Qué es la velocidad de escape y por qué es clave en cohetes

Una de las cosas que ha mantenido a la humanidad en constante avance, ha sido justo eso, el movimiento y las migraciones que ha realizado a lo largo de su historia desde que el homo sapiens vió la luz en el continente africano hace ya varios millones de años.

Todos estos traslados han estado siempre plagados de peligros y nuevas aventuras, pero también de descubrimientos impresionantes y con ellos, grandes recursos que no existían en el hogar anterior, lo que nos ha llevado a nuevas formas de sobrevivir y adaptarnos a los nuevos entornos.

El problema que tuvieron que sortear quienes se aventuraban a explorar lo desconocido, lo que había más allá, siempre fueron los medios de los que disponían y, con ellos, la energía y/o el combustible necesario para llevar a cabo su viaje. Lo cual fueron sorteando de acuerdo con la tecnología que tenían disponible en su momento.

Sin embargo, no estaríamos leyendo esto si aquellos exploradores no hubieran conseguido su cometido, logrando alcanzar nuevos destinos y lugares, con mayores recursos y que hicieron que la población no sólo se pudiera establecer sino crecer de forma exponencial.

El nuevo destino, el cual, si bien parece lejano, no sólo en distancia sino en tiempo, son las estrellas, con los planetas de nuestro vecindario como escala antes de llegar “al infinito y más allá”, pero el primer paso, es librarnos de nuestra prisión gravitacional.

Primer reto: atracción gravitacional terrestre

La energía que requerimos para desprendernos de nuestra invisible (pero presente) compañera: la gravedad, es proporcional al tamaño de nuestro planeta, el cual, para fines astronómicos es bastante pequeño, aunque no tanto para nosotros los humanos.

Desde el siglo XVII,cuando Isaac Newton propuso sus leyes de la mecánica, supimos que la fuerza de atracción que sienten un par de cuerpos no sólo depende de sus masas, sino también de la distancia a la que se encuentren uno de otro.

Si echamos algunos números, encontraremos que entre más cerca estemos del (centro del) planeta, más energía vamos a necesitar para desprendernos de la atracción gravitacional que nos atrapa en la superficie, algo que recordaremos de nuestras clases de secundaria es que necesitamos acelerar a 9.81 metros por segundo al cuadrado.

Este número, conocido como “g”, se obtiene mediante la Ley de Gravitación Universal, que para la Tierra, se calcula utilizando la Masa de nuestro planeta que es de unos 6,000 trillones de toneladas y su distancia al centro (radio) que es de unos 6,000 kilómetros, lo que nos da el valor que necesitamos superar.

Segundo reto: la energía

Si seguimos un poco con las cuentas, y nos ponemos a pensar en la energía que necesitaremos para poder superar la gravedad terrestre, entonces tendremos que hacer uso de algo llamado Energía Potencial, que básicamente es la que nos mantiene pegados a la superficie de nuestro planeta.

Al igualar la energía total que requerimos para desprendernos de la atracción gravitacional, encontraremos la velocidad mínima que necesitamos para escaparnos, en este caso, de la Tierra. De hecho, de ahí mismo se desprende su nombre, “velocidad de escape”, que para el caso terrestre es de 11 km/s, unos 40,000 km/hr.

¡Cuarenta mil kilómetros por hora! Eso es casi darle una vuelta al mundo, pero no en 80 días, sino ¡en una hora!, para eso, debes ser 6 veces más rápido que el avión experimental X-15, el “más rápido jamás construido” y que alcanza una velocidad de poco más de 7,242 km/h, ya ni hablar de un avión comercial que apenas va a unos 1,000 km/h.

Como podemos ver, para liberarnos de nuestra prisión cósmica, necesitamos un poco más (en realidad un mucho) de energía, de combustible, ¡de poder! Desde mediados del siglo pasado, las grandes potencias se comenzaron a preguntar cómo y de qué forma podrían construir máquinas para lograr este cometido y salir a explorar el Espacio exterior.

Máquinas interplanetarias y asistencia gravitacional

La carrera espacial, que en realidad inició desde principios del siglo XX fue, desafortunadamente, el revulsivo que necesitaba la humanidad para empezar a construir, lo que a la postre, se convertirían en los cohetes modernos y que cada vez son más potentes y están siendo pensados para llegar más lejos.

Algo de lo que se vale la tecnología espacial es de la asistencia que puede obtener del mismo planeta, aquí es donde nos preguntamos ¿cómo obtener esa ayudita extra? Fácil, bueno, más o menos. Sólo necesitamos lanzar nuestro cohete lo más cercano al ecuador terrestre.

Lo que nos dice la física es que la Tierra gira más rápido en donde es más grande, es decir, en su ecuador, por lo que si las naves despegan de un lugar lo más cercano a este, necesitarán un poco menos de energía para lograr su cometido, algo que se agradece a la hora de hacer cuentas con el dinero necesario para pagar el combustible.

Hoy en día, se lanzan cientos de misiones al año, ya sea con satélites de telecomunicaciones, como con pruebas de naves, pensando no sólo llegar más lejos, sino traer de regreso a su tripulación. Se vienen años interesantes en cuanto a la nueva carrera espacial y podremos ser testigos de primera mano y por qué no, ver como regresamos a la Luna y más allá…