2010. Odisea 2 (IV): El efecto "tirachinas" y otra vez los monolitos

Parte del recorrido de Rosetta. No aparece el tercer paso por la Tierra

   Una de las cuestiones tecnológicas que me parecen más interesantes en torno a los viajes espaciales y, concretamente, a las expediciones interplanetarias, es este efecto mencionado en el título que, profusamente, se utiliza tanto en la realidad como en las narraciones fantacientíficas que pretenden estar en la onda de lo científica y tecnológicamente verosímil, es decir, la rama de este género que los anglosajones han dado en llamar Hard SF. Y el tema está más o menos de moda, ya que recientemente hemos oído hablar de varios hitos de la astronáutica que, aun sin la espectacularidad de aquellas gestas de los años sesenta y setenta, no dejan de ser logros importantes para el conocimiento de nuestro entorno sideral. Y estas misiones a las que hacemos referencia no son otras que la de la sonda Rosseta, con su ahijado Philae, que tras un bonito periplo por nuestro sistema solar contactó nada menos que con un cometa (el Churiumov/Gerasimenko); la sonda Dawn, primera en alcanzar los cuerpos Ceres y Vesta, del cinturón de asteroides (aunque Ceres ahora ya no es asteroide, sino planeta enano), y por supuesto, ese pequeño e intrépido navío que, dirigiéndose a los confines del sistema solar, se está acercando, pausada pero inexorablemente, a ese otro recalificado cuerpo celeste, el "planetita" Plutón. Todas ellas han realizado o están realizando un largo y metódicamente planificado crucero por el sistema solar, todas ellas han utilizado, en algún momento, el efecto tirachinas, aunque más apropiado sería  llamarlo efecto "honda", que aprovecha la fuerza de gravedad de los planetas, y todas ellas han sido mencionadas en este sitio.

¿Pero qué es y qué tiene que ver con la segunda parte de la saga bimilenaria del ínclito A.C. Clarke, este efecto acelerador planetario? Pues eso, un empujoncito que, gratuitamente, nos proporciona la madre naturaleza en su apartado de mecánica celeste, para que podamos viajar por esos mundos de Dios sin gastar demasiado. Y tiene que ver porque Clarke lo utiliza, ya en "2001...", primera parte de la saga y luego en "2010...". Incluso en esta última en sus dos versiones, la de acelerador y la de freno. Pero vamos a explicarlo un poco más para que quede claro...

De forma similar a lo que ocurre al proverbial pasajero de tiovivo que, de buenas a primeras, decide bajarse en marcha del mismo -no se me ocurre razón alguna para que nadie quiera hacer esto, pero siempre se pone como ejemplo- y sale trastabillando debido a que su cuerpo ha adquirido la velocidad de aquel y tiende a seguir en la misma dirección, aunque el imprudente usuario pretenda detenerse; al igual que no es posible esa fantasía de dibujos animados en la que el personaje va cayendo en un ascensor descontrolado y salta fuera del mismo en el último momento para evitar el porrazo contra el suelo; del mismo modo que usted, aunque no lo note, se está moviendo a unos 1.250 km/h (km arriba, km abajo en función de la latitud en la que se encuentre) y, al mismo tiempo, a unos 30 Km por segundo alrededor del Sol..., así, a cualquier aparato que entre en contacto con un cuerpo planetario, y,  aunque este contacto solo sea a través de los invisibles hilos de las fuerzas gravitacionales, le puede ser transferida parte de la energía  del mismo. Pero, como además, el aparato ya traía una velocidad -de hecho, aceleración- previa, lo que ocurre es que ambas magnitudes o vectores se suman, con lo que se produce un aumento de velocidad. Este aumento de velocidad no implica gasto de combustible y es un modo económico de viajar por el sistema solar. Claro, que hay que planificarlo bien para ir saliendo al encuentro de los planetas, cada uno en su órbita, y ocupándose de sus asuntos, con lo cual el viaje puede hacerse un poco largo, ya que este no trazaría una línea más o menos recta, sino más bien una serie de curvas o espirales. Pero merece la pena.

¿Recuerdan ustedes que en la versión novelada de "2001, una odisea del espacio", el objetivo de la Discovery era en realidad Saturno? Pues, según se narra en la novela, uno de los momentos cruciales de la misión es la cita con Júpiter, prevista para, precisamente, conseguir el efecto acelerador que catapultara a la nave hacia su objetivo final: el sistema del anillado planeta y, concretamente, su satélite Jápeto. 

  "Al fin, y muy delante de ellos, hubo un fulgor luminoso a lo largo del horizonte. Estaban emergiendo de la sombra, saliendo al Sol. Y casi en el mismo momento, Hal anunció:

-Estoy en contacto-radio con Tierra. Me alegra también decir que ha sido completada con éxito la maniobra de perturbación. Nuestro tiempo hasta Saturno es de ciento sesenta y siete días, cinco horas, once minutos.

  Estaba al minuto de lo calculado; el vuelo de aproximación había sido llevado a cabo con precisión impecable. Como una bola en una mesa de billar, la Discovery se había apartado del móvil campo gravitatorio de Júpiter, y obtenido el impulso para el impacto. Sin emplear combustible alguno, había aumentado su velocidad en varios miles de kilómetros por hora. Sin embargo, no había en ello violación alguna de las leyes de la mecánica; la naturaleza equilibraba siempre sus asientos, y Júpiter había perdido exactamente tanto impulso angular como la  Discovery había ganado. El planeta había sido retardado... pero como su masa era un quintillón de veces mayor que la de la nave, el cambio de su órbita era demasiado ínfimo como para ser detectable. No había llegado aún la hora en que el hombre podría dejar su señal sobre el Sistema Solar."

En "2010...", sin embargo, el primer encuentro con Júpiter servirá para frenar a la nave Leonov, ya que esta, viajando a una endiablada velocidad para llegar cuanto antes a sus objetivos (la Discovery One, primero y el Gran Hermano o Zagadka, después) necesita perder impulso para no pasar de largo. Los temerarios ingenieros rusos que diseñaron la misión decidieron sacrificar seguridad en favor de rapidez y no se les ocurrió otra cosa que, literalmente, chocar contra la atmósfera joviana para frenar al impetuoso navío interplanetario, como ya se explica en una entrada anterior. Pero, a la vuelta, para el viaje de regreso, sí que utilizan algo parecido a lo que explicábamos anteriormente: primero se dejan caer hacia el "pozo" de Júpiter -aunque lo que querían era alejarse de él- para ganar impulso -energía potencial convertida en energía cinética- y, en el momento del perigeo, "dar todo el gas" de los motores de modo que, aprovechando ambos impulsos, se consigue alcanzar la velocidad de escape en relación al sistema joviano para posteriormente dirigirse a la Tierra.

"»Y utilizaremos otro artificio que —como muchos de los conceptos de la navegación espacial— a primera vista parece desafiar al sentido común... Aunque estamos tratando de escaparnos de Júpiter, nuestro primer movimiento será acercarnos lo más posible a él.

»Por supuesto, ya hemos estado antes ahí, cuando nos servimos de la atmósfera de Júpiter para frenarnos y entrar en órbita alrededor del planeta. Esta vez no llegaremos tan cerca... sólo un poco menos.

»Nuestra primera impulsión, aquí arriba a trescientos cincuenta mil kilómetros de altura, en órbita de lo, reducirá nuestra velocidad, para que caigamos hacia Júpiter y rocemos apenas su atmósfera. Entonces, cuando estemos en el punto más cercano posible, quemaremos todo nuestro combustible lo más rápido que podamos, para incrementar la velocidad y situar así a Leonov en la órbita de regreso a Tierra.

»¿Cuál es el propósito de una maniobra tan alocada? No puede justificarse sin usar una compleja matemática superior, pero creo que el principio básico puede entenderse fácilmente.

»A medida que nos dejemos caer en el enorme campo gravitatorio de Júpiter, iremos ganando velocidad... y por lo tanto, energía. Cuando digo "nos dejemos", me refiero a las naves, y al combustible que llevan.

»Y quemando el combustible ahí mismo —en el fondo del pozo de gravedad joviano— no tendremos que volver a levantarlo. Cuando nuestros reactores lo expulsen, compartirá con nosotros parte de la energía cinética adquirida. Indirectamente, habremos aprovechado la gravedad de Júpiter para acelerarnos hacia Tierra. Como también hemos usado su atmósfera para desprendernos del exceso de velocidad que traíamos al llegar, nos encontramos aquí con uno de los pocos casos en que la Madre Naturaleza — habitualmente tan frugal— nos permite sacar provecho de ella en ambos sentidos...

»Con este triple impulso: el combustible de Discovery, el combustible propio y la gravedad de Júpiter, Leonov se encaminará en dirección al Sol en una hipérbola que la dejará en la Tierra cinco meses más tarde. Por lo menos dos meses antes de lo que se hubiera podido lograr de otra manera. "

Pero ¿por qué tanta prisa? Bueno, como ya les dije en la entrega anterior, una visita llegó para avisarles de que iba a ocurrir "algo maravilloso"...Pero por muy maravilloso que fuera, era conveniente contemplarlo a una prudencial distancia.

El asteroide Vesta

Pero habíamos dejado tres pequeñas naves -reales- vagando por el sistema solar. La sonda Rosetta, que disfrutó de cuatro asistencias gravitacionales (este es el nombre técnico de la maniobra), tres por la propia Tierra y una por Marte, y viajó durante diez años para, finalmente, alcanzar al cometa anteriormente mencionado prácticamente ahí a la vuelta de la esquina, a este lado de la órbita de Júpiter. La sonda Dawn, por su parte, recibió la asistencia gravitacional de Marte antes de dirigirse a Vesta, su primer objetivo. Actualmente se está aproximando a Ceres. Por su parte, la New Horizons recibió la asistencia gravitacional de Júpiter en su camino a Plutón, que será alcanzado en el presente año.

Bien, pero, ¿ y qué pasa con los monolitos? El título prometía hablar sobre ellos. Pues sí, pero este post ya va demasiado largo. Así que vuelvo a dejar pendiente lo de "algo maravilloso..." y lo de los monolitos para otra ocasión. Solo comentaré que, aunque la saga parece terminar con la cuarta entrega - "3001, Odisea final"-, que junto con la tercera -"2061, odisea tres"- es la menos conocida y menos relevante, hay un epílogo en la "...Odisea dos", llamado "20.001", en el cual un enorme monolito, quizá el famoso Zagadka, o alguna de sus réplicas, parece cerrar la trama convirtiéndose en una especie de Centinela -ya saben, aquella bellota que originó este fuerte y longevo roble- establecido en la frontera de la cara habitable de Europa que vela por la correcta evolución de los europanos, ya convertidos en raza pensante. En la versión fílmica, sin embargo, este epílogo se retrotrae a un indeterminado momento anterior de la prehistoria de ese transformado mundo, mientras -¿cómo no?- suenan gravemente los primeros compases de "Así hablo Zaratustra".