SATELITES- ORBITAS

Las órbitas satelitales son las trayectorias en las que se coloca un satélite para cumplir su misión. Estas trayectorias están definidas por leyes matemáticas precisas que dependen de las fuerzas que actúan sobre el satélite, entre las que predomina la gravedad de la tierra.

La órbita de un satélite no se puede cambiar con facilidad, a menos que disponga de una fuente de energía para hacerlo, por esto la órbita de un satélite se escoge con mucho cuidado y tiene una importancia fundamental para cumplir su misión. Existen varios tipos de órbitas dependiendo de la distancia a la tierra, su inclinación respecto al ecuador terrestre, y su excentricidad, entre otros parámetros, por lo que cada una de ellas tiene una aplicación específica, la órbita de un satélite se puede calcular considerando que sólo existen dos cuerpos en el universo:
 -el satélite y la tierra
 y que esta última tiene su masa concentrada en su centro de masa. Bajo estas condiciones, la órbita del satélite es muy simple y perfectamente predecible, esto consiste en una elipse con uno de sus focos en el centro de masa de la tierra, y sus dimensiones dependen de las condiciones iniciales del movimiento del satélite, es decir de su posición inicial y la velocidad con la que fue depositado en la órbita. 

Los cálculos para determinar esta órbita son bastante simples y dan como resultado que entre más cercano está el satélite a la tierra, se mueve con mayor velocidad respecto a ésta. En el caso particular de las órbitas circulares bajas es decir que están a una altura entre unos 300 y 600 Km encima de la superficie terrestre esta velocidad es de unos 8 Km/seg, es decir, el satélite le da una vuelta completa a la tierra aproximadamente cada 90 minutos. Éste es el caso de la Estación Espacial Internacional.

la órbita que recibe más atención es la órbita geoestacionaria o GEO, ya que tiene la cualidad de que hace que el satélite permanezca estático respecto a un observador terrestre. En esta órbita, el satélite se encuentra en un círculo sobre el plano del ecuador terrestre a 35,786 Km de altura sobre la tierra. En estas condiciones el periodo de la órbita es igual a una revolución de la tierra sobre su propio eje, es decir: 23 horas, 56 minutos, 4.0916 segundos.

 A este periodo se le conoce como día sideral y es un poco más corto que el día solar medio (duración: 24 horas), que es el que usamos para nuestras actividades en la tierra, por estar relacionado con la posición relativa de la tierra respecto al sol, y no con una revolución completa de la tierra respecto a las estrellas fijas. El día solar es un poco más largo que el día sideral, ya que la tierra, en su movimiento de traslación del sol, tiene que girar un poco más que una revolución completa para volver a estar alineada con el sol cada nuevo día.

 

A pesar de sus ventajas, la órbita geoestacionaria tiene desventajas importantes debido a la enorme distancia a la que se encuentra respecto a la tierra. Esta distancia hace que se requieran potencias de transmisión muy grandes en los satélites de comunicaciones, dado que la energía que transportan las ondas electromagnéticas disminuye con el cuadrado de la distancia. Esto aumenta la masa del satélite y por supuesto su costo, y hace que los equipos de tierra sean pesados y voluminosos, en muchos casos no apropiados para un usuario móvil.  Además, el retraso de propagación de las señales electromagnéticas es del orden de 240 milisegundos en un viaje de ida y vuelta al satélite. Esto hace que los satélites geoestacionarios no sean muy adecuados para las conversaciones telefónicas. En lo que se refiere a otras aplicaciones como observación de la tierra, si bien los satélites geoestacionarios son útiles para ver a la tierra en su conjunto y observar patrones de movimiento de nubes, por ejemplo, la gran distancia a la que se encuentran se traduce en baja resolución espacial en las imágenes, lo que evita que se puedan apreciar detalles finos de la superficie terrestre.
 
Es por esto que además de las órbitas geoestacionarias, existen otro tipo de órbitas más cercanas a la tierra y éstas se denominan órbitas bajas (LEO o Low Earth Orbit) y órbitas medias (MEO o Medium Earth Orbit). 

Las órbitas LEO tienen alturas entre 200 y 2,000 Km sobre la superficie de la tierra. Las órbitas MEO se encuentran entre los 2,000 Km y la distancia geoestacionaria. Desde luego, puede haber órbitas más lejanas que las GEO. Estas órbitas se llaman HEO (High Earth Orbit) y en muchos casos son altamente elípticas, por lo que el término HEO también significa Highly Elliptical Orbit. Estas órbitas tienen aplicaciones sobre todo en comunicaciones para cubrir regiones de la tierra cercanas a los polos.