Velocidad espacial
La versión actual de la página aún no ha sido revisada por colaboradores experimentados y puede diferir significativamente de la versión revisada el 12 de agosto de 2022; las comprobaciones requieren 2 ediciones .Las velocidades cósmicas ( primera v 1 , segunda v 2 , tercera v 3 y cuarta v 4 [1] ) son velocidades críticas características de los objetos espaciales en los campos gravitatorios de los cuerpos celestes y sus sistemas. Las velocidades cósmicas se utilizan para caracterizar el tipo de movimiento de una nave espacial en la esfera de influencia de los cuerpos celestes: el Sol , la Tierra y la Luna , otros planetas y sus satélites naturales , así como asteroides y cometas .
Por definición, la velocidad espacial es la velocidad inicial mínima que se le debe dar a un objeto (por ejemplo, una nave espacial ) en la superficie de un cuerpo celeste en ausencia de atmósfera , para:
- v 1 - el objeto se convirtió en un satélite artificial del cuerpo central, es decir, comenzó a girar en unaórbita circularalrededor de él a una altura cero o despreciable con respecto a la superficie;
- v 2 - el objeto venció laatracción gravitacionalcuerpo central y comenzó a moverse a lo largo de una órbita parabólica, ganando así la oportunidad de alejarse a una distancia infinitamente grande de él;
- v 3 - cuando lanzado desde el planeta, el objeto saliódel sistema planetario, venciendo la atracciónestrella, o sea, esta es una velocidad parabólica relativa a la estrella;
- v 4 - cuando se lanzó desde el sistema planetario, el objeto abandonóla galaxia.
Las velocidades espaciales se pueden calcular para cualquier distancia desde el centro de la Tierra. Sin embargo, la astronáutica suele utilizar valores calculados específicamente para la superficie de un modelo esférico homogéneo de la Tierra con un radio de 6371 km.
Primera velocidad espacial
El cuadrado de la velocidad circular (primera cósmica), hasta un signo, es igual al potencial newtoniano Φ en la superficie de un cuerpo celeste (al elegir el potencial cero en el infinito):
donde M es la masa del cuerpo celeste, R es su radio, G es la constante gravitacional .
Si la velocidad de la nave espacial u otro objeto en el momento del lanzamiento en órbita supera la circular, su órbita será una elipse con un foco en el centro de atracción.
Segunda velocidad de escape
Entre la primera y la segunda velocidad cósmica en el caso no relativista, existe una relación simple:
El cuadrado de la velocidad de escape (segunda velocidad cósmica) es igual al doble del potencial newtoniano en la superficie del cuerpo, tomado con signo contrario:
La segunda velocidad cósmica (velocidad parabólica, velocidad de escape) generalmente se determina asumiendo la ausencia de otros cuerpos celestes. Por ejemplo, para la Luna, la velocidad de escape es de 2,4 km/s , a pesar de que en realidad, para mover el cuerpo hasta el infinito desde la superficie de la Luna, es necesario vencer la atracción de la Tierra, la Sol y la Galaxia.
Velocidades cósmicas primera y segunda para varios cuerpos celestes
| Cuerpo celestial | Masa (relativa a la masa de la Tierra) [2] | v 1 , km/s [3] | v 2 , km/s [4] |
|---|---|---|---|
| Encelado | 1,8×10 −5 [5] | 0.169 | 0.239 [6] |
| Ceres | 1,57×10 −4 [7] | 0.37 | 0.52 [6] |
| Luna | 0.0123 | 1.678 | 2.4 |
| Mercurio | 0.0553 | 3.005 | 4.3 |
| Venus | 0.815 | 7.325 | 10.4 |
| Tierra | una | 7.91 | 11.2 |
| Marte | 0.107 | 3.546 | 5.0 |
| Júpiter | 317.8 | 42.58 | 59.5 |
| Saturno | 95.2 | 25.535 | 35.5 |
| Urano | 14.54 | 15.121 | 21.3 |
| Neptuno | 17.1 | 16.666 | 23.5 |
| Sol | 332 940 | 437.047 | 618.1 [6] |
| Enana blanca Sirio B | 338 933 | 4 800 | 6 800 [6] |
| Estrella de neutrones PSR J0348+0432 | ESTÁ BIEN. 670 000 | 143000 ± 10000 [8] | ~ 200.000 [8] [6] |
Tercera velocidad de escape
La nave espacial, cuya velocidad inicial no es inferior a la tercera velocidad cósmica, es capaz de superar la atracción del Sol y abandonar para siempre el sistema solar . Cabe señalar que una nave espacial con un motor en funcionamiento constante no necesita desarrollar tal velocidad para realizar un vuelo interestelar tripulado a los sistemas planetarios de otras estrellas.
La cuarta velocidad cósmica
La cuarta velocidad cósmica es la velocidad mínima necesaria del cuerpo, que permite vencer la atracción de la galaxia en un punto dado. La cuarta velocidad espacial se usa muy raramente. Ni un solo objeto artificial ha desarrollado aún tal velocidad.
Véase también
Notas
- ↑ Zasov A. V., Surdin V. G. Velocidades cósmicas. Archivado el 15 de junio de 2013 en Wayback Machine .
- ↑ Dra. david r williams Hoja de datos planetarios: relación con los valores de la Tierra . NASA. Consultado el 16 de noviembre de 2017. Archivado desde el original el 11 de mayo de 2018.
- ↑ Primera velocidad cósmica, cálculo en línea . La calculadora es un portal de referencia. Consultado el 26 de julio de 2019. Archivado desde el original el 13 de mayo de 2019.
- ↑ Dra. david r williams Hoja de datos planetarios: sistema métrico . NASA. Consultado el 16 de noviembre de 2017. Archivado desde el original el 20 de agosto de 2011.
- ↑ Jacobson, RA; Antreasian, PG; Bordi, JJ; Criddle, KE et al. El campo de gravedad del sistema de Saturno a partir de observaciones satelitales y datos de seguimiento de naves espaciales (inglés) // The Astronomical Journal : revista. - Ediciones IOP, 2006. - Diciembre ( vol. 132 ). - P. 2520-2526 . -doi : 10.1086/ 508812 .
- ↑ 1 2 3 4 5 Segunda velocidad espacial, cálculo en línea . La calculadora es un portal de referencia. Consultado el 28 de julio de 2019. Archivado desde el original el 13 de mayo de 2019.
- ↑ Llevar, Benoit; et al. Mapeo de infrarrojo cercano y propiedades físicas del planeta enano Ceres // Astronomía y astrofísica : revista . - EDP Ciencias, 2008. - Enero ( vol. 478 , núm. 1 ). - pág. 235-244 . -doi : 10.1051/0004-6361 : 20078166 .
- ↑ 1 2 Estrictamente hablando, las correcciones relativistas deben tenerse en cuenta en el cálculo, pero la incertidumbre actual en el valor del radio de la estrella de neutrones introduce una inexactitud mucho mayor.
Literatura
- Shirmin G.I. Velocidades cósmicas . - 2016. - Libro. Gran Enciclopedia Rusa. Versión electrónica.
- Yu. A. Ryabov. [bse.sci-lib.com/article065144.html Velocidades cósmicas]. - Príncipe. Gran Enciclopedia Soviética (BSE) .
- Velocidades cósmicas / Cap. edición A. M. Projorov. - Moscú: Enciclopedia soviética, 1988. - Libro. Enciclopedia física. En 5 tomos.