¿Por qué los cohetes siguen una trayectoria curva cuando van al espacio?

La respuesta rápida es porque quieren entrar en la órbita alrededor de la Tierra usando la menor cantidad de combustible posible. Pero veamos a continuación una explicación más detallada.

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La pregunta nos llega en forma de comentario en casi cada ocasión donde cubrimos algún lanzamiento espacial importante y se observa algo como lo de la imagen sobre estas líneas. ¿Notan lo intrigante del camino que sigue el cohete? En lugar de moverse en línea recta, sigue una trayectoria curva. Y esto no es por un error o debido al imaginario domo en la mente de los terraplanistas... Verás exactamente lo mismo en todas las demás imágenes y videos del lanzamiento de un cohete.

¿Pero por qué? Si se supone que los cohetes salen en vertical, apuntando y yendo hacia el espacio, entonces ¿no tendría más sentido si subieran en línea recta, en lugar de seguir una trayectoria parabólica? Pues no... Y definitivamente los científicos e ingenieros de las diferentes agencias espaciales son gente muy inteligente y tienen una razón más que lógica que explica el motivo detrás de esta maniobra, tal como se puede leer a continuación.

Ascenso vertical inicial

En el contexto de la tecnología espacial, un cohete es algo que puede enviar personas y cosas al espacio. Es ese vehículo delgado, cilíndrico y muy alto que se lanza desde una plataforma, dejando una enorme nube de humo a su paso. En teoría, podría lanzarse como un avión que despega de una pista, pero eso requeriría una serie de cambios en los diseños actuales de los cohetes, sin mencionar que sería francamente antieconómico —a menos que pretendas solo un turismo suborbital como Virgin Galactic—.

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Los cohetes se lanzan verticalmente con una tremenda cantidad de empuje hacia arriba, gracias a sus propios motores y los propulsores conectados a ellos —que se desechan poco después del lanzamiento y son reutilizables en algunos casos como los de SpaceX—. Tras despegar, el ascenso del cohete es inicialmente lento; pero al final del primer minuto de ascenso, el cohete se mueve a una asombrosa velocidad de 1,609 kph (1,000 mph).

Mientras vuela por el cielo, un cohete pierde gran parte de su energía como resultado de la resistencia del aire, y debe asegurarse de alcanzar una altitud lo suficientemente elevada cuando se agote la mayor parte de su combustible. Es por eso que un cohete inicialmente vuela en línea recta muy rápido, ya que necesita cruzar la parte más espesa de la atmósfera en la menor distancia posible.

¿Por qué cambia la trayectoria de un cohete después del lanzamiento?

Gran parte de la confusión sobre la trayectoria de un cohete proviene de la suposición común de que la mayoría de estos simplemente quieren escapar de la gravedad de la Tierra y llegar al «espacio». Si bien esto no es técnicamente incorrecto, no pinta la imagen completa.

En primer lugar, hay que comprender que el espacio no está tan lejos. Si se vuela por encima de una altitud de 100 km (62 millas) sobre la Tierra, se le considera oficialmente «en el espacio». Es más, la Fuerza Aérea de EE.UU. nos llamaría «astronauta» si nos eleváramos a más de 80 km sobre la superficie (casi 50 millas).

El mismísimo capitán Kirk lo describió muy bien en su reciente experiencia espacial, hablando de lo delgada que era esa capa atmosférica que acoge a toda la vida que conocemos en la Tierra:

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Entonces, repitiendo y para que quede claro: el espacio no está tan lejos, y tampoco se pretende que los cohetes simplemente lleguen a él. El principal objetivo de la mayoría es, en realidad, alcanzar la órbita del planeta y permanecer allí.

En la órbita terrestre, el tirón gravitacional del planeta es lo suficientemente alto como para evitar que el cohete se desvíe hacia el espacio exterior, y lo suficientemente bajo como para que no tenga que quemar grandes cantidades de combustible para evitar caer en picada hacia la Tierra.

Para entrar en órbita, un cohete comienza a inclinarse hacia un lado al principio y aumenta gradualmente esta inclinación hasta que alcanza una órbita elíptica alrededor de la Tierra (ver gráfico bajo este párrafo). Dicho esto, lograr una trayectoria orbital adecuada no es fácil; se produce a costa de enormes cantidades de combustible que se agotan para alcanzar una increíble velocidad horizontal de 28.968 kph (18.000 mph). Esta técnica de optimizar la trayectoria de una nave espacial para que alcance la ruta deseada se denomina giro de gravedad o giro de elevación cero.

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Dicha técnica ofrece dos beneficios principales: primero, permite que el cohete mantenga un ángulo de ataque muy bajo o incluso cero durante las primeras etapas de su ascenso, lo que significa que el cohete experimenta menos estrés aerodinámico. La otra ventaja es que permite que el cohete use la gravedad de la Tierra —en lugar de su propio combustible— para cambiar su dirección. El combustible que el cohete ahorra en consecuencia se puede utilizar para acelerarlo horizontalmente, con el fin de alcanzar una alta velocidad y entrar más fácilmente en la órbita.

En pocas palabras, un cohete debe curvar su trayectoria después del lanzamiento, si quiere entrar en la órbita de la Tierra. Si no hace eso y continua hacia arriba, eventualmente llegaría a un punto en el que se le acabaría el combustible y, muy probablemente, terminaría cayendo en picada a la Tierra como una piedra.

Fuente: https://www.scienceabc.com/nature/u...curved-trajectory-while-going-into-space.html