Calculadora de energía característica C3

La energía característica, escrita C3 en la literatura de vehículos de lanzamiento y trayectorias interplanetarias, es la energía específica (energía por unidad de masa) de una salida hiperbólica respecto al cuerpo central. Esta calculadora de energía característica C3 toma la velocidad hiperbólica de exceso v∞ y devuelve C3 igual a v∞ al cuadrado en unidades coherentes de energía por unidad de masa —por ejemplo kilómetros cuadrados por segundo al cuadrado cuando v∞ se da en kilómetros por segundo. Los diseñadores de misiones usan C3 para dimensionar etapas superiores, comparar ventanas de lanzamiento y citar curvas de capacidad de carga publicadas por los proveedores de vehículos como masa frente a C3. Los estudiantes emplean la misma identidad para comprobar ejercicios que convierten entre velocidad de exceso y energía.

Qué significa la energía característica C3 en lanzamiento y escape

En el problema de dos cuerpos, una nave en trayectoria hiperbólica respecto a un planeta tiene energía específica positiva. La energía cinética de exceso por unidad de masa en el infinito es exactamente la mitad de v∞ al cuadrado; sin embargo, la convención en diseño de lanzamiento cita el cuadrado completo C3 igual a v∞ al cuadrado como parámetro de energía característica que etiqueta el estado energético de la partida.

Un C3 positivo indica escape hiperbólico; C3 igual a cero es el límite parabólico (escape con velocidad residual nula); las órbitas de aparcamiento elípticas tienen energía específica negativa y no se describen con un v∞ real de esta forma. Las tablas de prestaciones de vehículos de lanzamiento suelen listar la masa de carga entregada en función de C3 para un sitio de lanzamiento y un apilado de etapa superior dados: un C3 requerido más alto deja menos masa en la asíntota de escape.

Los gráficos porkchop interplanetarios colorean contornos de C3 en la partida desde la Tierra y en la llegada al objetivo; los diseñadores eligen fechas de lanzamiento en las que ambos valores de C3 se mantienen dentro de los presupuestos del vehículo y del delta-v de llegada. La identidad es coherente en unidades: si mide v∞ en kilómetros por segundo, C3 está en km²/s²; si usa metros por segundo, C3 está en m²/s².

Esta herramienta no convierte unidades por usted —solo eleva al cuadrado el número que suministra—, así que mantenga un sistema coherente de extremo a extremo. El signo de la velocidad de entrada se elimina al elevar al cuadrado: un v∞ numérico negativo produce el mismo C3 que su valor absoluto, lo que coincide con la lectura física de que solo la magnitud de la velocidad entra en la energía.

Consejos prácticos, comprobaciones resueltas y búsquedas relacionadas

Una comprobación habitual de libro de texto es v∞ igual a tres kilómetros por segundo, que produce C3 igual a nueve km²/s²; cinco km/s produce veinticinco km²/s². El escape desde la Tierra a partir de una órbita baja circular cuesta primero el delta-v de circular a escape y después energía adicional para el v∞ residual; esta calculadora solo realiza el paso C3 igual a v∞ al cuadrado cuando usted ya conoce la velocidad de exceso.

Prefiera unidades SI o de kilómetro-segundo de forma coherente; mezclar kilómetros por segundo en la entrada con un resultado esperado en m²/s² desfasará en un millón las unidades de energía. Esta página se dirige a quien busca una calculadora de energía característica C3, C3 desde velocidad hiperbólica de exceso o energía de lanzamiento por unidad de masa en línea.

No es una herramienta de periodo orbital, ni un solucionador de la ecuación de cohetes de Tsiolkovsky, ni un motor completo de Lambert o de gráficos porkchop, ni una calculadora de energía de órbita circular (esas usan fórmulas de energía específica negativa). Prefiera esta capacidad cuando ya disponga de v∞ y solo necesite C3; si tiene el semieje mayor de una hipérbola, convierta primero a v∞ con las relaciones estándar de dos cuerpos para su cuerpo central y luego llame aquí.