Para celebrar el Mes Mundial de la Astronomía, hemos publicado algunos artículos sobre los satélites. ¿Cuánto sabes realmente de los satélites y de las órbitas a las que pertenecen? Aquí tienes cinco datos interesantes sobre los satélites que quizás te sorprendan.
1: Isaac Newton demostró por primera vez que las órbitas existían siglos antes de que el ser humano pudiera poner objetos en ellas
Propuesta por primera vez por Newton en 1687, la primera ley de la física establece que un objeto en movimiento permanece en movimiento a menos que actúe sobre él otra fuerza. En el caso de un satélite en órbita, la vida es un constante equilibrio entre el impulso (que quiere mantener el satélite en movimiento) y la gravedad (que quiere arrastrarlo). Newton utilizó un experimento mental en el que implicaba una bala de cañón para describir cómo su primera ley se aplica a las órbitas.
Una bala de cañón disparada con una pequeña cantidad de pólvora recorrerá una corta distancia antes de que la gravedad tome el control y la devuelva al suelo. Si se utiliza demasiada pólvora, la bala saldrá volando hacia el espacio. Pero si utilizas la cantidad justa de pólvora, podrás vencer la fuerza de la gravedad y enviar tu bala de cañón a una órbita. Aviso de seguridad: No intentes demostrar la primera ley de Newton en casa.
2: Hay tres tipos comunes de órbitas para los satélites
Éstas van desde unos 483 kilómetros por encima de la superficie de la Tierra hasta unos 35.785 kilómetros y los operadores de satélites dependen de diferentes órbitas para cargas útiles con diferentes propósitos. En la órbita terrestre baja (low-Earth orbit o LEO), los satélites suelen ser más pequeños y menos complejos que los más grandes de las órbitas superiores. Llevar los satélites a esta órbita a sólo 500-1.500 km es más sencillo que alcanzar las más altas y, a menudo, un solo lanzamiento de cohete transportará varios LEO.
A continuación, se pasa a la órbita terrestre media (medium-Eart orbit o MEO), que suele estar en el rango de 5.000-12.000 km de altura. Esta distancia es suficiente para que una constelación de siete a diez satélites pueda cubrir la mayor parte del globo.
Por último, la órbita geoestacionaria (GEO) se encuentra a una altura precisa de 35.786 km directamente sobre el ecuador. Esta altitud permite que los satélites cubran grandes porciones de la Tierra y sólo tres pueden cubrir la mayor parte del globo, como está previsto que haga nuestra constelación ViaSat-3. La otra gran ventaja de los satélites GEO es que, como orbitan exactamente a la misma velocidad que la rotación de la Tierra, parecen inmóviles en el cielo. Esto les permite cubrir una posición fija en el suelo con una antena relativamente sencilla.
3: Los nuevos satélites en órbitas superiores tienen que permanecer en posiciones muy específicas para evitar conflictos con otros satélites
Dado que los satélites GEO deben estar exactamente sobre el ecuador a una altitud específica, el número de posiciones orbitales disponibles es algo limitado. Todos los nuevos satélites GEO reciben "ranuras" orbitales precisas asignadas por la agencia espacial nacional del operador del satélite y reguladas por la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT). El proceso dura años y hay mucho papeleo, pero todo es necesario para mantener la paz en el vecindario geoestacionario.
4: Los satélites se "tambalean" ligeramente y deben ser llevados periódicamente a su lugar asignado en la órbita
El proceso de mantener los satélites geoestacionarios en su órbita correcta se llama "mantenimiento de la estación". Si se deja “a su aire”, un satélite geoestacionario se desviará hacia el norte y el sur en forma de ocho, perdiendo su alineación con las antenas en tierra y haciéndolo inútil. Los satélites GEO están equipados con propulsores que permiten a los operadores corregir periódicamente esta deriva. Gracias a un flujo constante de información entre los satélites y las redes terrestres, los operadores de satélites activan estos motores y empujan cuidadosamente el satélite hacia el centro de su “ranura”.
5: Cuando los satélites llegan al final de su misión, terminan su vida útil de diferentes maneras
La vida útil de los satélites varía mucho, puede durar desde un par de años hasta varias décadas. Pero como no hay ningún requisito ni incentivo para que los operadores de satélites los recuperen una vez que han terminado sus días de funcionamiento, la mayoría de los satélites retirados se dejan en órbita. Normalmente, un satélite abandonado en una órbita baja perderá su lucha con la gravedad y se quemará en la atmósfera en pocos años.
En el caso de un satélite GEO al final de su vida útil, los operadores utilizan el último combustible del propulsor para empujarlo unos cientos de kilómetros hacia lo que se llama una "órbita cementerio". Esto lo mantiene fuera del camino de otros satélites, y allí permanece probablemente durante millones de años.
Pero a veces, los satélites que se suponen “muertos” guardan una pequeña sorpresa para sus operadores. Se sabe que los llamados "satélites zombis" vuelven a transmitir espontáneamente décadas después de ser declarados "muertos". El fenómeno llamó la atención por primera vez en 2013, cuando el radioastrónomo aficionado británico Phil Williams recibió una señal del LES-1, un satélite de comunicaciones de la Fuerza Aérea de Estados Unidos lanzado en 1965 y que se daba por perdido ya en el año 1967. Más recientemente, el canadiense Scott Tilley estableció contacto con el satélite experimental LES-5 en una órbita cementerio GEO en 2020. Parece que buscar zombis en los cementerios no deja dormir a muchos astrónomos aficionados.
Para celebrar el Mes Mundial de la Astronomía, hemos publicado algunos artículos sobre los satélites. ¿Cuánto sabes realmente de los satélites y de las órbitas a las que pertenecen? Aquí tienes cinco datos interesantes sobre los satélites que quizás te sorprendan.
1: Isaac Newton demostró por primera vez que las órbitas existían siglos antes de que el ser humano pudiera poner objetos en ellas
Propuesta por primera vez por Newton en 1687, la primera ley de la física establece que un objeto en movimiento permanece en movimiento a menos que actúe sobre él otra fuerza. En el caso de un satélite en órbita, la vida es un constante equilibrio entre el impulso (que quiere mantener el satélite en movimiento) y la gravedad (que quiere arrastrarlo). Newton utilizó un experimento mental en el que implicaba una bala de cañón para describir cómo su primera ley se aplica a las órbitas.
Una bala de cañón disparada con una pequeña cantidad de pólvora recorrerá una corta distancia antes de que la gravedad tome el control y la devuelva al suelo. Si se utiliza demasiada pólvora, la bala saldrá volando hacia el espacio. Pero si utilizas la cantidad justa de pólvora, podrás vencer la fuerza de la gravedad y enviar tu bala de cañón a una órbita. Aviso de seguridad: No intentes demostrar la primera ley de Newton en casa.
2: Hay tres tipos comunes de órbitas para los satélites
Éstas van desde unos 483 kilómetros por encima de la superficie de la Tierra hasta unos 35.785 kilómetros y los operadores de satélites dependen de diferentes órbitas para cargas útiles con diferentes propósitos. En la órbita terrestre baja (low-Earth orbit o LEO), los satélites suelen ser más pequeños y menos complejos que los más grandes de las órbitas superiores. Llevar los satélites a esta órbita a sólo 500-1.500 km es más sencillo que alcanzar las más altas y, a menudo, un solo lanzamiento de cohete transportará varios LEO.
A continuación, se pasa a la órbita terrestre media (medium-Eart orbit o MEO), que suele estar en el rango de 5.000-12.000 km de altura. Esta distancia es suficiente para que una constelación de siete a diez satélites pueda cubrir la mayor parte del globo.
Por último, la órbita geoestacionaria (GEO) se encuentra a una altura precisa de 35.786 km directamente sobre el ecuador. Esta altitud permite que los satélites cubran grandes porciones de la Tierra y sólo tres pueden cubrir la mayor parte del globo, como está previsto que haga nuestra constelación ViaSat-3. La otra gran ventaja de los satélites GEO es que, como orbitan exactamente a la misma velocidad que la rotación de la Tierra, parecen inmóviles en el cielo. Esto les permite cubrir una posición fija en el suelo con una antena relativamente sencilla.
3: Los nuevos satélites en órbitas superiores tienen que permanecer en posiciones muy específicas para evitar conflictos con otros satélites
Dado que los satélites GEO deben estar exactamente sobre el ecuador a una altitud específica, el número de posiciones orbitales disponibles es algo limitado. Todos los nuevos satélites GEO reciben "ranuras" orbitales precisas asignadas por la agencia espacial nacional del operador del satélite y reguladas por la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT). El proceso dura años y hay mucho papeleo, pero todo es necesario para mantener la paz en el vecindario geoestacionario.
4: Los satélites se "tambalean" ligeramente y deben ser llevados periódicamente a su lugar asignado en la órbita
El proceso de mantener los satélites geoestacionarios en su órbita correcta se llama "mantenimiento de la estación". Si se deja “a su aire”, un satélite geoestacionario se desviará hacia el norte y el sur en forma de ocho, perdiendo su alineación con las antenas en tierra y haciéndolo inútil. Los satélites GEO están equipados con propulsores que permiten a los operadores corregir periódicamente esta deriva. Gracias a un flujo constante de información entre los satélites y las redes terrestres, los operadores de satélites activan estos motores y empujan cuidadosamente el satélite hacia el centro de su “ranura”.
5: Cuando los satélites llegan al final de su misión, terminan su vida útil de diferentes maneras
La vida útil de los satélites varía mucho, puede durar desde un par de años hasta varias décadas. Pero como no hay ningún requisito ni incentivo para que los operadores de satélites los recuperen una vez que han terminado sus días de funcionamiento, la mayoría de los satélites retirados se dejan en órbita. Normalmente, un satélite abandonado en una órbita baja perderá su lucha con la gravedad y se quemará en la atmósfera en pocos años.
En el caso de un satélite GEO al final de su vida útil, los operadores utilizan el último combustible del propulsor para empujarlo unos cientos de kilómetros hacia lo que se llama una "órbita cementerio". Esto lo mantiene fuera del camino de otros satélites, y allí permanece probablemente durante millones de años.
Pero a veces, los satélites que se suponen “muertos” guardan una pequeña sorpresa para sus operadores. Se sabe que los llamados "satélites zombis" vuelven a transmitir espontáneamente décadas después de ser declarados "muertos". El fenómeno llamó la atención por primera vez en 2013, cuando el radioastrónomo aficionado británico Phil Williams recibió una señal del LES-1, un satélite de comunicaciones de la Fuerza Aérea de Estados Unidos lanzado en 1965 y que se daba por perdido ya en el año 1967. Más recientemente, el canadiense Scott Tilley estableció contacto con el satélite experimental LES-5 en una órbita cementerio GEO en 2020. Parece que buscar zombis en los cementerios no deja dormir a muchos astrónomos aficionados.