En un diagrama, la forma equivocada de ir a Marte parece maravillosamente sensata. Dibujas la Tierra, dibujas Marte, esperas a que ambos mundos estén cerca y luego apuntas la nave espacial a través del espacio que los separa. El problema es que Marte ya no estará allí cuando la nave llegue. Se habrá desplazado, avanzando alrededor del Sol a velocidad planetaria.[3]
Una transferencia de Hohmann es la maniobra orbital clásica de dos encendidos que traslada una nave espacial entre dos órbitas circulares y coplanares recorriendo la mitad de una elipse. Walter Hohmann la describió en 1925, después de que las ideas del viaje espacial ya hubieran sido exploradas en la novela de ciencia ficción de Kurd Laßwitz de 1897, Two Planets.[1]
Lo extraño es que la ruta eficiente no es la que parece más recta. En un viaje de la Tierra a Marte, la nave parte cerca de la órbita terrestre, sigue una trayectoria elíptica alrededor del Sol y se encuentra con Marte aproximadamente a mitad de camino de esa elipse, a 180 grados del punto de partida en la versión simplificada de Hohmann.[3] La nave no apunta tanto a Marte como a una cita con Marte.
Walter Hohmann, un ingeniero alemán, publicó el método en 1925 en Die Erreichbarkeit der Himmelskörper, normalmente traducido como The Attainability of Celestial Bodies.[4] Esto ocurrió antes de que los cohetes hubieran puesto nada en órbita, lo que da al cálculo un sabor peculiar. Hohmann hacía navegación espacial práctica en una época en la que la navegación espacial aún pertenecía en parte a las matemáticas y en parte a la imaginación.
La maniobra en sí es casi austera. Una nave espacial comienza en una órbita circular. En el punto adecuado, enciende brevemente su motor para entrar en una órbita de transferencia elíptica. Más tarde, en el extremo lejano de esa elipse, lo enciende de nuevo para circularizarse en la nueva órbita.[2] En el caso ideal estándar, las órbitas inicial y final son circulares y están en el mismo plano.[1]
Los dos encendidos
Los ingenieros suelen describir estos encendidos como impulsos, no porque los motores reales se enciendan durante un tiempo nulo, sino porque el modelo matemático limpio los trata como cambios repentinos de velocidad.[2] Para elevar un satélite de una órbita más baja a otra más alta, el primer encendido ocurre en el punto bajo de la elipse de transferencia. El segundo encendido, a veces llamado impulso de apogeo, ocurre en el punto alto, donde la nave se ajusta a la órbita circular más grande.[5]
Por eso la transferencia de Hohmann se convirtió en una de las herramientas básicas de la mecánica orbital. Para dos órbitas circulares, ofrece una forma de conectarlas con el menor cambio de velocidad posible en el caso ordinario de dos impulsos.[2] Menos cambio de velocidad significa menos propelente, y en los vuelos espaciales el propelente no es un detalle. Es masa, coste, carga útil y posibilidad.
Hay excepciones. Las transferencias bielípticas pueden superar a una transferencia de Hohmann en algunos casos, y las naves de bajo empuje pueden seguir trayectorias muy distintas.[1] Las asistencias gravitatorias, la captura balística y la Red de Transporte Interplanetario forman parte de una caja de herramientas más amplia para el diseño de misiones.[3] Pero la transferencia de Hohmann sigue siendo la imagen clara de aula que explica por qué viajar por el espacio no es como dirigir una barca a través de un lago.
La conexión con la ciencia ficción hace que la historia parezca menos una nota al pie y más una bisagra. Two Planets, de Kurd Laßwitz, publicada en 1897, imaginó los viajes espaciales décadas antes de que las transferencias orbitales se convirtieran en lenguaje de ingeniería, y el trabajo posterior de Hohmann transformó parte de aquel sueño en una ruta calculable.[1] La vieja fantasía no lanzó una sonda por sí sola. Ayudó a amueblar el espacio mental en el que alguien podía preguntarse cómo se volaría realmente un viaje así.
Al final, la transferencia de Hohmann es una lección de paciencia escrita como geometría. La nave espacial no se abalanza sobre el planeta. Gasta su combustible en dos breves momentos y luego avanza por inercia a lo largo de una elipse invisible, confiando en que, cuando alcance el extremo lejano, el mundo de destino también estará llegando allí.
