martes, 19 de mayo de 2015

Satélites y órbitas

Cuando de satélites se trata, los ingenieros espaciales tienen diferentes tipos de órbitas entre las cuales elegir. Pueden elegir una órbita que viaja alrededor del ecuador de la Tierra o una que pasa sobre los Polos Norte y Sur de la Tierra. . . o cualquier posibilidad intermedia. Pueden elegir una órbita de poca altitud de sólo unos pocos centenares de millas por encima de la superficie de la Tierra o una que se encuentra a miles de millas en el espacio. Todo depende del trabajo que deberá realizar el satélite ahí arriba.

Por ejemplo, los satélites que tienen la tarea de estudiar el clima deben de permanecer todo el tiempo posible "mirando" lo que ocurre debajo. Por lo tanto, están "estacionados" en lo que se conoce como órbita geoestacionaria. Los satélites GOES, por ejemplo, están en órbita exactamente sobre el ecuador de la Tierra y realizan una órbita por día. De este modo, dado que la Tierra gira una vez por día alrededor de su eje, el satélite GOES parece flotar sobre el mismo lugar de la Tierra en todo momento.GOES son las siglas de Satélite Medioambiental Operacional Geoestacionario (Geostationary Operational Environmental Satellite, en inglés).




Imagen del Huracán Fran preparada con datos del satélite climático GOES
Área cubierta por un satélite geoestacionario.

Por otra parte, los satélites cuyas tareas consisten en preparar mapas o estudiar todas las partes diferentes de la superficie de la Tierra necesitan una órbita que se acerque lo más posible a los Polos Norte y Sur. ¡De este modo, la Tierra gira debajo de la órbita del satélite y la Tierra se hace cargo de la mayor cantidad de trabajo de desplazamiento! Asimismo, el satélite debe estar cerca de la superficie de la Tierra (a unos pocos centenares de millas de altura) para tener una buena vista con sus instrumentos de generación de imágenes y medición.

Cuanto más baja la órbita del satélite, tanto menos tiempo demora en realizar un viaje alrededor de la Tierra y tanto más rápido debe moverse. Es por esta razón que una órbita geoestacionaria debe ser tan alta. Debe estar a distancia suficiente como para desplazarse con suficiente lentitud para girar alrededor de la Tierra solamente una vez por día.

En la película que se muestra debajo el satélite pasa casi directamente sobre los Polos Norte y Sur, hace este recorrido dos veces en un día. En realidad, el satélite puede hacer una órbita alrededor de la Tierra aproximadamente una vez cada hora y media, haciendo varias vueltas completas por día. 

video

Un ejemplo de satélites en órbita polar son los tres satélites POES*. Al juntar las imágenes de los tres satélites, lleva sólo seis horas obtener imágenes de prácticamente cada metro cuadrado de la Tierra. Esta información se utiliza para ayudar a los científicos a comprender los patrones climáticos, oceánicos, volcánicos y de vegetación en todo el mundo. Asimismo, la información ayuda en operaciones de búsqueda y rescate, así como para detectar incendios forestales.

*POES es la sigla de Satélites Medioambientales Operacionales con órbitas alrededor de los Polos (Polar-orbiting Operational Environmental Satellites, en inglés).

Supón que se han de lanzar dos satélites hasta la misma altitud. Sin embargo, uno ha de moverse en una órbita polar mientras que la órbita del otro ha de ser alrededor del ecuador. ¿Puedes adivinar cuál de los satélites requerirá más combustible para alcanzar su órbita?

Si adivinaste que se trata del satélite en órbita polar, tenías razón.

¡En el ecuador, la Tierra misma está girando de oeste a este a 1675 kilómetros por hora (1041 millas por hora)! Si se lanzara el satélite en la misma dirección en que está girando la Tierra, recibirá un buen envión. En cambio, si se lanzara hacia el norte o sur, no sacará provecho de este envión. O bien, si se lanzara el satélite hacia el este, se requerirá mucho combustible en los propulsores de la aeronave para cambiar la inclinación de su órbita. Una órbita polar tiene una inclinación alta.


Existen diferentes tipos de órbitas según la altitud con respecto a la tierra: 

  • Órbita baja terrestre (LEO): una órbita geocéntrica a una altitud de 0 a 2000 km
  • Órbita media terrestre (MEO): una órbita geocéntrica con una altitud entre 2000 km y hasta el límite de la órbita geosíncrona de 35 786 km. También se la conoce como órbita circular intermedia.
  • Órbita alta terrestre (HEO): una órbita geocéntrica por encima de la órbita geosíncrona de 35 786 km; también conocida como órbita muy excéntrica u órbita muy elíptica.
En la imagen siguiente se pueden apreciar las distancias entre distintos elementos que orbitan a diferentes alturas. Compárese la estación espacial internacional (muy baja) con los satélites del GPS (a mitad e de camino en la franja verde), por poner un ejemplo.



La órbita del primer hombre en el espacio fue muy baja, pero no por ello sencilla. En la siguiente imagen se puede ver como fue puesto en órbita Yuri Gagarin.




Para entrar en órbita se necesita gran cantidad de propulsión, ver post relacionado: 

...pero para entrar en Orbita (Ávila), solo necesitas coger el desvío :)

Entrando en Órbita

No hay comentarios:

Publicar un comentario