Suponga que una nave espacial se acelera instantáneamente en la superficie de la Tierra (sin tener en cuenta la atmósfera por simplicidad). Consideraremos esto desde el marco de referencia del Sol; en otras palabras, el Sol es estacionario y la Tierra se mueve a su alrededor.
La nave espacial se acelera a una velocidad que es exactamente igual y opuesta a la velocidad orbital de la Tierra alrededor del Sol, haciéndola completamente estacionaria en el instante posterior a la aceleración.
¿Qué pasa después? Bueno, podemos considerar las fuerzas que actúan en la nave espacial:
- La gravedad de la Tierra provoca una fuerza en la dirección de la Tierra.
- La gravedad del Sol provoca una fuerza en la dirección del Sol.
Por lo tanto, la nave espacial estacionaria se acelerará hacia la Tierra y hacia el Sol. Dado que la Tierra se está alejando rápidamente en su trayectoria orbital, la fuerza gravitacional no es suficiente para llevar la nave espacial de vuelta a una órbita terrestre; sin embargo, empujará a la nave espacial a una órbita elíptica.
Para demostrar la situación, he creado una pequeña simulación que se puede ver en un navegador de escritorio. Haga clic aquí para probar la simulación. (Puede hacer clic en "Ver este programa" para verificar el código y actualizar la página para reiniciar la simulación).
La simulación es físicamente precisa (ignorando los efectos de otros planetas), pero las esferas se han ampliado para facilitar la interpretación. La Tierra está representada en verde, mientras que el Sol es naranja y la nave espacial es blanca. Tenga en cuenta que, mientras las esferas que representan la nave espacial y el Sol se cruzan, la distancia entre los dos objetos físicos siempre es mayor que 3.35 radios solares.
Esta captura de pantalla muestra cómo la Tierra ha llevado a la nave espacial a una órbita elíptica:
Finalmente, podríamos considerar un escenario más realista en el que la nave espacial se acelera hasta que alcanza la velocidad cero (nuevamente, en el marco de referencia del Sol) a cierta distancia de la Tierra. En el instante en que alcanza la velocidad cero, el motor se detiene.
En este caso, el resultado es esencialmente el mismo: todavía hay fuerzas ejercidas por la Tierra y el Sol, por lo que se obtendrá una órbita elíptica. Cuanto más lejos está el cohete de la Tierra cuando alcanza la velocidad cero, más elíptica es la órbita. Si la Tierra está tan lejos que su gravedad es insignificante, la nave espacial caerá directamente hacia el Sol.