Imaginemos que hemos puesto en órbita una torre muy larga/alta. Es una construcción rígida, de un par de cientos de kilómetros de largo, en una altitud donde la fricción del aire es completamente insignificante.
Si lo colocamos en una órbita circular, su centro de masa se mueve a la velocidad adecuada para su altitud, pero lo rotamos en un ángulo aleatorio con respecto a la superficie y lo dejamos así, dándole un giro de 1 revolución por día para que - despreciando las fuerzas de marea - naturalmente permanecería en la misma orientación a la superficie.
No se quedará así. Las velocidades lineales de todos sus puntos en relación con la Tierra son aproximadamente las mismas (el extremo inferior es mínimamente más bajo, el superior es mínimamente más alto debido a ese giro de 1RPD, pero estas deberían ser diferencias insignificantes).
Ahora, el extremo que se encuentra a una altitud más baja, se mueve más lento que la velocidad orbital adecuada para esa altitud y tenderá a ser empujado hacia abajo. El otro extremo, que exceda la velocidad de la órbita circular para su altitud, será empujado hacia arriba. Nuestra torre comienza a girar.
¿Cuál es la posición de equilibrio estable en la que permanecería inmóvil, siempre mirando a la Tierra en el mismo ángulo?
La " estabilización de gradiente de gravedad " tiende a alinear masas largas radialmente con respecto a la Tierra. Es una aplicación de las fuerzas de marea. Es particularmente eficaz para mantener la masa en orientación radial; no proporciona mucha amortiguación, por lo que un satélite que gira hacia una orientación radial únicamente debido a los pares de gradientes de gravedad se sobrepasará y oscilará alrededor de esa orientación durante un tiempo.
Tampoco es el único efecto. Los pares magnéticos , incluso los inadvertidos, pueden ser suficientes para tener un efecto notable. Los pares aerodinámicos tienden a ser grandes solo si el objeto es asimétrico, pero pueden ser grandes si hay, por ejemplo, paneles solares que muestren el centro de área desde el centro de masa.
Se necesita dinero, tiempo y esfuerzo para controlar la actitud de la ISS. Si hubieran podido ponerlo en una orientación estable que cumpliera con todos los requisitos, en lugar de tener que controlarlo activamente, estoy seguro de que lo habrían hecho. Eso proporciona alguna evidencia de que esta es un área bastante compleja para cuerpos grandes y funcionales.
Por otro lado, la pregunta es sobre una torre "de un par de cientos de kilómetros de largo". Si descartamos los efectos aerodinámicos (la pregunta dice que "la fricción del aire es completamente insignificante", pero eso es difícil de imaginar en la práctica: incluso pequeñas cantidades de resistencia aerodinámica generan mucho par y momento de flexión cuando se aplican durante cientos de kilómetros, pero nunca- menos, tomémoslo como dado) y no hay pares perturbadores activos de grandes campos magnéticos involuntarios, llegadas / salidas de impulso, etc., entonces la estabilización del gradiente de gravedad debería ser el efecto restante más fuerte: Se estabilizará en el radial, hacia arriba -Dirección hacia abajo.
Mármol Orgánico
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