Cualquier objeto, al ser arrojado, tarde o temprano termina en la superficie terrestre, ya sea una piedra, un papel o una simple pluma. Al mismo tiempo, un satélite lanzado al espacio hace medio siglo, una estación espacial o la Luna siguen girando en sus órbitas, como si no les afectara en absoluto la fuerza de gravedad de nuestro planeta. ¿Por qué está pasando esto? ¿Por qué la Luna no amenaza con caer sobre la Tierra y la Tierra no se mueve hacia el Sol? ¿No les afecta la gravedad?
Desde el curso de física de la escuela, sabemos que la gravitación universal afecta a cualquier cuerpo material. Entonces sería lógico suponer que existe una cierta fuerza que neutraliza el efecto de la gravedad. Esta fuerza se llama centrífuga. Su acción es fácil de sentir al atar una pequeña carga a un extremo del hilo y girarlo alrededor de la circunferencia. En este caso, cuanto mayor sea la velocidad de rotación, mayor será la tensión del hilo ycuanto más lento giremos la carga, más probabilidades hay de que se caiga.
Por lo tanto, estamos muy cerca del concepto de "velocidad cósmica". En pocas palabras, se puede describir como la velocidad que permite que cualquier objeto supere la gravedad de un cuerpo celeste. Un planeta, su satélite, el sistema solar u otro sistema puede actuar como un cuerpo celeste. Todo objeto que se mueve en órbita tiene velocidad espacial. Por cierto, el tamaño y la forma de la órbita de un objeto espacial dependen de la magnitud y la dirección de la velocidad que recibió este objeto en el momento en que se apagaron los motores, y la altitud a la que ocurrió este evento.
La velocidad espacial es de cuatro clases. El más pequeño de ellos es el primero. Esta es la velocidad más baja que debe tener una nave espacial para entrar en una órbita circular. Su valor se puede determinar mediante la siguiente fórmula:
V1=õ/r, donde
µ - constante gravitacional geocéntrica (µ=39860310(9) m3/s2);
r es la distancia desde el punto de lanzamiento hasta el centro de la Tierra.
Debido al hecho de que la forma de nuestro planeta no es una bola perfecta (en los polos es algo aplanada), la distancia desde el centro a la superficie es mayor en el ecuador - 6378.1 • 10(3) m, y menos en los polos - 6356.8 • 10(3) m Si tomamos el valor promedio - 6371 • 10(3) m, entonces obtenemos V1 igual a 7.91 km/s.
Cuanto más supere la velocidad cósmica este valor, más alargada adquirirá la órbita, alejándose de la Tierra para siempre.mayor distancia. En algún momento, esta órbita se romperá, tomará la forma de una parábola y la nave espacial navegará por el espacio. Para salir del planeta, la nave debe tener la segunda velocidad espacial. Se puede calcular usando la fórmula V2=√2µ/r. Para nuestro planeta, este valor es de 11,2 km/s.
Los astrónomos han determinado durante mucho tiempo cuál es la velocidad cósmica, tanto la primera como la segunda, para cada planeta de nuestro sistema nativo. Son fáciles de calcular utilizando las fórmulas anteriores, si reemplazamos la constante µ con el producto fM, en el que M es la masa del cuerpo celeste de interés y f es la constante gravitatoria (f=6.673 x 10(-11) m3/(kg x s2).
La tercera velocidad cósmica permitirá que cualquier nave espacial supere la gravedad del Sol y abandone el sistema solar nativo. Si lo calculas relativo al Sol, obtienes un valor de 42,1 km/s. Y para entrar en la órbita casi solar desde la Tierra, deberás acelerar a 16,6 km/s.
Y, finalmente, la cuarta velocidad cósmica. Con su ayuda, puedes superar la atracción de la propia galaxia. Su valor varía según las coordenadas de la galaxia. Para nuestra Vía Láctea, este valor es de aproximadamente 550 km/s (cuando se calcula en relación con el Sol).
