Calculadora de órbitas: velocidad y tiempo alrededor de la Tierra a cualquier altura

Cómo funciona la calculadora de órbitas

Una órbita es una especie de caída sin fin. Un satélite siempre está siendo atraído hacia la Tierra, pero también se desplaza lateralmente tan rápido que el suelo se curva bajo él a la misma velocidad a la que desciende. El resultado es una trayectoria que sigue dando vueltas en lugar de caer.

La calculadora suma la altura elegida al radio medio de la Tierra, de 6.371 km, para obtener la distancia al centro del planeta. Después calcula la única velocidad a la que la atracción de la gravedad a esa distancia curva la trayectoria hasta formar un círculo perfecto. Si se divide la longitud de ese círculo entre la velocidad, se obtiene el tiempo de una órbita. Si se divide un día entre ese tiempo, se obtienen las órbitas por día.

Por qué las órbitas más altas son más lentas

La gravedad se debilita con la distancia. Al doble de distancia del centro de la Tierra, la atracción tiene solo una cuarta parte de su intensidad, así que un satélite necesita menos velocidad para mantenerse en una trayectoria circular. Por eso la Estación Espacial Internacional, a unos 400 km de altura, avanza a toda velocidad a unos 7,7 km/s, mientras que un satélite geoestacionario se mueve a menos de la mitad de ese ritmo.

Las órbitas más altas son también viajes más largos. Una velocidad menor sobre un círculo mayor se nota enseguida: la estación completa una vuelta en aproximadamente 92 minutos, los satélites de navegación, a unos 20.000 km de altura, tardan alrededor de medio día, y un satélite geoestacionario tarda 23 horas y 56 minutos. Pruebe a deslizar desde el ajuste más bajo hasta el más alto y observe cómo se alarga el tiempo de la órbita.

Para qué se usa cada órbita predefinida

Los cuatro ajustes predefinidos muestran algunos de los vecindarios más concurridos alrededor de la Tierra, cada uno elegido porque su altura se adapta a una tarea concreta.

• Estación Espacial Internacional, unos 400 km: un laboratorio en órbita terrestre baja, con tripulación de forma ininterrumpida desde noviembre de 2000, que da unas 16 vueltas al día.
• Observación de la Tierra, unos 700 km: satélites que fotografían y miden el planeta y ayudan en la agricultura, los bosques, el agua, la meteorología, los mapas y la respuesta ante desastres.
• Navegación por satélite, unos 20.200 km: en órbita terrestre media, cada satélite da unas dos vueltas al día y envía señales horarias precisas que los teléfonos, los barcos y los tractores usan para saber dónde se encuentran.
• Geoestacionaria, 35.786 km: sobre el ecuador, una órbita dura lo mismo que tarda la Tierra en girar una vez sobre sí misma, así que el satélite parece fijo en el cielo. Los satélites meteorológicos y las antenas de televisión por satélite dependen de ello.

Lo que la calculadora deja fuera

La calculadora simplifica a propósito, así que conviene entenderla como una muy buena primera aproximación y no como una herramienta para planificar satélites reales. Hay tres factores en particular que hacen que las órbitas reales sean más complicadas que un círculo perfecto.

• Rozamiento del aire: en órbitas muy bajas, un leve rastro de atmósfera va restando velocidad al satélite poco a poco, de modo que desciende si no recibe impulsos. La Estación Espacial Internacional necesita impulsos periódicos por este motivo.
• Órbitas elípticas: muchas órbitas son óvalos alargados, y el satélite se mueve más rápido en su punto más cercano a la Tierra y más despacio en el más lejano.
• La forma de la Tierra: el planeta está ligeramente abultado en el ecuador, y esa atracción desigual, junto con los tirones de la Luna y del Sol, va desplazando las órbitas con el tiempo.

Las órbitas como infraestructura

Vistos desde el suelo, los satélites se parecen menos a aparatos y más a carreteras, tendidos eléctricos o tuberías de agua. Se construyen una vez, se utilizan a diario y casi solo se notan cuando faltan. La guía de satélites y órbitas muestra cuánto de la vida diaria, desde las previsiones meteorológicas hasta los mapas, depende de ellos.

Por eso el espacio también interesa a los inversores a largo plazo. Los satélites tardan años en diseñarse, construirse y lanzarse, conllevan incertidumbre técnica y necesitan licencias y una planificación cuidadosa para compartir las órbitas con seguridad. La guía en un lenguaje claro y sencillo sobre el futuro de la inversión en el espacio analiza cómo piensan los inversores en estos horizontes temporales largos, y el Explorador de la economía espacial muestra dónde encajan los satélites en el conjunto.

Mantener ordenadas las órbitas más concurridas también forma parte del panorama. El software que predice acercamientos entre satélites y planifica pequeñas maniobras para evitarlos es uno de los ámbitos en los que la IA se encuentra con la economía espacial.

La perspectiva de Nicole Junkermann

Nicole Junkermann lleva tiempo defendiendo que el capital paciente es importante para la tecnología profunda (deep tech), y las órbitas son un buen ejemplo. Una constelación de satélites puede tardar muchos años en completarse, pero una vez que funciona puede apoyar discretamente durante mucho tiempo a agricultores, meteorólogos y equipos de emergencia.

En su opinión, los sistemas que más vale la pena construir son aquellos en los que la gente puede confiar sin tener que pensar en ellos. Como dice en su sitio web: «I invest in infrastructure that builds trust» («Invierto en infraestructuras que generan confianza»). Suele plantear la misma pregunta sobre los satélites que sobre la IA: ¿quién se beneficia en tierra y puede confiar en lo que le dice?

Para seguir explorando, pruebe la calculadora del retraso de señales para ver cuánto tardan los mensajes en cruzar el espacio, o calcule su peso y su edad en otros planetas.