Trayectoria hiperbólica


En astrodinámica o mecánica celeste , una trayectoria hiperbólica es la trayectoria de cualquier objeto alrededor de un cuerpo central con una velocidad más que suficiente para escapar de la atracción gravitacional del objeto central. El nombre deriva del hecho de que, según la teoría newtoniana, dicha órbita tiene la forma de una hipérbola . En términos más técnicos, esto se puede expresar con la condición de que la excentricidad orbital sea ​​mayor que uno.

Bajo supuestos simplistas, un cuerpo que viaja a lo largo de esta trayectoria se deslizará hacia el infinito, estableciéndose en un exceso de velocidad final en relación con el cuerpo central. De manera similar a las trayectorias parabólicas , todas las trayectorias hiperbólicas son también trayectorias de escape . La energía específica de una órbita de trayectoria hiperbólica es positiva.

Los sobrevuelos planetarios, utilizados para tirachinas gravitacionales , se pueden describir dentro de la esfera de influencia del planeta mediante trayectorias hiperbólicas.

Como una órbita elíptica, una trayectoria hiperbólica para un sistema dado se puede definir (ignorando la orientación) por su semi eje mayor y la excentricidad. Sin embargo, con una órbita hiperbólica, otros parámetros pueden ser más útiles para comprender el movimiento de un cuerpo. La siguiente tabla enumera los parámetros principales que describen la trayectoria del cuerpo siguiendo una trayectoria hiperbólica alrededor de otro bajo supuestos estándar y la fórmula que los conecta.

El semieje mayor ( ) no es inmediatamente visible con una trayectoria hiperbólica, pero se puede construir ya que es la distancia desde la periapsis hasta el punto donde se cruzan las dos asíntotas. Por lo general, por convención, es negativo mantener varias ecuaciones consistentes con las órbitas elípticas.

El semieje mayor está directamente relacionado con la energía orbital específica ( ) o energía característica de la órbita, y con la velocidad a la que el cuerpo alcanza cuando la distancia tiende al infinito, el exceso de velocidad hiperbólico ( ).


El camino azul en esta imagen es un ejemplo de una trayectoria hiperbólica.
Se representa una trayectoria hiperbólica en el cuadrante inferior derecho de este diagrama, donde el pozo de potencial gravitacional de la masa central muestra energía potencial y la energía cinética de la trayectoria hiperbólica se muestra en rojo. La altura de la energía cinética disminuye a medida que disminuye la velocidad y aumenta la distancia de acuerdo con las leyes de Kepler. La parte de la energía cinética que permanece por encima de la energía total cero es la asociada con el exceso de velocidad hiperbólica.
Trayectorias hiperbólicas seguidas por objetos que se acercan al objeto central (punto pequeño) con la misma velocidad en exceso hiperbólica (y semi-eje mayor (= 1)) y desde la misma dirección pero con diferentes parámetros de impacto y excentricidades. De hecho, la línea amarilla pasa alrededor del punto central, acercándose a él de cerca.