Un satélite artificial es una maravilla de la tecnología y la ingeniería. Solo considere lo que los científicos necesitan entender para que esto suceda: primero, hay gravedad, luego un conocimiento integral de la física y, por supuesto, la naturaleza de las órbitas mismas. Entonces, realmente, la cuestión de Cómo los satélites permanecen en órbita, es multidisciplinaria y requiere un gran conocimiento técnico y académico.
Primero, para comprender cómo un satélite orbita alrededor de 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 sobre el Sol y la Luna sobre la Tierra eran perfectamente circulares, Kepler tropezó con el concepto de órbitas elípticas. Para que un objeto permanezca en órbita alrededor de la Tierra, debe tener la velocidad suficiente para volver sobre su camino. Esto es tan cierto para un satélite natural como artificial. A partir del descubrimiento de Kepler, los científicos también pudieron inferir que cuanto más cerca está un satélite de un objeto, más fuerte es la fuerza de atracción, por lo tanto, debe viajar más rápido para mantener la órbita.
Luego viene una comprensión de la gravedad misma. Todos los objetos poseen un campo gravitacional, pero solo en el caso de objetos particularmente grandes (es decir, planetas) se siente esta fuerza. En el caso de la Tierra, el tirón gravitacional se calcula en 9.8 m / s2. Sin embargo, ese es un caso específico en la superficie del planeta. Al calcular 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 gravitacional, M es la masa del planeta y R es la distancia del centro de la tierra. Basándonos en esta fórmula, podemos ver que la velocidad requerida para la órbita es igual a la raíz cuadrada de la distancia desde el objeto al centro de la Tierra multiplicada por la aceleración debida a la gravedad a esa distancia. Entonces, si quisiéramos poner un satélite en una órbita circular a 500 km por encima de la superficie (lo que los científicos llamarían un LEO de órbita terrestre baja), necesitaría una velocidad de ((6.67 x 10-11 * 6.0 x 1024) / ( 6900000)) 1/2 o 7615.77 m / s. Cuanto mayor es la altitud, se necesita menos velocidad para mantener la órbita.
Entonces, realmente, la capacidad de los satélites 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 gravitacional entre el satélite y el planeta en el que orbita. Cuanto más alta es la órbita, se requiere menos velocidad. Cuanto más cerca de la órbita, más rápido debe moverse para garantizar que no vuelva a caer en la Tierra.
Hemos escrito muchos artículos sobre satélites para la revista Space. Aquí hay un artículo sobre satélites artificiales y un artículo sobre órbita geosíncrona.
Si desea obtener más información sobre satélites, consulte estos artículos:
Objetos orbitales
Lista de satélites en órbita geoestacionaria
También hemos grabado un episodio de Astronomy Cast sobre el transbordador espacial. Escucha aquí, Episodio 127: El transbordador espacial estadounidense.
Fuentes:
http://en.wikipedia.org/wiki/ Satellite
http://science.howstuffworks.com/satellite6.htm
http://www.bu.edu/satellite/classroom/lesson05-2.html
http://library.thinkquest.org/C007258/Keep_Orbit.htm#
