Órbitas alrededor de la Tierra

Las zonas en torno a nuestro planeta donde se encuentran los satélites

Existen varias órbitas en torno a la Tierra donde situar los satélites según el uso que se pretenda dar a los mismos. Aquí les presentamos las más importantes. 

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Las órbitas alrededor de la Tierra

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Las más importantes órbitas en torno a la Tierra donde se posicionan los satélites. Ilustración Salvador Hernáez

Todos los objetos en torno a un planeta describen órbitas, es decir giran alrededor del mismo en un delicado equilibrio con la fuerza de la gravedad para no caer hacia él.

Y todos los ingenios espaciales para situarlos en órbita deben solventar un obstáculo que no pudo ser solucionado hasta el siglo XX: la gravedad terrestre; esto es, la fuerza de atracción que ejerce el planeta y cuya formulación matemática hizo inmortal a Newton (entre otras muchas contribuciones).

La fuerza de la gravedad depende de las masas de los cuerpos implicados. Para escapar a la atracción terrestre se requiere alcanzar la velocidad orbital mínima que es de aproximadamente 28.000 kilómetros por hora (29,78 km/s) para situar un objeto a la mínima altura orbital posible.

Las fuerzas de atracción y escape se compensan y el vehículo orbita el planeta, aunque sin escapar a la atracción terrestre. En algunos casos vuelve a caer a la Tierra, pero lo habitual es que siga girando indefinidamente alrededor del planeta como la mayor parte de los satélites de comunicaciones.

Gracias a las leyes de Kepler se han podido calibrar distintas órbitas en las que situar los satélites y artilugios que se lanzan al espacio. A continuación les presentamos las más importantes.

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Órbita geoestacionaria (GEO)

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Recreación de la órbita geoestacionaria. Ilustración Salvador Hernáez

Las órbitas más importantes son las geosíncronas que tienen el mismo periodo orbital que la Tierra. Cuando las órbitas son ecuatoriales se las denomina geoestacionarias (GEO), de excentricidad nula, ya que son las más útiles para el posicionamiento de satélites. También es conocida como órbita de Clarke, por Arthur C. Clarke, el escritor de ciencia ficción que la popularizó en 1945 como la órbita ideal para los satélites. A una altitud de 35 786 kilómetros por encima del cinturón de Van Allen.

Lo más significativo de esta órbita es que a esa distancia posee un periodo de rotación similar al de la Tierra (23h, 56m, 4,9s), de forma que el satélite parece mantenerse en el mismo punto del espacio con respecto a, por ejemplo, una antena terrestre que enlace con el satélite. Por ello resulta ideal para satélites meteorológicos y de comunicaciones.

Lo peor es el enorme tráfico de satélites que ocupa este espacio y que suponen un peligro cuando concluye su vida útil. Todos los países aplican actualmente protocolos de seguridad para que se trasladen a una "órbita cementerio" cuando les llega su final.

La órbita cementerio

La órbita cementerio es el camposanto de los satélites inútiles. Se encuentra unos 300 kilómetros por encima de la órbita geoestacionaria y acoge satélites inoperativos con el fin de que pasen a incrementar la basura espacial.

Situar estos satélites de desguace en esa órbita final no es tarea fácil ya que se requiere una considerable cantidad de combustible (que deben tener en cuenta los ingenieros en sus diseños) y una precisión operativa para la maniobra de transferencia que sólo tiene éxito la mitad de las veces.
 

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Órbita baja terrestre (LEO)

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Recreación de la órbita baja terrestre (LEO). Ilustración Salvador Hernáez

La órbita baja terrestre (conocida como LEO, siglas de Low Earth Orbit) es la que se encuentra entre 200 y 2 000 kilómetros de altitud, entre la atmósfera y el cinturón Van Allen. En LEO se localizan la mayor parte de los satélites militares y de teledetección, así como las estaciones y laboratorios espaciales. De hecho, los vuelos tripulados casi nunca han traspasado esta órbita (excepto las naves del programa Apolo para alcanzar la Luna), donde aunque no existe gravedad cero por la cercanía con la Tierra, sí se experimenta ingravidez por su débil influencia.

Los objetos en esta órbita giran alrededor de la Tierra cada 90 minutos. Su mayor ventaja es que los instrumentos apenas son alterados por la radiación cósmica y la desventaja es que sufren un gran desgaste por la influencia de la atmósfera. Además se trata de un órbita superpoblada donde siempre acecha el peligro de la basura espacial como se refleja en la película de Alfonso Cuarón, Gravity (Gravedad)

La Estación Espacial Internacional (ISS), por ejemplo, que se encuentra entre 330 y 419 kilómetros de altitud sufre un constante desgaste orbital por la fricción con las capas altas de la atmósfera. Para corregir y mantener la órbita se utilizan las naves Soyuz que consumen entre 5 y 12 toneladas de carburante solo para mantener la ISS en la órbita prevista ("arrastre de compensación").

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Órbita intermedia (MEO)

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Recreación de la órbita intermedia. Ilustración Salvador Hernáez
Entre la órbita geoestacionaria (GEO) y la órbita baja (LEO) se encuentra la órbita intermedia, también llamada ICO por Intermediate Circular Orbit o MEO por Medium Earth Orbit. Se usa para satélites de posicionamiento geográfico como los conocidos GPS.
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Órbita Polar

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Recreación de la órbita polar. Ilustración Salvador Hernáez
Algunos satélites, especialmente militares, escogen una órbita polar que pasa por encima de los polos con una inclinación de 90º con respecto a GEO. Su mayor ventaja es que puede cubrir cualquier punto del planeta en el movimiento de rotación sobre su eje. Un satélite en esta órbita pasa dos veces por el mismo punto geográfico.
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Órbita Elíptica (HEO)

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Recreación de la órbita elíptica. Ilustración Salvador Hernáez

Existe una órbita excéntrica de forma elíptica e inclinada poco usada, también conocida como órbita HEO (High Earth Orbit). Una de las más famosas es la llamada órbita de Mólniya (así se llamaban los satélites de comunicación militar ruso-soviéticos que utilizaban esta órbita durante la guerra fría), con una inclinación de 63,4º y un periodo orbital de 12 horas.

Por tratarse de una órbita muy elíptica, los ingenios que se desplazan por ella se encuentran casi siempre sobre una superficie terrestre determinada, lo que la convierte en ideal, por ejemplo, para satélites que repiten señales de televisión para una determinada región solamente.