Un satélite artificial es una maravilla de la tecnología y la ingeniería. Lo único comparable a la hazaña en términos tecnológicos es el conocimiento científico que se necesita para colocar, y mantener, uno en órbita alrededor de la Tierra. Basta con pensar en lo que los científicos tienen que entender para que esto ocurra: primero está la gravedad, luego un conocimiento exhaustivo de la física y, por supuesto, la naturaleza de las propias órbitas. Así que, en realidad, la cuestión de cómo se mantienen los satélites en órbita es multidisciplinar e implica una gran cantidad de conocimientos técnicos y académicos.
Primero, para entender cómo un satélite orbita la Tierra, es importante comprender qué implica la órbita. Johann Kepler fue el primero en describir con precisión la forma matemática de las órbitas de los planetas. Mientras que se pensaba que las órbitas de los planetas alrededor del Sol y de la Luna alrededor de la Tierra eran perfectamente circulares, Kepler dio con el concepto de órbitas elípticas. Para que un objeto permanezca en órbita alrededor de la Tierra, debe tener la suficiente velocidad para desandar su camino. Esto es tan cierto para un satélite natural como para uno artificial. A partir del descubrimiento de Kepler, los científicos también pudieron deducir que cuanto más cerca está un satélite de un objeto, más fuerte es la fuerza de atracción, por lo que debe viajar más rápido para mantener la órbita.
Luego viene la comprensión de la propia gravedad. Todos los objetos poseen un campo gravitatorio, pero sólo en el caso de los objetos especialmente grandes (es decir, los planetas) se siente esta fuerza. En el caso de la Tierra, la atracción gravitatoria se calcula en 9,8 m/s2. Sin embargo, se trata de un caso específico en la superficie del planeta. Al calcular los objetos en órbita alrededor de la Tierra, se aplica la fórmula v=(GM/R)1/2, donde v es la velocidad del satélite, G es la constante gravitatoria, M es la masa del planeta y R es la distancia al centro de la Tierra. Basándonos en esta fórmula, podemos ver que la velocidad necesaria para orbitar es igual a la raíz cuadrada de la distancia del objeto al centro de la Tierra por la aceleración debida a la gravedad a esa distancia. Así, si quisiéramos poner un satélite en una órbita circular a 500 km de la superficie (lo que los científicos llamarían una órbita terrestre baja LEO), necesitaría una velocidad de ((6,67 x 10-11 * 6,0 x 1024)/(6900000))1/2 o 7615,77 m/s. Cuanto mayor sea la altitud, menor será la velocidad necesaria para mantener la órbita.
Así que, en realidad, la capacidad de un satélite para mantener su órbita se reduce a un equilibrio entre dos factores: su velocidad (o la velocidad a la que viajaría en línea recta), y la atracción gravitatoria entre el satélite y el planeta que orbita. Cuanto más alta es la órbita, menos velocidad se requiere. Cuanto más cerca de la órbita, más rápido debe moverse para asegurarse de no caer a la Tierra.
Hemos escrito muchos artículos sobre satélites para Universe Today. Aquí hay un artículo sobre los satélites artificiales, y aquí hay un artículo sobre la órbita geosíncrona.
Si quieres más información sobre los satélites, consulta estos artículos:
Objetos orbitales
Lista de satélites en órbita geoestacionaria
También hemos grabado un episodio de Astronomy Cast sobre el transbordador espacial. Escuche aquí, Episodio 127: El transbordador espacial estadounidense.
