¿Cómo medirás la velocidad en km/h en el espacio?

La pregunta principal es "¿en relación con qué?"

Para sondas espaciales y similares, las velocidades que importan son con respecto a la Tierra, los objetos objetivo (Marte, algún asteroide, estación espacial, etc.) y/o el Sol (o el baricentro del sistema solar) . Estas velocidades se miden principalmente por cambios Doppler en

• ondas de radio emitidas por un radar que lleva la sonda, reflejadas por la superficie de algún objetivo

• la señal de comunicación entre la sonda y la Tierra (véase, por ejemplo, la red del espacio profundo ).

Se han utilizado otros métodos (análisis de imágenes entre imágenes consecutivas tomadas por la sonda espacial, la temperatura del escudo térmico al entrar en la atmósfera, etc.) pero todos ellos son mucho menos precisos que las mediciones Doppler.

Los telescopios espaciales medirán el corrimiento al rojo de algún objeto (estrella, galaxia, etc.) (que es muy similar al Doppler), que es más una indicación de qué tan rápido se mueve ese objeto con respecto a todo el sistema solar, en lugar de solo el espacio . telescopio. También se usan métodos de paralaje (ver la respuesta de @IgnacioVazquez-Abrams), pero tales métodos solo se pueden usar para objetos relativamente cercanos (el paralaje para la mayoría de las galaxias es demasiado pequeño para medir).

Otros métodos incluyen variables cefeidas y, por supuesto, las famosas supernovas de tipo 1a , que se utilizaron para concluir que la expansión del universo se está acelerando. Pero estas son principalmente medidas de distancia , y solo medidas crudas de velocidad: para objetos a grandes distancias, el corrimiento al rojo es la única forma precisa de medir la velocidad con respecto a esos objetos.

Galileo Galilei tenía una pregunta similar a la tuya. Solo que, en ese entonces, preguntaba cómo medir la velocidad del barco en el que te mueves.

Llegó a la siguiente conclusión: no se puede medir la velocidad del barco si no se mira fuera del barco, hacia las estrellas, las islas que pasan, etc. Esto es lo que ahora llamamos el principio de relatividad de Galileo.

Volviendo a su pregunta: si no hay nada a su alrededor y tampoco ve ninguna estrella desde su nave espacial (debido al polvo alrededor) y sus dispositivos no registran ningún campo alrededor de la nave (magnético y eléctrico) no hay manera para medir tu velocidad :)

La relatividad significa que la velocidad como concepto siempre necesita a alguien más, alguien con relación a quien se calcula esta velocidad; en la vida práctica, siempre es el suelo.

Si tengo una nave y me estoy moviendo, todavía no hay velocidad, la velocidad aparece cuando mi nave se está moviendo a través de algo: sistema planetario, sistema de estrellas, galaxia, etc.

En resumen, la velocidad (así como muchas otras cosas en la vida) siempre es relativa y no absoluta .

Se mide el paralaje con varios objetos y se utilizan distancias conocidas para triangular su posición en 3 dimensiones en dos momentos en el tiempo. Como tienes tanto el desplazamiento espacial como el desplazamiento temporal, puedes dividir para calcular la velocidad.

Una forma de medir la velocidad de un objeto en el espacio es ver qué tan rápido se mueve contra un fondo iluminado. Por ejemplo, Mercurio moviéndose frente al sol. Pudimos ver una mancha negra (Mercurio) moviéndose a través del sol brillante y registrar cuánto tiempo tardó. Entonces podríamos decir que se necesita$x$cantidad de segundos que tarda Mercurio en cruzar el sol. Si también supiéramos más información sobre sus tamaños, podríamos obtener esa velocidad de Mercurio en km/h. Este sitio tiene formas más analíticas de calcular eso si está interesado en cómo obtienen ciertos números.

Además, si estamos en una nave espacial y volamos por el espacio, podríamos mirar por la ventana y hacer lo mismo en cierto sentido al mirar los planetas y los soles y ver qué tan rápido los pasamos. O bien, aún podríamos obtener km/h incluso si el cohete espacial no tuviera ventanas. Si sabemos cuánto combustible gastamos con el tiempo, podríamos calcularlo en km/h. Es como el coche, tiene un sistema integrado para determinar la velocidad a la que vas... no dispara un láser al paisaje que pasa para determinar la velocidad.

Una posibilidad es medir tu velocidad en relación con los iones que te rodean. Los aviones en los primeros días tenían el mismo problema. Utilizaron tuberías de ventura donde la caída de la presión del aire estaba en función de la velocidad. Esta era la velocidad del aire, no la velocidad del suelo. Un viento de cola significaba que la velocidad del aire no era precisa. Hicieron controles puntuales en marcas terrestres para medir la velocidad del aire. El espacio está lleno de iones. No sé cómo, pero tal vez si estos iones pasaran a través de una bobina de cobre, inducirían una corriente. Otra posibilidad es poner múltiples GPS salelitas alrededor del sol a diferentes distancias y enviando la señal en 360 grados.