Una nave espacial entra en órbita cuando su aceleración centrípeta debida a la gravedad es menor o igual a la aceleración centrífuga debida a la componente horizontal de su velocidad. Para una órbita terrestre baja , esta velocidad es de aproximadamente 7,8 km/s (28.100 km/h; 17.400 mph); [2] por el contrario, la velocidad más rápida jamás alcanzada por un avión tripulado (excluyendo las velocidades alcanzadas por naves espaciales en desorbitación) fue de 2,2 km/s (7.900 km/h; 4.900 mph) en 1967 por el X-15 norteamericano . [3] La energía necesaria para alcanzar la velocidad orbital de la Tierra a una altitud de 600 km (370 millas) es de aproximadamente 36 MJ /kg, que es seis veces la energía necesaria simplemente para ascender a la altitud correspondiente. [4]
Las naves espaciales con un perigeo por debajo de aproximadamente 2000 km (1200 millas) están sujetas al arrastre de la atmósfera terrestre, [5] lo que disminuye la altitud orbital. La tasa de desintegración orbital depende del área de la sección transversal y la masa del satélite, así como de las variaciones en la densidad del aire en la atmósfera superior. Por debajo de unos 300 km (190 millas), la desintegración se vuelve más rápida y la vida útil se mide en días. Una vez que un satélite desciende a 180 km (110 millas), sólo le quedan unas horas antes de vaporizarse en la atmósfera. [6] La velocidad de escape requerida para liberarse completamente del campo gravitacional de la Tierra y moverse hacia el espacio interplanetario es de aproximadamente 11,2 km/s (40.300 km/h; 25.100 mph). [7]
Término en astronomía utilizado para describir la gráfica de las posiciones del Sol en la esfera celeste a lo largo de un año. Se parece mucho a una figura de ocho.
una medida de cuánto se desvía una órbita de un círculo perfecto. La excentricidad está estrictamente definida para todas las órbitas circulares y elípticas , y para las trayectorias parabólicas e hiperbólicas .
como se usa aquí, la velocidad mínima que debe tener un objeto sin propulsión para alejarse indefinidamente de la Tierra. Un objeto a esta velocidad entrará en una trayectoria parabólica ; por encima de esta velocidad entrará en una trayectoria hiperbólica .
la velocidad de un objeto en una dirección particular. Dado que la velocidad se define como un vector , se requieren tanto la velocidad como la dirección para definirla.
Tipos
La siguiente es una lista de diferentes clasificaciones de órbitas geocéntricas.
Clasificaciones de altitud
Regiones de órbita terrestre baja (cian) y media (amarilla) a escala. La línea discontinua negra es la órbita geosincrónica. La línea discontinua verde corresponde a la órbita de 20.230 km utilizada por los satélites GPS .
Órbitas geocéntricas que varían en altitud desde 160 km (100 millas) a 2000 km (1200 millas) sobre el nivel medio del mar . A 160 km, una revolución tarda aproximadamente 90 minutos y la velocidad orbital circular es de 8 km/s (26.000 pies/s).
Órbita circular geocéntrica con una altitud de 35.786 km (22.236 mi). El periodo de la órbita equivale a un día sidéreo , coincidiendo con el periodo de rotación de la Tierra. La velocidad es de aproximadamente 3 km/s (9.800 pies/s).
Órbitas geocéntricas con altitudes en apogeo superiores a la de la órbita geosincrónica. Un caso especial de órbita terrestre alta es la órbita altamente elíptica , donde la altitud en el perigeo es inferior a 2000 km (1200 millas). [9]
Un satélite que pasa por encima o casi por encima de ambos polos del planeta en cada revolución. Por tanto tiene una inclinación de (o muy cercana) 90 grados .
Una órbita casi polar que pasa por el ecuador a la misma hora local en cada paso . Útil para la toma de imágenes de satélites porque las sombras serán las mismas en cada pasada.
Maniobra orbital que mueve una nave espacial de una órbita circular a otra utilizando dos impulsos de motor . Esta maniobra lleva el nombre de Walter Hohmann .
Órbita geocéntrica con apogeo superior a 35.786 km y perigeo bajo (alrededor de 1.000 km) que dan como resultado largos tiempos de permanencia cerca del apogeo.
Una "órbita" con excentricidad mayor que 1. La velocidad del objeto alcanza algún valor superior a la velocidad de escape , por lo tanto escapará de la atracción gravitacional de la Tierra y continuará viajando infinitamente con una velocidad (relativa a la Tierra) que se desacelera hasta un punto finito. valor, conocido como exceso de velocidad hiperbólica .
Trayectoria de escape
Esta trayectoria debe usarse para lanzar una sonda interplanetaria lejos de la Tierra, porque el exceso sobre la velocidad de escape es lo que cambia su órbita heliocéntrica respecto a la de la Tierra.
Capturar trayectoria
Esta es la imagen especular de la trayectoria de escape; un objeto que viaje con suficiente velocidad, sin apuntar directamente a la Tierra, se moverá hacia ella y acelerará. En ausencia de un impulso de desaceleración del motor para ponerlo en órbita, seguirá la trayectoria de escape después del periapsis.
Una "órbita" con excentricidad exactamente igual a 1. La velocidad del objeto es igual a la velocidad de escape , por lo tanto escapará de la atracción gravitacional de la Tierra y continuará viajando con una velocidad (relativa a la Tierra) desacelerando hasta 0. Una nave espacial lanzada desde la Tierra con esta velocidad se alejaría cierta distancia de él, pero lo seguiría alrededor del Sol en la misma órbita heliocéntrica . Es posible, pero no probable, que un objeto que se acerque a la Tierra pueda seguir una trayectoria de captura parabólica, pero la velocidad y la dirección tendrían que ser precisas.
una órbita en la que la proyección del objeto sobre el plano ecuatorial gira alrededor de la Tierra en la misma dirección que la rotación de la Tierra.
Los puntos de libración de los objetos que orbitan la Tierra están a 105 grados oeste y 75 grados este. En estos dos puntos se encuentran reunidos más de 160 satélites. [10]
Una órbita que combina altitud e inclinación de tal manera que el satélite pasa sobre cualquier punto de la superficie del planeta a la misma hora solar local . Una órbita de este tipo puede colocar un satélite bajo luz solar constante y es útil para satélites meteorológicos, de espionaje y de imágenes .
Una órbita que a un observador terrestre le parece estar orbitando un planeta pero que en realidad está en coórbita con él. Ver asteroides 3753 (Cruithne) y 2002 AA 29 .
^ ab "Informe de situación de los satélites, 1997". Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA . 2000-02-01. Archivado desde el original el 23 de agosto de 2006 . Consultado el 10 de septiembre de 2006 .
^ Hill, James VH (abril de 1999), "Getting to Low Earth Orbit", Space Future , archivado desde el original el 19 de marzo de 2012 , consultado el 18 de marzo de 2012 .
^ Shiner, Linda (1 de noviembre de 2007), X-15 Walkaround, Air & Space Magazine , consultado el 19 de junio de 2009 .
^ Dimotakis, P.; et al. (Octubre de 1999), 100 libras a la órbita terrestre baja (LEO): opciones de lanzamiento de carga útil pequeña, The Mitre Corporation, págs. 1–39, archivado desde el original el 29 de agosto de 2017 , consultado el 21 de enero de 2012 .
^ Ghosh, SN (2000), Ciencia atmosférica y medio ambiente, Allied Publishers, págs. 47–48, ISBN978-8177640434
^ Kennewell, Juan; McDonald, Andrew (2011), Vida útil de los satélites y actividad solar, Oficina Meteorológica de la Commonwealth de Australia, Subdivisión de Meteorología Espacial, archivado desde el original el 28 de diciembre de 2011 , consultado el 31 de diciembre de 2011 .
^ Williams, David R. (17 de noviembre de 2010), "Earth Fact Sheet", Lunar & Planetary Science , NASA, archivado desde el original el 30 de octubre de 2010 , consultado el 10 de mayo de 2012 .
^ McDowell, Jonathan (24 de mayo de 1998). "Informe espacial de Jonathan". Órbita transatmosférica (TAO): vuelo orbital con perigeo inferior a 80 km pero superior a cero. Potencialmente utilizado por misiones de aerofreno y vehículos transatmosféricos, también en algunas fases temporales del vuelo orbital (por ejemplo, STS pre OMS-2, algunas fallas cuando no se reinicia el apogeo)
^ Definiciones de órbitas geocéntricas del Centro de vuelos espaciales Goddard Archivado el 27 de mayo de 2010 en la Wayback Machine.
^ Un satélite fuera de control amenaza a otras naves espaciales cercanas, por Peter B. de Selding, SPACE.com, 3/5/10. Archivado el 5 de mayo de 2010 en Wayback Machine .
