Volviendo de la Luna

Es un viaje largo, pero todo es "cuesta abajo": una vez que la nave deja la esfera de influencia gravitatoria de la Luna, la gravedad de la Tierra la lleva a casa.

El proceso de salida de la Luna se llama “inyección trans-Tierra” o TEI ; el motor del cohete en el CSM se enciende durante aproximadamente dos minutos y medio, agregando aproximadamente 1000 m/s a la velocidad de la nave espacial en órbita lunar, quemando aproximadamente 10 000 libras (4,5 toneladas métricas) de propulsor en el proceso.

Este es un comentario extendido sobre la respuesta de jumpjack, porque plantea una pregunta interesante y es demasiado largo para un comentario. La pregunta interesante es:

¿Cuánta energía necesita perder una nave espacial que regresa de la Luna al entrar en la atmósfera, y cómo se compara esto con la energía requerida para lanzar la nave espacial?

Bueno, podemos responder a esto, y como es tradicional, tomaré el Apolo 11. Basado en el diario de vuelo del Apolo 11 , la velocidad del CM en la interfaz de entrada fue$11045\,\mathrm{m/s}$. De la NASA la masa CM del Apolo 11 fue$5557\,\mathrm{kg}$.

Si asumimos que el CM estaba estacionario después del amerizaje, entonces la cantidad de energía perdida es entonces$3.39\times 10^{11}\,\mathrm{J}$.

Bueno, la densidad de energía del queroseno (de Wikipedia ) es$43\times 10^6\,\mathrm{J/kg}$, por lo que la energía perdida por el CM corresponde a$7880\,\mathrm{kg}$de RP-1.

Entonces, entonces, el S1-C llevó$770\,\mathrm{m^3}$de RP-1, y la densidad de RP-1 es aproximadamente$850\,\mathrm{kg/m^3}$: en otras palabras, el S1-C llevó a cabo$654\times 10^3\,\mathrm{kg}$de RP-1.

Entonces, la energía perdida en el camino de regreso a través de la atmósfera es de aproximadamente$1.2\%$de la energía disponible en el S1-C.

La nave espacial debe acelerar lo suficiente para que su fuerza centrífuga anule la gravedad de la Luna, y así escape de la órbita lunar. Con los cálculos adecuados, la órbita se deja cuando la nave espacial está más cerca de la Tierra, por lo que eventualmente queda atrapada por la gravedad de la Tierra y se retira.

Pero esto es sólo la parte "fácil".

¡Entonces la nave espacial debe perder toda la energía que el cohete había puesto en ella cuando se lanzó desde la Tierra! Si se usara un motor, se requeriría casi la misma cantidad de combustible que se usa para lanzar la nave espacial. Entonces, en lugar de reducir la velocidad del motor, la nave espacial devuelve su energía al sistema de la Tierra mediante el uso de la fricción del aire: la "energía potencial" (masa * 9,81 m/s 2 * altitud) ^y la energía cinética (0,5 * masa * velocidad ² ) se convierten en calor, que se dispersa en la atmósfera.

Algunas naves espaciales usan solo la fricción del aire para reducir la velocidad, otras (las modernas) también usan retrocohetes en la parte final del procedimiento de aterrizaje.