¿Cómo navega la nave espacial en el espacio?

¡Muy buena pregunta!

En el espacio no hay aire para empujar a ninguna otra cosa para esperar fuerzas de acción-reacción.

Tienes razón, no hay mucho que empujar. En la órbita terrestre baja, queda una cantidad muy pequeña de aire. No es muy útil usarlo para maniobrar mucho, pero es suficiente para bajar gradualmente las órbitas de cualquier cosa allá arriba.

Entonces, las naves espaciales en órbita usan motores de cohetes, a veces llamados propulsores o propulsores, para impulsarse hacia arriba.

Y tienes razón en que necesitan acción-reacción. El gas de escape que sale del motor es ligero, ¡pero se mueve extremadamente rápido! Esa acción es suficiente para dar a la nave espacial la pequeña reacción deseada.

Sin embargo, existe el campo magnético de la Tierra. No se puede usar para cambiar de dirección o dirigir, pero se puede usar para poner un par de torsión en la nave espacial para cambiar la dirección en la que apunta.

En otras palabras, no se puede usar para cambiar la trayectoria , pero se puede usar para cambiar la actitud .

En el espacio profundo, como ir a otro planeta, ya no hay más resistencia, y todavía usan motores de cohetes para cambiar su trayectoria.

Entonces, ¿cómo van las naves espaciales hacia la izquierda o hacia la derecha o no son elegibles para realizar movimientos bruscos?

Se necesitan cohetes gigantes para llevar naves espaciales al espacio profundo; ¡Del 95 al 99 % de la masa de una misión es combustible, por lo que el último combustible que puedes llevar contigo al espacio exterior es muy preciado!

Las naves espaciales no hacen ni pueden hacer movimientos bruscos. Sus trayectorias son bastante lentas, suaves y gráciles, excepto en casos extremos en los que necesitas perder mucha velocidad para entrar en órbita alrededor de un planeta. Luego, la nave espacial gasta MUCHO combustible de una vez para tratar de reducir la velocidad.

En cambio, lo que hacen los planificadores de misiones es pasar mucho tiempo, de hecho años, planificando cuidadosamente la trayectoria. Utilizan la gravedad como ayuda siempre que sea posible.

Por ejemplo , Cassini voló más allá de Venus, la Tierra y Júpiter en su camino a Saturno para hacer algunos movimientos bruscos y ganar velocidad para llegar a Saturno en un tiempo razonable.

Luego usó un sobrevuelo de la luna Titán de Saturno para hacer otro "movimiento brusco" y perder más energía para caer en una órbita más baja alrededor de Saturno.

¡Estas naves espaciales profundas necesitan ser tanques de combustible voladores para llegar a donde quieren ir!

Pero, ¿y el amanecer?

La nave espacial Dawn demostró un nuevo tipo de motor que utiliza propulsión iónica . Esta tecnología utiliza campos eléctricos para acelerar su gas (ionizado) a velocidades mucho más altas que las de un motor químico. La velocidad de escape de Dawn fue de unos 30.000 metros por segundo, o aproximadamente 10 veces más rápido que lo que pueden alcanzar los motores de espacio profundo.

Esto permite que la misma masa de combustible haga cambios mucho mayores en la trayectoria. Sin embargo, la tasa de flujo de gas es mucho, mucho más baja que en los motores químicos tradicionales, por lo que lo que podría tomar unos minutos u horas para ellos toma meses o años.

Entonces, aunque el cambio en la trayectoria es grande, es muy gradual y no un "movimiento brusco". Dawn básicamente se alejó del Sol por años de funcionamiento continuo de su motor de iones.

Aún así, Dawn usó un sobrevuelo de asistencia gravitacional de Marte en su salida.

Trayectoria de la sonda espacial Dawn a partir de la fuente de septiembre de 2009

arriba: "Ingenieros y técnicos del JPL trabajan para completar el montaje de apilamiento de la nave espacial Cassini en 1996". Desde aquí _ Ken Lubas / Los Angeles Times