Explotar un campo magnético planetario en órbita para alterar la órbita

En principio, sí, esto es posible. Sin embargo, es importante tener en cuenta que esto requiere una interacción que va más allá del campo magnético de la Tierra: debe aprovechar el gradiente de este campo magnético. Esto es muy débil en las escalas de longitud disponibles para un satélite, por lo que realmente sería difícil hacer que esto funcione, pero en principio el efecto está ahí.

Un poco más concretamente, si configura un bucle de corriente alrededor del satélite con un momento dipolar magnético $\mathbf m$, entonces el satélite experimentaría dos efectos separados:

• un par$\boldsymbol{\tau}=\mathbf m \times \mathbf B$en presencia de un campo magnético$\mathbf B$, y
• una fuerza$\mathbf F = \nabla(\mathbf m \cdot\mathbf B)$dada por el gradiente de$\mathbf B$.

El primer efecto es real y dominará la interacción; de hecho, se usa activamente en naves espaciales para el control de actitud como alternativa a las ruedas de reacción u otros dispositivos mecánicos similares. Estas alternativas magnéticas se conocen como magnetorquers y funcionan en la órbita terrestre baja (pero se vuelven menos efectivos en altitudes más altas).

Para poner algunos números, suponga que configura un ciclo actual de$1\:\mathrm A$con un área de$1\:\mathrm m^2$, sumando un factor de$100$para tener en cuenta múltiples bucles y un posible núcleo de ferrita. Usando la fuerza del campo magnético de la Tierra en la superficie a aproximadamente${\sim}50\:\mu\mathrm T$por simplicidad, se obtiene un torque del orden de$\tau\sim0.005\mathrm{\:kg \:m^2\:s^{-2}}$; esto no es mucho, pero puede ver que se puede mejorar para dar un torque significativo, particularmente si puede esperar y dejar que esto actúe durante varios minutos.

Del mismo modo, puedes ver cómo esto se vuelve mucho menos útil como fuerza. La fuerza del campo magnético,$B\sim50\:\mu\mathrm T$, ya es relativamente débil, pero el gradiente es muy, muy pequeño, ya que el campo magnético solo cambia apreciablemente en escalas de longitud del orden de cientos o miles de kilómetros. Si pones tal estimación,$\nabla B\sim50\:\mu\mathrm T/100\:\mathrm{km}$, obtienes un número mucho más bajo para la fuerza, del orden de$F\sim50\times10^{-9}\:\mathrm{N}$. Esto ya no es útil para viajar alrededor de naves espaciales en el$M>\mathrm{kg}$régimen. La fuerza está ahí, simplemente no es un jugador importante en el lugar donde termina la nave espacial.

Finalmente, solo para asegurarse de que esto no se convierta en un problema: si usa un sistema de este tipo para girar o mover su nave espacial, no hace falta decir que la energía para hacerlo proviene de lo que sea que esté impulsando la corriente. Si la nave espacial gira o se mueve a una región con un campo magnético más pequeño, el flujo magnético a través del bucle de corriente cambiará, lo que según la ley de Faraday requiere que se forme una fuerza electromotriz distinta de cero dentro del bucle; la fuente de energía de la nave espacial debe gastar trabajo contra este EMF para mantener la corriente.

Apuesto a que te interesaría la idea de una atadura electrodinámica. Es muy similar (en principio) a la idea que describes.

https://en.wikipedia.org/wiki/Electrodynamic_tether