera sonda en utilizar la asistencia gravitatoria fue la Mariner 10, de la que hablamos al estudiar Venus, en 1974, y desde entonces la han empleado prácticamente todas nuestras sondas, especialmente las que tienen el trabajo más difícil: alejarse mucho del Sol. Lo hicieron las Voyager (empleando Júpiter y después Saturno), lo hizo la Galileo (empleando Venus y la Tierra dos veces, y después varias de las lunas jovianas), lo hizo la Ulises al pasar junto a Júpiter, en este caso para alejarse del plano de la eclíptica, para poder así observar los polos del Sol, etc.

Uno de los casos más complejos e interesantes, en el que puede comprobarse de una forma muy visual el efecto de honda gravitatoria, es la maravillosa misión Cassini-Huygens, de la que ya hemos hablado bastante –y seguiremos haciéndolo– en nuestro estudio de Júpiter. Como hemos dicho ya, el objetivo final de Cassini era Saturno y sus lunas, de modo que tenía que alejarse mucho del Sol: pero, según te alejas del Sol, vas frenando, con lo que o bien utilizas mucho combustible para alejarte, o bien utilizas el efecto de honda gravitatoria, claro. Y Cassini ha hecho uso de este efecto hasta la saciedad.

Aquí tienes, en primer lugar, la trayectoria que ha seguido la sonda, con sus diferentes encuentros planetarios –con Venus, otra vez con Venus, con la Tierra y con Júpiter, antes de llegar a Saturno–. Todos ellos, desde luego, cuidadosamente planeados para que las velocidades relativas de la sonda y cada planeta fueran lo más óptimas posibles para hacer uso de la honda:

Trayectoria de la misión Cassini

Crédito: NASA.

En segundo lugar, aquí puedes ver “in person” el efecto mensurable de la honda gravitatoria. En la gráfica se ve la velocidad de Cassini respecto al Sol a lo largo del tiempo. Según pasan las semanas, Cassini se aleja del Sol, con lo que se frena. Cuando se acerca a cada planeta, se acelera y luego se frena, pero siempre acaba frenando menos de lo que aceleró, con lo que su velocidad respecto al Sol es mayor que antes del encuentro en cada caso, “robando” parte de la energía cinética de cada planeta con el que se ha encontrado:

Velocidad de Cassini respecto al Sol

Modificado de esta imagen original (Wikipedia/Python eggs/CC Attribution-Sharealike 3.0 License

Tras este paréntesis a petición vuestra, en la próxima entrega de la serie seguiremos centrados en Júpiter, esta vez para especular acerca de las posibilidades de colonización (sé que la idea original era pasar a satélites, pero creo que es mejor detenernos en esto antes): ¿tendría sentido y utilidad establecer bases, o incluso colonias, en Júpiter? ¿qué posibles beneficios podríamos obtener haciéndolo, y qué dificultades fundamentales encontraríamos?

Puedes encontrar este artículo y otros como él en el número de enero de 2010 de nuestra revista electrónica, disponible a través de Lulu:

Para saber más:

Astronomía, Ciencia, El Sistema Solar

54 comentarios

De: El Sistema Solar – Asistencia gravitatoria
2010-01-28 17:50:34

[...] El Sistema Solar – Asistencia gravitatoria eltamiz.com/2010/01/28/el-sistema-solar-asistencia-gravitatoria  por mezvan hace 3 segundos [...]


De: Akeru
2010-01-28 17:59:56

Un programa de ordenador muy interesante con el que podemos simular y "jugar" con las asistencias gravitatorias es el "orbiter sim", simulador gratuito con el que podemos recrear el despegue de los transbordadores, viajes a Marte, la puesta en órbita de satélites, etc... bastante realista en cuanto a fuerzas gravitatorias y órbitas.

Salu2.


De: Guille
2010-01-28 18:55:27

¡Muchas gracias, Pedro! Hace rato que quería leer algo sobre el tema. Voy a leerlo un par de veces más para que se me "asiente" para terminar de entenderlo. :)


De: ElHombrePancho
2010-01-28 18:57:31

Yuhu! Estoy deseando oir hablar de la colonizacion de Jupiter. Del resto de cuerpos que han surgido hasta ahora en esta serie habia leido cosas (incluyendo el "Terraforming Venus quickly", una maravilla) pero de Jupiter... Lo unico que recuerdo que tuviese algo similar son las centrales de fusion en "Marte Verde".

Por cierto, gran articulo!


De: Brigo
2010-01-28 18:59:38

Gracias, Pedro, ¡Por fin me entero!


De: Juan Carlos Giler
2010-01-28 19:41:23

Excelente artículo Pedro, solo un par de pequeñas inquietudes:


  • ¿Como hace la nave para no chochar contra el planeta al momento de su acercamiento? ¿Quema combustible?

  • ¿Porque cuando se aleja "mucho" del sol frena, si justamente se está alejando de su acción gravitatoria?

Gracias


De: Gejo
2010-01-28 20:30:12

¡Gracias, profe!
Tengo una duda:
En la gráfica donde se ve la velocidad de Cassini respecto al Sol, entiendo que hacia la derecha la nave está orbitando entorno a Saturno. La intuición me dice que esa parte del gráfico debería ser sinusoidal. ¿Por qué no es así? ¿Y qué hace que sea tan irregular hacia el final?
Voy a jugar un rato con el "orbiter sim" que propone Akeru.


De: Niko54
2010-01-28 23:32:40

Muy buen artículo Pedro, como siempre.. También me ha surgido la duda de Gejo, aunque también me ha surgido la duda con respecto a "utilizar el combustible" en el momento de periapsis.. Entiendo que por la simple definición de trabajo es más efectivo "gastar combustible" cuando la velocidad es alta.. Pero ¿podría entenderse desde el punto de vista de la inercia que presenta la nave en el momento de máxima aceleración?, porque si así fuese "gastar combustible" sería efectivo únicamente cuando la nave presente ACELERACIÓN máxima, y no cuando la nave presente una velocidad CONSTANTE por más grande que ésta fuese.. ¿Mi pensamiento es correcto o donde está la falla? De antemano muchas gracias. Saludos!


De: MiGUi
2010-01-28 23:38:16

Hola Pedro,

Excelente tu post, como siempre. Te sugiero este link http://phet.colorado.edu/sims/my-solar-system/my-solar-system_es.html que vi en Menéame y que es otro de esos simuladores del problema de los N cuerpos, pero que trae casos preconfigurados que tienen este efecto precisamente. Muy interesante verlo en acción para que nos demos cuenta de lo asombrosos que son los cálculos en Mecánica Celeste.

Saludos


De: El Sistema Solar – Asistencia gravitatoria | El Noticiero
2010-01-29 02:57:28

[...] » noticia original [...]


De: jaume
2010-01-29 08:55:13

Hola.
Había oído hablar de esto, pero no sabía como funcionaba realmente. La verdad es que es muy elegante por su sencillez.

Gracias Pedro.


De: Fioddor
2010-01-29 09:42:51

@Jan Carlos Giler:

La nave no choca con el planeta porque no va de cabeza hacia él. Se aproxima en trayectoria oblícua. Si lanzas la canica al guá y tienes un semi-fallo, te la "escupe". Es lo mismo, pero hecho (y calculado) a propósito.

No es que cuando se aleje “mucho” del sol frene. El sol frena todo lo que se aleja de él; de hecho frena más cuanto más cerca estés, como bien supones. Lo que pasa es que cuando estás lejos lleva mucho rato frenándote y te va quedando poca velocidad.


De: Marberdo
2010-01-29 14:46:58

Se podria decir que la sonda es como la piedra de una honda y el planeta la impulsa como la mano impulsa la piedra al soltar la honda hacia delante, no?. Mas o menos, digo yo :-/

De todas formas , a mi la duda que me ha surgido leyendo el articulo es la siguiente:

si en el espacio hay vacio, ¿como se impulsa una nave al encender los motores, si no hay nada contra lo que esa energia pueda chocar para crear el impulso?

Por ejemplo, al inflar un globo y soltarlo, sale disparado porque el aire de dentro "choca" con el aire de fuera y al llevar mas presion empuja el globo en la direccion contraria en la que sale el aire. Pero en el espacio no hay aire contra el que chocar, luego ¿como consiguen los motores empujar la nave?.


De: Juan Carlos Giler
2010-01-29 14:54:16

Muchas gracias Fioddor por la respuesta...... ahora si está todo claro.
Excelente artículo, no está de mas decirlo nuevamente


De: kemero
2010-01-29 15:14:35

Juan Carlos Giler

No te olvides que la gravedad es una aceleración (Newton rules!) y si existe aceleración existe una fuerza. Todo el sistema solar esta sometido al campo gravitatorio del sol y dependiendo para donde vayas, esa fuerza juega a favor tuyo o en contra.

En presencia de una fuerza, siempre la mayor velocidad (o la menor si es que estas frenando) la vas a lograr hasta el último momento en que esa fuerza deje de actuar. :)


De: Ya-no-me-creo-nà
2010-01-29 15:26:03

Vamos a ver:

ONDA gravitatoria se escribe sin "H":

Una HONDA es el el "arma" que utilizò David para vencer a Goliat.
HONDA tambièm es una marca de motos.

Pero NUNCA, NUNCA, NUNCA, Honda serà lo que quieres dar a entender (perturbaciòn que se transmite a travès de un medio fisico o por el vacio con una frecuencia y amplitud determinada, bla, bla, bla....).

Siento tener que decir èsto pero, viendo estas faltas de de conocimiento-ortografia que se muestran en esta noticia, para mi carece totalmente de CREDIBILIDAD. Es INACEPTABLE...

Soy cientifico e investigador y sè que, para transmitir este tipo de informaciòn, hay que ser muy riguroso.

A lo mejor es un error de TRADUCCION. En ese caso, por favor, cambien de "profesional" porque èste ha DESTRIPADO la noticia, la cual ya no vale para nada.

Siempre queda la salida de la "licencia poètica", pero aqui NO CUELA....

Ciao Bambini.
Què A GUSTO me he quedado...


De: www.enchilame.com
2010-01-29 15:41:28

El Sistema Solar – Asistencia Gravitatoria...

Aunque la inmensa mayoría de los artículos de la serie El Sistema Solar versan sobre los distintos planetas y satélites de nuestro sistema estelar, algunos tratan sobre asuntos generales de planetología o exploración espacial, y eso sucede precisamente...


De: kemero
2010-01-29 15:47:04

Ya no me creo ná

Perdón, pero creo que te has equivocado amigo. Es HONDA con H porque justamente el efecto que hace el planeta es el de una Honda, como la de David para vencer a Goliat.


De: Pedro
2010-01-29 15:51:56

Ya-no-me-creo-nà,

¡Me alegro de que te hayas quedado satisfecho! Por mi parte, dejaré que sean otros quienes te contesten --siempre desde el respeto, chicos, por favor--. Yo no sé hacerlo sin cebarme con tu comentario de una manera u otra, de modo que prefiero dejarlo estar.


De: Macluskey
2010-01-29 15:53:01

Mi muy queridísmo ya-no-me-creo-ná: Hacía tiempo que no me reía tanto con un comentario como hoy leyendo el tuyo. ¡Espectacular, amig@! ¡Qué uso tan perfecto de las MAYÚSCULAS...! ¡Qué vocabulario tan irreprochable...!

Ja, Ja, Ja...

¿Así que "honda" se escribe sin hache?? Claro, las ondas del mar y las electromagnéticas son ondas, sin hache... ¡pero es que esto no es una "onda gravitacional"!! Ni una moto, por cierto.

Una persona tan bien informada como tú, querido ya-no-me-creo-ná, debería saber qué es una honda: Sí, eso que llevaban los honderos baleares que tanto daño causaron en las filas romanas en las guerras púnicas; y esa cosa que David usó para darle para el pelo a Goliat; y ese instrumento de caza menor que, si habéis leído la saga del Clan del Oso Cavernario, inventó Ayla junto con el yogur, el desfibrilador y el motor de dieciséis válvulas...

Y eso es exactamente lo que hace el planeta (o cuerpo masivo cualquiera): un efecto de "honda", que recoge un artefacto y lo lanza a mayor velocidad... aunque en este caso no es una piedra, sino un artefacto.

Los anglosajones llaman a esta cosa "gravitational slingshot", como segurísimo que ya sabes... si usas cualquier traductor al uso (no espero que estas cosas las sepas de memoria), verás que la traducción de slingshot es "honda". Con una hermosísima "H". Y además Pedro ha puesto siempre entre comillas "Honda gravitacional", porque efectivamente en español suena raro... pero es lo que hay. Usar "Onda gravitacional" sería completamente incorrecto (porque una onda gravitacional, como espero que sepas, es una cosa completamente distinta).

Nada, nada, querido ya-no-me-creo-ná (yo tampoco, ya ves), no hace falta que te disculpes, ya nos damos por disculpados...

PD: Pedro: ¡Peazo de artículo!, que no había dicho ná...


De: kemero
2010-01-29 15:53:54

Ya no me creo ná

Y perdón que siga, pero este artículo no es una "noticia", es una descripción de como se aprovechan principios físicos.

Leyendo lo que has puesto no se si explicarte o no el porque de tu equivocación, no creo que valga la pena. Además le has faltado el respeto a Pedro de una forma gratuita y sin razón.

Como se dice: la enfermedad del ignorante es ignorar su propia ignorancia.


De: Pedro
2010-01-29 16:00:32

Por cierto, irónicamente (hay muchas ironías respecto al comentario en cuestión) hemos hablado aquí, en El Tamiz, de ondas gravitacionales al estudiar el gravitón: http://eltamiz.com/2007/12/18/el-graviton/


De: Ya-no-me-creo-nà
2010-01-29 18:19:00


  1. UPS...!


  2. Pido DISCULPAS encarecidamente.


  3. En estos momentos me siento como un GI­­­ LI PO LLAS. (has visto que bien utilizo las mayusculas, mi querido Macluskey?).


  4. En la red te puedes encontrar cualquier cosa. Recuerdo un "articulo" que desafiaba la ley de la conservacion de la energia, con esquemas y dibujos, proponiendo un sistema multiplicador de energia que sacaba energia de la nada....


  5. Soy profesor de electromagnetiso en la universidad y si veo un error garrafal en un examen (no es el caso) no sigo leyendo> SUSPENDIDO... Mi inercia profesional me ha llevado a adoptar la misma actitud y en cuanto he visto la palabra HONDA, no he seguido leyendo. Reconozco que si lo hubiera hecho no habria metido la pata de esta forma tan ridicula.


  6. Pedro, si te he faltado el respeto te pido PERDON publicamente. Ya no estas suspendido, tienes un 10. No por el contenido de tu descripcion, que esta muy bien (ahora si lo he leido completamente) sino por la LECCION de HUMILDAD que me acabas de dar.


  7. Esta noche hare EXAMEN de CONCIENCIA.... reconozco que mi SOBERBIA, unida a mi IMPULSIVIDAD, me ha llevado nuevamente a kagarla de forma estrepitosa.


  8. Perdonad si no pongo acentos pero este teclado es italiano y ademas esta desconfigurado.


  9. Ahora si que me he quedado A GUSTO....


  10. Ciao Bambini!.



De: cruzki
2010-01-29 18:54:01

@Gejo

Es bastante irregular porque no está en una órbita fija. Constantemente estarán variando la órbita para poder pasar cerca de los objetivos "interesantes". Eso si no la han puesto en una órbita "pseudocaótica" a propósito con el mismo fin.

@Pedro

Una cosa me viene a la mente, ¿y esto porque no se hace directamente con el Sol? El sol también se está moviendo a una velocidad respetable respecto de la galaxia. Aunque supongo que sólo tendría sentido para misiones que pretendan ir a los exteriores del sistema solar por lo que comentas sobre la velocidad respectiva respecto del cuerpo que hace de palanca, ¿no?


De: Pedro
2010-01-29 19:21:55

Ya-no-me-creo-nà,

Disculpas aceptadas. Se agradecen, dada la experiencia (extensa y dolorosa) con comentarios de este tipo a lo largo de los años y cómo suelen acabar con un mutis por el foro del autor, antes que rectificar.

cruzki,

Sí, las estrellas sirven estupendamente bien, si el origen y destino y, sobre todo, las escalas de espacio y tiempo son las adecuadas (porque ¡menudo "piazo viaje" hace falta para que se note!). He leído algún "paper" al respecto con números y todo (pero no me preguntes dónde, porque no me acuerdo), y estoy seguro de que algún escritor de ciencia-ficción "dura" tiene que haberlo usado en algún libro o historia corta. ¿Sucedía algo parecido en Cita con Rama, o me lo estoy inventando? Si nadie lo ha usado, demonios, ¡escribo una "microhistoria" al respecto!

Eso sí, nos falta un hervor para poder usar algo así :)


De: Miguel Alberto
2010-01-29 19:50:56

¿si voy a 1 en dirección al sol y un planeta va a 13 en la misma dirección, me voy acercando al planeta a 12 , después del chicotazo honda, me voy acercando al sol a 25 ó a 27?, por favor que alguien me explique.


De: astroidea.net
2010-01-29 21:23:03

El Sistema Solar – Asistencia gravitatoria | El Tamiz...

¿Qué es exactamente el efecto de honda gravitatoria? ¿Cómo puede funcionar, dada la conservación de la energía mecánica? ¿De qué modos diferentes puede emplearse?...


De: Macluskey
2010-01-29 21:35:21

@ya-no-me-creo-ná: TE HAS GANADO UN LUGAR EN MI CORAZÓN, amigo. (Mmm, yo también sé usar las mayúsculas cuando me conviene... ;) )

Reconocer un error engrandece a las personas. Cualquiera puede equivocarse, pero en estos tiempos, reconocer un error es, realmente, rara avis.

¡Mi reconocimiento! ¡Y gracias por llamarme bambino!! :)

Ciao, amico


De: Macluskey
2010-01-29 21:40:46

Por cierto, Pedro: el uso de la Asistencia Gravitacional se ha usado muchísimo en ciencia ficción. Lo que pasa es que mi mala memoria me impide acordarme ahora... pero sí, se ha usado muchas veces.

En "El tercer brazo" de Jerry Pournelle y Larry Niven (la continuación, escrita treinta años después, de El Ojo en la Paja de Dios), sale incidentalmente, porque uno de los protas es un piloto de carreras Tierra-Júpiter y vuelta, creo, pero no es el tema fundamental de la novela, ni mucho menos...

Si me acuerdo ya os iré diciendo...


De: CuriOso
2010-01-29 23:02:22

Errr... Perdona Mac, pero creo que se refieren concretamente a la asistencia gravitacional de una estrella (no sólo de un planeta de ná) :wink:

Y qué "piazo artículo", entra en la serie asistido por Júpiter y todo.


De: Guille
2010-01-29 23:52:57

Efectivamente, Pedro, en la serie que comienza con "Cita con Rama" de Clark, la nave misteriosa realiza una maniobra de honda gravitacional en nuestro sol para seguir su viaje a destinos desconocidos por el hombre (misterio, misterio).


De: LluisR
2010-01-30 10:53:11

Estupendo como siempre. Pero algo estoy entendiendo mal.
Tal como veo, aprovecha la velocidad del planeta respecto al sol. Pero el movimiento del planeta es siempre en el plano de la eclíptica. Entonces... ¿cómo se hace para buscar el efecto honda, y salir en dirección perpendicular al plano de la eclíptica?
Gracias, Pedro.


De: Pedro
2010-01-30 11:09:29

Lluís, fíjate en el primer ejemplo del artículo, en el que no se tiene en cuenta el movimiento del planeta respecto al Sol: ahí puedes modificar la dirección de la velocidad prácticamente hacia donde quieras (por ejemplo, alejándote del plano de la eclíptica), pero lo que no puedes es ganar energía a costa del planeta. De modo que es posible salir perpendicularmente al plano sin problemas, pero no es posible hacer uso de la velocidad relativa del planeta de igual manera que cuando te "agarras" a él en su movimiento, claro.


De: Rolo
2010-01-31 02:16:07

Excelente articulo, aclara mucho los conceptos que tenia por entendidos y tenia huecos que llenar. Gracias a este articulo comprendo mejor como funciona.


De: Javier Aranda
2010-01-31 13:22:06

Muy buena y sintetizada descripción de la honda gravitatoria. Aunque ya conocía el efecto me has aclarado el aprovechamiento de la velocidad del propio planeta para la velocidad de la sonda; no cualquier ángulo de entrada es útil en la asistencia gravitatoria.
Es de suponer las jornadas interminables de planificación de fechas dentro de las agencias espaciales a la hora de planificar fechas de despegue para las misiones, y que todo encaje correctamente. Hay una frase de una vieja encoclopedia de Astronomía (Orbis-Fabri) que define muy bien el uso de la honda gravitatoria: "Proyectar la ruta de una misión interplanetaria es como jugar una partida en solitario sobre una especie de billar cósmico".


De: kikito
2010-01-31 18:34:15

Hola, alguien lo ha preguntado también pero creo que nadie ha contestado.
Con respecto a la última imagen (la velocidad de Cassini) pq sube y baja tanto la velocidad a partir de Saturno?
¿Y pq aumenta más la velocidad en Saturno que en Jupiter, si la velocidad orbital de Jupiter (13,1 Km/s) es mayor que la de Saturno (9,6 Km/s)? ¿Es por la 'forma' de la trayectoria, no?

Un saludo a todos.


De: Pedro
2010-01-31 20:58:06

kikito, cruzki respondió a la pregunta en #21, pero además de las correcciones a su trayectoria para visitar lugares interesantes, hay dos factores a tener en cuenta que probablemente influyen más todavía:


  1. La gráfica muestra la velocidad relativa al Sol. Desde el momento en el que Cassini entró en órbita alrededor de Saturno, su velocidad respecto al Sol tiene que subir y bajar continuamente, porque está dando vueltas a un objeto que a su vez se mueve alrededor del Sol.


  2. La órbita es elíptica, luego hay máximos y mínimos de velocidad incluso respecto a Saturno. Pero la mayor parte de los "bamboleos" se deben al hecho de medir la velocidad respecto al Sol y no Saturno.



De: Kikito
2010-02-01 13:08:51

OK, gracias Pedro, ahora si que lo entiendo :)
No sabía que se había quedado dando vueltas a Saturno.


De: Mariano 8a
2010-02-01 22:02:51

Pedro se que este comentario debería ser respecto de la asistencia gravitatoria, pero no se como contactarte mas rápidamente: Danos tu análisis del nuevo presupuesto FY 2011 de la NASA que acaba de manera rotunda con el programa constelación (para mí una noticia de lo más triste)
Saludos!


De: oldman
2010-02-02 03:45:14

EJEMPLARES la reacción de Pedro y la posterior de "ya no me creo ná" digna de dos grandes profes. con carácter.
Y yendo al asunto.
Pedro, mi opinión es que estos párrafos quedarían mejor como indico a continuación (perdona que no marque las diferencias porque la edición no me lo permite).
Como lo entiendes perfectamente ahorro comentarios.

Es posible además utilizar combustible en el momento justo para obtener un beneficio aún mayor de la asistencia gravitatoria, aunque para entender esto debes conocer el concepto de trabajo mecánico. Cuando una nave espacial enciende sus motores, éstos impulsan hacia atrás los gases que provienen de la cámara de combustión, lo que se produce un impulso hacia adelante de la nave que aumeta su velocidad, (conservando la cantidad de movimiento del conjunto gases de escape+cohete)
Una vez más, una manera alternativa de verlo que tal vez sea más intuitiva: al encender los motores cuando la nave está muy cerca del planeta, expulsamos allí los gases provenientes de la combustión del combustible, muy profundamente en el pozo gravitatorio del planeta, como un saltador de altura que lleva piedras en los bolsillos y las arroja con fuerza hacia el suelo en el momento del salto. Al hacer eso, consigue llegar más alto de lo que llegaría sin piedras en los bolsillos. Como nuestra nave expulsa enérgicamente parte de su carga –el combustible– cerca del planeta, es capaz de alejarse más rápido de él que si no lo hubiera hecho.
Cordial saludo.


De: Pedro
2010-02-02 18:24:51

Mariano, la verdad es que no creo que escriba un artículo al respecto (no creo que mi opinión sobre el presupuesto de la NASA pueda interesar a mucha gente), pero si quieres discutir sobre ello, siempre está el foro. Dicho muy rápido, hay malo y bueno. Malo: la subcontratación, la falta de aumento de presupuesto educativo, abandonar la Luna, abandonar las lanzaderas sin tener otra cosa mejor en el horizonte. Bueno: el aumento en geociencias, el aumento de presupuesto general, no centrar tantos esfuerzos en la Luna, aprovechar más la ISS.


De: Johnny Blood
2010-02-03 13:54:41

vaya entrada hijor... perdoname pero es que yo si no veo foticos de planetas y cosas así me desanimo. Me ha gustado la explicación de trabajo mecánico aplicado a la asistencia gravitatoria. Es decir, y si yo en mis cortas entendederas de física me he aclarado, es como las marchas de un coche. En 1ª gastas más combustible porque necesitas más potencia para alcanzar una velocidad pequeña ya que el coche está parado; sin embargo, en 5ª, con el coche ya a 120 km/h, necesitas menos esfuerzo y gastas menos combustible. ¿Es algo así??


De: Chapu
2010-02-03 17:14:06

1. Akeru, ¿te refieres al simulador Orbiter 2006? Lo tengo desde hace unos años. A parte de gratuito es altísimamente recomendable por su realismo en cuanto a parámetros físicos: Gradientes gravitatorios, rozamiento del aire, efecto Honda gravitatoria, etc. Se garantizan horas y horas de entretenimiento y aprendizaje.

De: Juan Carlos Giler
2010-02-03 19:43:30

Buen sitio, lo acabo de encontrar (talvez ya lo han usado antes)
http://www.sky-map.org/
La verdad, yo usaba solamente Stellarium


De: Dayl
2010-02-04 11:30:37

En "Star Trek IV:misión salvar la Tierra" el Enterprise utiliza el Sol para alcanzar la supervelocidad necesaria para retroceder en el tiempo y capturar una ballena para que salve a la Tierra.


De: Roberto M.
2010-02-04 18:36:35

Explicación difícil de no entender. Elegante. Gracias.
Ahora, se me presenta una duda al pie de la variación (infinitesimal) del momento del planeta: ¿Se podría llegar a romper el equilibrio planeta-sol? ¿Cómo es posible la estabilidad orbital del sistema solar? Se supone que si un sistema no está en perfecto equilibrio, sólo hace falta tiempo para que se descomponga, y lo que le sobra al sistema solar son millones de años. Supongo que si tendiera a contraerse ya lo habría hecho. La única solución que veo a mi duda es que el sistema se esté de hecho expandiendo muuuuy lentamente. ¿Es esto así? Pregunto porque no tengo idea, y siempre me llamó la atención tanta estabilidad.


De: Alguen
2010-02-08 16:45:23

Entonces esto no tiene relación con lo que pasa en el primer capítulo de Farscape (http://www.imdb.com/title/tt0187636/)


De: carlocho
2010-02-11 14:28:38

Hay algúna teoría, idea o respuesta definitiva a cualquiera de mis siguientes inquietudes?:
1. Las hondas gravitatorias despedidas desde un punto cualquiera, por explosión de un pulsar binario o desde un agujero negro o desde donde sea que viniera, es como una ola de mar que viaja por el espacio?
2. Se la puede ver, oir, sentir?
3. En un artículo se dice que luego de la explosión de un pulsar binario hace un tiempo, su honda gravitatoria se dirijió a nuestro planeta, pero que su fuerza al momento de alcanzarnos iba a ser tan débil que no nos daría ni siquiera oportunidad para estudiarla. Qué hubiera pasado si por el contrario la fuerza de esta honda hubiera sido muy fuerte, que efecto hubieramos sentido en el planeta? Hubieramos sentido talvez que una fuerza invisible nos hala fuera de nuestro planeta o por el contrario talvez que nos empuja y aplasta o no hubieramos sentido nada?
4. Podríamos decir que una honda gravitatoria en viaje es como una onda explosiva que se mueve veloz e invisible luego de una explosión pero que destruye lo que alcanza?

Estupendos artículos, felicidades y gracias


De: Pedro
2010-02-11 17:05:30

carlocho, este artículo trata sobre el efecto de honda gravitatoria, con hache, que no tiene que ver con las ondas gravitatorias por las que preguntas. Hemos hablado de ondas gravitatorias en otros artículos, y creo que enlazo a alguno de ellos en otro comentario anterior. Si no te importa, haz las preguntas en el artículo correspondiente, para que las respuestas sean relevantes; aquí no tendría mucho sentido responderlas.


De: J
2010-09-30 15:35:55

Hola,

aunque el artículo tiene ya casi un año, me he encontrado un par de enlaces interesanets al respecto. El primero es un simulador web del efecto honda en Júpiter. Pone dos dibujos: uno sobre el sistema de referencia del Sol y otro sobre el sistema de referencia de Júpiter.

http://galileoandeinstein.physics.virginia.edu/more_stuff/flashlets/Slingshot.htm

Cuidado porque hay que disparar la nave en el momento adecuado, si no se estrella contra Júpiter.

-

El otro es más bien un chiste: el efecto honda usado por el James T. Kirk alrededor del Sol. Aunque creo que el uso que él pretendía darle no es muy correcto...

http://fisicacf.blogspot.com/2007/03/la-vuelta-al-sol-en-109500-y-pico-das.html


De: tatiana caicedo
2012-05-16 03:07:08

n me sirvio pa un carajo ne sesito la velocidad gooooooooooo
bobos


De: Santi
2012-11-23 21:22:34

Una pregunta que puede sonar un poco rara, aunque el artículo sea de hace tiempo... que pasaría si un objeto que viaja, digamos a una fracción importante de la velocidad de la luz (>75% de c, incluso digamos al 95% de c) e hiciera asistencia gravitacional sobre una estrella o algo muy masivo... ¿llegaría a mover a la estrella de una manera no despreciable? :O


De:
2013-10-19 06:33

Excelente articulo, muy ilustrador. El autor estudio fisica?, yo tengo conocimientos basicos de fisica (no soy fisico pero considero que se mas que el promedio o la persona comun), y hay solo un punto que no me encaja, de donde sale esa energia extra?? ok la velocidad del planeta se relentece y esa energia perdida la gana la sonda luego el planeta "recupera su energia y posicion" por la accion del sol, pero el hecho es que la sonda ahora se mueve mas rapido y el sol no ha perdido ni velocidad ni masa por su simple accion gravitacional(la accion gravitacional es solo una curvatura de espacio el sol ni los cuerpos pierden masa ni necesitan reacciones nucleares ni quimicas para ejercer gravedad)... entonces de DONDE SALE AL FINAL ESA ENERGIA CINETICA EXTRA DE LA SONDA????

si alguien sabe o me aclara (si estoy en un error o confundi conceptos) vendria excelente.. Gracias!

De: J
2013-10-19 10:08

Creo que tu error está en asumir que "el planeta recupera su energía y posición por la acción del Sol". No lo hace. Su velocidad ha sido disminuida y por lo tanto su órbita alterada, y no se recupera de eso. Lo que ocurre es que el planeta es taaaaaaaan grande y la sonda taaaaaaan pequeña comparativamente que apenas se nota.

¿Te ayuda a verlo?

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