É necessário um certo nível de velocidade para que um objeto orbite em torno de um corpo celeste como a Terra. É necessária uma velocidade ainda maior para se livrar dessa órbita. Quando os astrofísicos projetam foguetes para viajar para outros planetas - ou para fora do sistema solar inteiramente - eles usam a velocidade de rotação da Terra para acelerar os foguetes e lançá-los além do alcance da gravidade da Terra. A velocidade necessária para se libertar de uma órbita é conhecida como velocidade de escape.

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O que é velocidade de escape?

A velocidade de escape, conforme se aplica à ciência de foguetes e viagens espaciais, é a velocidade necessária para um objeto (como um foguete) para escapar da órbita gravitacional de um corpo celeste (como um planeta ou uma estrela).

Como o Escape Velocity funciona?

Muito parecido com a velocidade orbital, a velocidade de escape varia com base na distância que um objeto está do centro de gravidade. Em termos práticos, quanto maior a altitude do foguete estiver acima da Terra, menos velocidade será necessária para:

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  • Orbitar a Terra
  • Fuja do campo gravitacional da Terra por completo

Uma razão pela qual os satélites de comunicação podem orbitar a Terra sem gastar energia constantemente é que eles subsistem a uma altitude a milhas acima da Terra. Em contraste, uma aeronave comercial, que voa muito mais perto da superfície do planeta, deve constantemente exercer energia para permanecer no céu. Por este mesmo princípio, é preciso comparativamente menos energia para um foguete longe da superfície da Terra atingir a velocidade de escape do que faria se o foguete estivesse voando perto da Terra.

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Como você calcula a velocidade de escape?

A velocidade de escape é uma função da velocidade orbital de um objeto. Se você pegar a velocidade necessária para manter a órbita em uma determinada altitude e multiplicá-la pela raiz quadrada de 2 (que é aproximadamente 1,414), você derivará a velocidade necessária para escapar da órbita e o campo gravitacional que controla essa órbita.

No contexto da exploração espacial humana, considere uma nave espacial orbitando a Terra atualmente. Se ele disparar seu motor por tempo suficiente, eventualmente irá rápido o suficiente para voar para o espaço profundo, escapando da gravidade do planeta. Essa velocidade, chamada de velocidade de escape, é simplesmente a raiz quadrada de 2, ou 41% mais rápida do que a velocidade orbital.

Qual é a velocidade de escape da Terra?

Em termos teóricos, a velocidade de escape na superfície da Terra é de 11,2 km por segundo (6,96 milhas por segundo). A velocidade de escape na superfície da lua é de aproximadamente 2,4 km por segundo (1,49 milhas por segundo).

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Na aplicação prática, esses números não são terrivelmente importantes. Foguetes não escapam da gravidade da Terra lançando-se diretamente da superfície. Em vez disso, os engenheiros astronômicos primeiro colocam esses foguetes em órbita e depois usam a velocidade orbital como um estilingue para impulsionar um foguete até a velocidade de escape necessária. Além disso, as velocidades de escape listadas acima não levam em consideração a resistência atmosférica, o que realmente aumentaria a velocidade necessária para escapar do campo gravitacional do planeta. Esta é mais uma razão pela qual os cientistas de foguetes primeiro colocaram a espaçonave em órbita antes de disparar para a velocidade de escape.

Qual é a diferença entre a velocidade de escape e a velocidade orbital?

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A velocidade orbital é a velocidade necessária para atingir a órbita em torno de um corpo celeste, como um planeta ou uma estrela, enquanto a velocidade de escape é a velocidade necessária para deixar essa órbita. Manter a velocidade orbital requer viajar a uma velocidade sustentada que:

  • Alinha-se com a velocidade de rotação do corpo celeste
  • É rápido o suficiente para neutralizar a força da gravidade que puxa o objeto orbital em direção à superfície do corpo

A velocidade orbital é possibilitada pela superfície curva de um planeta, estrela ou outro corpo celeste. Um objeto em órbita tende a se mover em linha reta, enquanto o corpo dele orbita curvas. Como tal, a curvatura constante do corpo orbitado evita que o objeto orbital caia até a superfície, desde que o objeto orbital mantenha a velocidade adequada.

No espaço, é mais fácil manter uma velocidade constante do que na terra, devido ao princípio da inércia. Uma das leis de inércia de Sir Isaac Newton afirma que um objeto em movimento tende a permanecer em movimento, a menos que seja atuado por uma força externa. Dentro da atmosfera da Terra, um objeto voador encontra muitas moléculas de ar, que reduzem cumulativamente a velocidade desse objeto enquanto ele voa pelo céu. Conforme você viaja para além da atmosfera da Terra, o ar se torna mais vazio, com menos moléculas para neutralizar a velocidade de avanço de um objeto em órbita.

Saiba mais sobre velocidade orbital em nosso guia completo aqui.

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