Rumbo al cosmos (27 page)

Imagen: Efectos de arrojar un objeto con una velocidad reducida respecto a la del vehículo espacial, de forma lateral con respecto a la dirección de desplazamiento. En amarillo, la órbita de partida (vehículo); en azul, la órbita obtenida (objeto arrojado). Efecto exagerado para mayor claridad. (
Imagen: J.Casado
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Lanzamiento vertical

Vale, vemos que no es buena idea lanzar el objeto hacia los lados, salvo que queramos jugar al frontón sin necesidad de pared... ¿Y hacia arriba?

En este caso, veríamos cómo el objeto se aleja y, al mismo tiempo, se empieza a retrasar con respecto a la estación. Es lógico, pues al subir en altura, aumenta el periodo orbital (disminuye la velocidad de rotación alrededor de la Tierra). Bien, parece que nos hemos conseguido deshacer del trasto, cada vez más lejos por arriba y dejándolo olvidado a nuestra espalda... Pero no: media órbita más allá, el objeto habrá descendido hasta nuestra altura de nuevo, y se nos acercará peligrosamente por detrás; a alguna distancia de la estación, aún sin alcanzarnos, cruzará nuestra órbita y seguirá descendiendo ligeramente mientras se sigue acelerando hasta rebasarnos a poca distancia por debajo. Luego su velocidad comenzará a disminuir ligeramente, mientras comienza a ascender de nuevo, y nuestra estación empieza a darle alcance. Cuando se cumpla una órbita completa desde el lanzamiento, nos alcanzará desde abajo, con la misma velocidad a la que lo expulsamos hacia arriba. ¿Cosa de meigas...?

Pues no, de nuevo la mecánica orbital ha vuelto a jugarnos una mala pasada. Y es que, con una suma vectorial de velocidades análoga a la del caso anterior, lo que hemos conseguido ahora es un vector velocidad desviado ligeramente hacia arriba, y con una magnitud, o módulo, muy similar al inicial. Esto nos ha originado una órbita ligeramente elíptica (suponemos que partíamos de una órbita circular), con su apogeo algo más elevado, y su perigeo más bajo, pero con un periodo orbital prácticamente idéntico al inicial (por la pequeña magnitud del empujón, en comparación con la velocidad de partida). La nueva elipse cortará a la órbita de la estación en dos puntos, el de lanzamiento, y otro próximo al diametralmente opuesto, aunque sólo coincidirán en el mismo punto al cabo de una órbita completa, cruzándose a corta distancia en el punto intermedio. Este análisis, realizado para un lanzamiento hacia arriba, resulta simétrico para un lanzamiento hacia abajo; en ese caso, el objeto inicialmente nos adelantaría en lugar de retrasarse, pero el resultado final sería el mismo.

Imágenes: Efecto de un lanzamiento vertical con respecto a la dirección de desplazamiento, tanto hacia arriba como hacia abajo. (
Imagen: J.Casado
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Lanzamiento hacia adelante

¿Pero es que no hay forma de deshacerse de objetos indeseables en el espacio? ¿Y si lo lanzamos hacia adelante, en la dirección de desplazamiento de la estación?

En este caso, estamos aumentando directamente su velocidad. Como resultado, inicialmente se separa por delante, y a la vez comienza a ascender (a mayor velocidad, órbita de mayor altura). A medida que asciende, pierde velocidad de rotación, y pasado un tiempo lo veremos pasar sobre nosotros mientras lo adelantamos por debajo. Bueno, parece que esta vez nos deshicimos de él, abandonado en una órbita superior, ¿no?

Realmente, no. Lo que hemos hecho con el impulso adicional es elevar la altura del apogeo de la nueva órbita, pero su perigeo se mantiene, coincidiendo con el punto de partida. Como, además, la diferencia en velocidad total es prácticamente despreciable, el periodo orbital se mantendrá muy similar. Así, veremos que, tras recorrer media órbita, el objeto que se había ido alejando hacia arriba y quedándose retrasado, empieza de nuevo a descender y a acelerarse, como si empezase a perseguirnos. Y al cumplirse una órbita completa desde el lanzamiento, de nuevo lo tendremos cayendo sobre la estación desde arriba y por detrás.

Imagen: Efecto de un lanzamiento hacia adelante. (
Imagen: J.Casado
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Lanzamiento trasero: ¿la solución?

Afortunadamente, nos queda una opción: lanzarlo hacia atrás. De esta forma, estamos reduciendo su velocidad total, lo que debería hacerlo caer hacia una órbita inferior. Efectivamente, lo veríamos empezar a alejarse por detrás de la estación, y luego descender ligeramente mientras se va acelerando al describir una órbita de menor radio. Algún tiempo después lo veríamos rebasarnos por debajo, a algunos cientos de metros, mientras sigue su camino más allá, alejándose en dirección contraria a donde lo habíamos lanzado.

En condiciones ideales, tampoco ahora habríamos conseguido deshacernos del indeseable objeto: de forma similar a lo que ocurría al lanzarlo hacia delante, ahora lo que habremos hecho es disminuir el perigeo de su órbita, pero manteniendo su apogeo coincidente con el punto de partida, por lo que nos podría dar alcance de nuevo en la siguiente órbita. Pero en este caso, la atmósfera juega a nuestro favor: situado en una órbita ligeramente inferior, el objeto es frenado por las leves trazas de la atmósfera a más velocidad de la que es frenada la estación, situada ligeramente por encima; de esta forma, el descenso natural de la órbita es más acusado para el objeto lanzado, que irá describiendo una trayectoria en espiral, cada vez más baja, y sin volver a impactar contra la estación en ese desagradable efecto boomerang. Por fin, lo conseguimos.

Y es que en el espacio, hasta para tirar la basura hay que saber matemáticas…

Imagen: Efecto de un lanzamiento hacia atrás… la única forma de deshacerse de algo en el espacio. (
Imagen: J.Casado
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Anexo 1: cuestión de velocidades

Hasta aquí hemos supuesto que el lanzamiento se efectúa a una velocidad reducida con respecto a la que lleva la estación en su órbita. Pero, ¿qué sucedería si la velocidad de lanzamiento fuese considerablemente mayor?

El caso extremo lo tendríamos si con el empujón conseguimos superar la velocidad de escape: en ese caso, habremos introducido nuestro objeto en una órbita hiperbólica en la que nunca más se acercará a la estación espacial... ni a la propia Tierra, vagando libre por el espacio a merced del campo gravitatorio solar y de otros cuerpos celestes que pueda encontrar por su camino.

Pero entre este extremo y el analizado en el artículo hay muchos otros intermedios, para los que es prácticamente válido todo lo explicado aquí, aunque con una diferencia: el periodo orbital. Si las velocidades no son parecidas, no lo serán los tiempos necesarios para describir la órbita, y aunque las trayectorias de ambas se cruzarán como hemos explicado, los movimientos no estarán sincronizados de modo que coincidan en el mismo punto al mismo tiempo. Se producirán así sucesivos cruces entre el objeto y la estación a diferentes distancias, sin golpearse directamente. Aunque, con ambas órbitas cruzándose y recorriéndolas a diferentes velocidades, que chocasen algún día sólo sería cuestión de tiempo...

Anexo 2: Viajes interplanetarios

Lo expuesto en este artículo es válido para órbitas terrestres o alrededor de cualquier otro planeta, pero ¿qué sucede en trayectorias interplanetarias? ¿Volverá la basura contra nuestra nave espacial si la tiramos al exterior camino de la Luna o de Marte?

Teóricamente sí, pues las leyes de la mecánica orbital son universales. Pero en la práctica, no. ¿Por qué? Pues porque aunque una trayectoria interplanetaria es una órbita heliocéntrica (alrededor del Sol), dicha órbita no se recorre en su totalidad. Es decir, una trayectoria interplanetaria es una combinación de órbitas, en la que se combina una de escape terrestre, una elíptica heliocéntrica, y otra de escape (pero de entrada) en el planeta de destino. La órbita heliocéntrica, durante la cual se realiza la mayor parte del viaje, y durante la que se supone que tiramos nuestra basura, no la recorremos más que en una pequeña parte. De modo que, cuando la basura vuelva para cruzarse con la órbita recorrida por nosotros, al cabo de media o una órbita completa alrededor del Sol, en realidad nosotros no estaremos allí. De modo que, si vamos a la Luna, podemos ensuciar nuestro entorno espacial sin miedo: la revancha de la Naturaleza no nos alcanzará, en este caso.

Para lanzar piedras con una gran velocidad y que alcanzasen grandes distancias, nuestros antepasados inventaron la honda. Hoy, este mismo concepto está siendo reestudiado para la puesta en órbita de satélites.

En los últimos años se está viviendo un gran interés por las aplicaciones que los cables de gran longitud pueden tener en el espacio: puesta en órbita de satélites, propulsión eléctrica, o desorbitado pasivo de aparatos obsoletos son algunas de las principales utilidades de unos dispositivos aún solamente teóricos, pero que podrían abaratar sensiblemente el envío de cargas al espacio. En unos casos se trata de un uso simplemente mecánico, utilizando un cable giratorio de alta resistencia a modo de honda, para enviar cargas a una órbita más alta; en otros casos, se trata de utilizar largos cables conductores por los que se hace discurrir una corriente eléctrica, que interactúan con el campo magnético terrestre generando fuerzas que puedan servir de propulsión. Hablamos de las cuerdas de intercambio de momento, o de las cuerdas electrodinámicas, respectivamente.

Intercambio de momento: la honda espacial

Las cuerdas de intercambio de momento actuarían de forma puramente mecánica, al igual que la antigua honda de los pastores: se trataría de utilizar un cable giratorio, “anclado” de algún modo en el espacio, para capturar con su extremo libre la carga que se quiera enviar a una órbita superior, y lanzarla en la dirección deseada con una velocidad mayor a la que tenía inicialmente.