Una nave espacial entra en órbita cuando su aceleración centrípeta debida a la gravedad es menor o igual que la aceleración centrífuga debida al 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] en cambio, la velocidad más rápida jamás alcanzada por un avión tripulado (excluyendo las velocidades alcanzadas por naves espaciales que salen de órbita) fue de 2,2 km/s (7900 km/h; 4900 mph) en 1967 por el North American X-15 . [3] La energía necesaria para alcanzar la velocidad orbital de la Tierra a una altitud de 600 km (370 mi) 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 los 2000 km (1200 mi) están sujetas a la resistencia de la atmósfera terrestre, [5] lo que disminuye la altitud orbital. La tasa de decaimiento orbital depende del área de la sección transversal y la masa del satélite, así como de las variaciones en la densidad del aire de la atmósfera superior. Por debajo de los 300 km (190 mi), el decaimiento se vuelve más rápido y su vida útil se mide en días. Una vez que un satélite desciende a 180 km (110 mi), solo tiene horas antes de vaporizarse en la atmósfera. [6] La velocidad de escape necesaria para liberarse por completo del campo gravitatorio 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 astronómico que se utiliza para describir la representación gráfica de las posiciones del Sol en la esfera celeste a lo largo de un año. Se parece mucho a una figura en forma de ocho.
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 trayectorias parabólicas e hiperbólicas .
Tal como se utiliza aquí, la velocidad mínima que un objeto sin propulsión necesita tener 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. Como 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 (amarillo) a escala. La línea discontinua negra es la órbita geoestacionaria. La línea discontinua verde es la órbita de 20.230 km utilizada para los satélites GPS .
Órbitas geocéntricas cuya altitud oscila entre los 160 km (100 mi) y los 2000 km (1200 mi) sobre el nivel medio del mar . A 160 km, una revolución dura aproximadamente 90 minutos y la velocidad orbital circular es de 8 km/s (26 000 ft/s).
Órbita circular geocéntrica con una altitud de 35.786 km (22.236 mi). El período de la órbita es igual a un día sideral , coincidiendo con el período de rotación de la Tierra. La velocidad es de aproximadamente 3 km/s (9.800 ft/s).
Órbitas geocéntricas con altitudes en el apogeo superiores a las 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 mi). [9]
Satélite que pasa por encima o casi por encima de ambos polos del planeta en cada revolución. Por lo tanto, tiene una inclinación de 90 grados (o muy cercana a ella) .
Una órbita casi polar que pasa por el ecuador a la misma hora local en cada paso . Útil para los satélites que toman imágenes porque las sombras serán las mismas en cada paso.
Maniobra orbital que mueve una nave espacial de una órbita circular a otra utilizando dos impulsos de motor . Esta maniobra recibió el nombre de Walter Hohmann .
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 gravitatoria de la Tierra y continuará viajando infinitamente con una velocidad (relativa a la Tierra) que se desacelera hasta un valor finito, conocido como exceso de velocidad hiperbólica .
Trayectoria de escape
Esta trayectoria debe utilizarse para lanzar una sonda interplanetaria lejos de la Tierra, porque el exceso de velocidad de escape es lo que cambia su órbita heliocéntrica respecto de la de la Tierra.
Trayectoria de captura
Esta es la imagen especular de la trayectoria de escape: un objeto que viaja 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 gravitatoria de la Tierra y continuará viajando con una velocidad (relativa a la Tierra) que desacelerará hasta 0. Una nave espacial lanzada desde la Tierra con esta velocidad viajaría a cierta distancia de ella, pero la seguiría alrededor del Sol en la misma órbita heliocéntrica . Es posible, pero no probable, que un objeto que se aproxima 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 alrededor de la Tierra están a 105 grados oeste y 75 grados este. Más de 160 satélites están reunidos en estos dos puntos. [10]
Órbita que combina altitud e inclinación de tal manera que el satélite pasa sobre cualquier punto dado de la superficie del planeta a la misma hora solar local . Una órbita de este tipo puede colocar al satélite bajo la luz solar constante y es útil para satélites de imagen, espionaje y meteorológicos .
Una órbita que, a los ojos de un observador terrestre, parece estar orbitando un planeta, pero en realidad está en coórbita con él. Véase los asteroides 3753 (Cruithne) y 2002 AA 29 .
^ ab "Satellite Situation Report, 1997". Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA . 1 de febrero de 2000. Archivado desde el original el 23 de agosto de 2006. Consultado el 10 de septiembre de 2006 .
^ Hill, James VH (abril de 1999), "Llegar a la órbita baja de la Tierra", 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 lbs to Low Earth Orbit (LEO): Small-Payload Launch Options, 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, John; McDonald, Andrew (2011), Satellite Lifetimes and Solar Activity, Commonwealth of Australia Bureau of Weather, Space Weather Branch, 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). "Jonathan's Space Report". Órbita transatmosférica (TAO): vuelo orbital con un perigeo inferior a 80 km pero superior a cero. Potencialmente utilizada por misiones de aerofrenado y vehículos transatmosféricos, también en algunas fases temporales de 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 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 .
