¿Por qué somos prisioneros en la Tierra?

El universo se burla de nosotros, enseñándonos todos los sitios que nunca podremos visitar. De cualquier forma, si nuestra especie quiere tener un futuro a largo plazo, tenemos que escapar de nuestra prisión. Pero, ¿qué es lo que nos mantiene aquí en primer lugar? Pues resulta que le debemos al universo una deuda de 4 mil 500 millones de años de antigüedad.

Escapando de la prisión de gravedad

Para ir al espacio, necesitamos pasar por un complicado proceso de intercambiar energía. Para este proceso, construimos una máquina de reintegro de energía potencial negativa. Conocida por su nombre más aburrido, cohetes. Los cohetes funcionan usando las reacciones químicas más fuertes que conocemos los humanos, para básicamente expulsar combustible de una manera controlada. Esto convierte energía química en energía cinética. Los gases de escape de la reacción son expulsados hacia afuera y empujan el cohete lejos de la Tierra. Al gastar un montón de energía incrementamos nuestra energía potencial gravitatoria. Que es una manera complicada de decir que estamos pagando de vuelta la energía a la gravedad. Pero es en realidad bastante más difícil que eso Cuando quemas combustible para entrar en órbita, pierdes un montón de energía por calor, gases de escape y fricción con la atmósfera. Por lo que al final necesitas mucha más energía. Y tampoco puedes poner un montón de combustible radioactivo, altamente explosivo y peligroso y cerca de la carga útil y detonarlo. Necesitas una explosión controlada, que es complicada y hace tu cohete más pesado. Lo que significa que tiene aún más masa. Y cuanto más masa tenga un objeto, más energía se necesita para convencerla de que se mueva. Lo que significa que necesitas más combustible para despegar tu cohete. Pero si necesitas más combustible, eso quiere decir que necesitas un cohete más grande para llevar ese combustible de más. Esto hace que tu cohete sea más pesado, que requiere más combustible, que requiere un cohete más grande para llevar ese nuevo combustible.Y así sucesivamente. Al final de este proceso, necesitas aproximadamente 100 veces el peso en combustible de tu carga útil para poder despegar. Ariane 6 por ejemplo, el cohete europeo pesará 800 toneladas, y debería ser capaz de llevar 10 toneladas en la capa superior de la órbita o 20 a la órbita intermedia. Pero un cohete solo puede producir un empuje determinado, por lo que hay un peso máximo, a partir del cual no será capaz de despegar. Si agregas mucho peso, no despegará. Por lo que no puedes ir construyendo tanques de combustible cada vez más grandes. Esta es la tiranía de la ecuación de la ciencia de cohetes, y la razón por la cual esto nunca será fácil. Pero espera, que la cosa se pone peor. Llegar al espacio no es suficiente, seguirás todavía dentro de la prisión gravitatoria, y acabarás volviendo otra vez a la Tierra. Quedarse en el espacio es mucho más complicado que llegar hasta ahí. Para llegar a una posición estable, en la que puedas estar durante un periodo prolongado, el cohete tiene que llegar a una órbita baja de la Tierra. Para hacer esto necesitas un montón de energía cinética. Lo que significa ir extremadamente rápido. A una altitud de 100 km, es ir a 8 km por segundo, 28.000 kilómetros por hora. Suficientemente rápido como para orbitar la Tierra en 90 minutos. Aquí, podemos usar un truco. En vez de volar hacia arriba directamente, podemos ir hacia los lados. La Tierra es una esfera, por lo que si vas "hacia un lado" suficientemente rápido, y aunque estés cayendo hacia la Tierra, siempre estarás a la misma altura Por lo que siempre que estés por encima de la atmósfera (100 km por encima de la superficie), la curvatura de la Tierra estará siempre debajo tuyo a la misma altura. Esto es lo que hace la Estación Espacial Internacional. Caer sobre la Tierra, gastando energía de vez en cuando para estar lo suficientemente rápido. Si miramos a las órbitas en escala vemos que la órbita baja es ridículamente cercana a la Tierra. Para desplegar satélites hacia otros planetas requiere otra gran cantidad pago de energía. Entrar en órbita es la parte más difícil de los viajes espaciales ahora mismo.