¿Cómo logra la órbita de las sondas Voyager y New Horizons entrar en el espacio interestelar?

Entiendo que cada sonda lanzada ha sido lanzada a una órbita. Cuanto más quiera adentrarse en el sistema solar, más rápido debe moverse. Y todo gira alrededor del sol hasta que encuentra una masa diferente para "capturarlo".

Pero me di cuenta de que Plutón está REALMENTE lejos y que la órbita de New Horizons no es un círculo ni una forma elíptica y no parece que la sonda regrese alguna vez, simplemente seguirá adelante. ¡Ni siquiera parece que esté orbitando alrededor del sol! ¿Cómo es posible este tipo de órbita?

Lo mismo con las sondas Voyager. Parece que seguirán yendo al espacio interestelar y nunca volverán. ¿Es su trayectoria, aunque sea remotamente, una especie de órbita circular alrededor del sol en este punto? Si no, ¿cómo es posible este tipo de trayectoria?

Las Voyager no están en una órbita elíptica alrededor del Sol, superan la velocidad de escape necesaria para abandonar el sistema solar para siempre. La sonda debería ser lo suficientemente rápida.

Respuestas (2)

Esto se relaciona con el concepto de velocidad de escape , que es la velocidad necesaria para escapar bien de la gravedad de un objeto. Aunque la gravedad tiene un alcance infinito, el hecho de que su fuerza se reduzca cuadráticamente con la distancia significa que solo se necesita una cantidad finita de energía para salir del pozo de gravedad de un planeta. Por un costo de energía fijo, puede alejarse arbitrariamente del planeta. Si tu velocidad es más alta que la velocidad de escape, puedes alejarte tanto del planeta como quieras y aún así tener algo de velocidad que te lleve; en otras palabras, nunca volverás.

Tienes razón en que las órbitas cíclicas son redondas y repetitivas. Pero no todo en el espacio tiene que estar en una órbita cíclica. Los objetos que se mueven al menos tan rápido como la velocidad de escape no están en una órbita cíclica, están en una trayectoria de escape . New Horizons tiene la velocidad suficiente para estar en una trayectoria de escape del sol: dejará el sistema solar y nunca volverá, aunque puede caer en órbita en algún otro lugar alrededor de otro cuerpo celeste.

Una parábola o hipérbola es una órbita perfectamente válida, pero no "cíclica".
@DrSheldon Interesante, parece que mientras que la órbita se usa típicamente para referirse a una trayectoria repetitiva (el propio sitio de la NASA establece que todas las órbitas son elípticas), también se puede usar para describir una trayectoria no repetitiva. He actualizado mi respuesta para reflejar el uso más amplio.
@NuclearWang Excelente y clara respuesta, ¡gracias!
@NuclearWang Pero, ¿estamos tratando de superar la velocidad de escape del Sol o de la Tierra? ¿O ambos?
@export_all_errors Los objetos que enviamos más allá del alcance del Sol, Pioneers y Voyager, primero tenían que escapar de la Tierra y luego del Sol. Dos objetos recientes, 'Oumuamua y el asteroide 1I/2017 U1 se acercaron al Sol pero ya se estaban moviendo por encima de la velocidad de escape solar.
@bitchaser ¿Qué pasa si las sondas New Horizons o Voyager de alguna manera se ralentizan (hipotéticamente)? Su velocidad bajará y digamos que será menor que la velocidad de escape. ¿Los atraerá el sol y su trayectoria de escape se convertirá en una órbita alrededor del sol?
Sí. Imagina un objeto a un año luz del sol. El sol sigue siendo el objeto grande más cercano y la velocidad de escape es probablemente de unos pocos km/s o menos. Si la velocidad disminuye a menos que la velocidad de escape, entonces orbitará alrededor del sol.
@export_all_errors Dependería de dónde disminuyen la velocidad de los objetos. Si el objeto está lo suficientemente cerca de la Tierra, la desaceleración a la velocidad de escape debajo de la Tierra dará como resultado una órbita alrededor de la Tierra. Si el objeto ya ha escapado de la esfera Hill de la tierra y se desacelera a una velocidad de escape subsolar, dará como resultado una órbita solar. Si el objeto viaja lo suficientemente lejos, puede entrar en la esfera gravitatoria de otro cuerpo, en cuyo caso la desaceleración no lo enviará de vuelta hacia el sol.

Creo que su problema es solo una cuestión de terminología. Casi todas las órbitas de las que escuchas son elípticas. Algunas son casi exactamente circulares, pero eso cuenta como un caso especial de elíptica. Órbitas como esa siguen dando vueltas y vueltas, y se mantienen a cierta distancia de la primaria. Puede tener la impresión de que es parte del significado de "órbita".

Pero técnicamente, todavía se llama órbita si no es una curva cerrada. Las órbitas donde el objeto no regresa son hipérbolas, en lugar de elipses. Estas sondas espaciales están en órbitas hiperbólicas. Si recuerda su geometría, una hipérbola tiene dos asíntotas a las que se aproxima la curva a medida que se extiende hasta el infinito. Por ahora, las sondas espaciales están tan lejos del sol que están muy cerca de la asíntota hiperbólica, y básicamente se mueven en línea recta fuera del sistema solar.