De un vistazo
- Una órbita es una caída constante alrededor de la Tierra, lo bastante rápida como para no llegar nunca a tocar el suelo.
- La órbita terrestre baja, hasta unos 2.000 km, alberga la Estación Espacial Internacional y la observación detallada de la Tierra.
- Los satélites de navegación giran a unos 20.000 km de altura y dan unas dos vueltas al día.
- Los satélites geoestacionarios, a 35.786 km sobre el ecuador, parecen fijos en el cielo.
- Diseñar los satélites para que abandonen la órbita al final de su vida útil ayuda a que el espacio siga siendo utilizable para todos.
Qué es realmente una órbita
Una órbita es una caída que nunca termina. Imagine que se encuentra en la cima de una montaña imposiblemente alta y lanza una pelota en horizontal, paralela al suelo. Si la lanza con suavidad, describe una curva y cae cerca; si la lanza con más fuerza, cae más lejos.
Ahora imagine que la lanza tan rápido que, mientras cae, el suelo se curva bajo ella con la misma rapidez. La pelota sigue cayendo, pero nunca llega a tocar la Tierra. Cerca de la Tierra eso exige una velocidad lateral de unos 7,8 km/s, y alcanzarla es tarea de un cohete, como explica cómo funcionan los cohetes.
Allí arriba, la gravedad no se ha apagado. Los astronautas flotan porque ellos y su nave caen juntos. Más lejos, la atracción es más débil, de modo que las órbitas más altas son más lentas y tardan más en completarse. Con la velocidad suficiente, unos 11,2 km/s desde la superficie terrestre, una nave escapa por completo de la atracción de la Tierra.
La órbita terrestre baja
La órbita terrestre baja se extiende desde justo por encima de la atmósfera hasta unos 2.000 km de altura. Es el vecindario más concurrido del espacio, porque estar cerca de la Tierra permite obtener imágenes más nítidas, señales más rápidas y un ascenso más corto desde el suelo.
Aquí se encuentra la Estación Espacial Internacional, a unos 400 km de altura. Viaja a unos 28.000 km/h, es decir, 7,7 km/s, y completa una órbita en aproximadamente 92 minutos, así que su tripulación ve unos 16 amaneceres al día. Ha tenido tripulación de forma ininterrumpida desde noviembre de 2000.
Los satélites de observación de la Tierra usan órbitas bajas para fotografiar con gran detalle cultivos, bosques, ríos y ciudades. Grandes constelaciones de satélites pequeños y rápidos también trabajan aquí para ofrecer conectividad, pasándose cada conexión de un satélite al siguiente a medida que cruzan el cielo. La contrapartida es que cada satélite solo ve una porción de la Tierra en cada momento.
La órbita terrestre media y la navegación por satélite
La órbita terrestre media abarca la amplia franja que va de unos 2.000 km a 35.786 km. Sus residentes más conocidos son los satélites de navegación, que vuelan a unos 20.000 km de altura y dan unas dos vueltas a la Tierra al día.
Cada uno lleva relojes extremadamente precisos y emite su posición junto con la hora exacta a la que salió cada señal. El receptor de un teléfono o de un vehículo escucha varios satélites a la vez, compara cuánto tardaron las señales en llegar y calcula dónde se encuentra. Esas mismas señales transmiten una hora precisa que, sin que nadie lo note, mantiene sincronizadas las redes telefónicas y las redes eléctricas.
La órbita geoestacionaria
A 35.786 km sobre el ecuador ocurre algo curioso. Un satélite situado allí tarda un día sidéreo, 23 horas y 56 minutos, en dar una vuelta, el mismo tiempo que tarda la Tierra en girar una vez sobre sí misma respecto a las estrellas. Visto desde el suelo, parece quedarse inmóvil en el cielo.
Por eso una antena de televisión por satélite puede instalarse fija, apuntando al mismo punto durante años. También resulta ideal para los satélites meteorológicos, que pueden observar la misma extensa zona del planeta día y noche y seguir las tormentas a medida que crecen.
El inconveniente es la distancia. Las señales necesitan una fracción apreciable de segundo para el viaje de ida y vuelta, y por eso las llamadas que pasan por satélites geoestacionarios pueden notarse con un ligero retraso. La calculadora del retraso de señales en el espacio muestra cómo la distancia se convierte en retraso, desde la Luna hasta los planetas exteriores.
La órbita heliosíncrona y otras órbitas especiales
Algunas órbitas se eligen por su horario más que por su altura. Una órbita heliosíncrona es una órbita baja que pasa cerca de los polos, inclinada de modo que el satélite sobrevuela cada lugar a la misma hora local todos los días. Como la luz es la misma en cada pasada, las imágenes tomadas con meses o años de diferencia pueden compararse con rigor, algo ideal para seguir la evolución de cultivos, bosques, hielo y agua.
En general, las órbitas polares permiten a un satélite ver todo el planeta con el tiempo, a medida que la Tierra gira debajo de él. Las órbitas muy elípticas se alejan mucho y permanecen largo tiempo sobre latitudes altas, algo útil donde los satélites geoestacionarios quedan bajos en el horizonte. Las órbitas de transferencia son pasos intermedios que llevan una nave de una órbita a otra.
Las constelaciones, explicadas
En el espacio, una constelación no es un dibujo de estrellas, sino un equipo de satélites que trabajan juntos. Un único satélite en órbita baja solo ve una zona pequeña y pasa rápidamente, así que una cobertura continua requiere muchos, espaciados de forma que siempre haya al menos uno a la vista.
La navegación por satélite depende de una constelación en órbita terrestre media. Las constelaciones más recientes en órbita baja llevan conectividad a barcos, aviones, explotaciones agrícolas y pueblos remotos, mientras que las constelaciones que toman imágenes de la Tierra vuelven a pasar a menudo por los mismos lugares, de modo que los cambios se detectan enseguida. Algunos satélites se transmiten datos entre sí por radio o por láser antes de enviarlos a las estaciones terrestres.
Los satélites y las órbitas en la vida cotidiana
La mayoría de las personas usa satélites muchas veces al día sin darse cuenta. Los servicios basados en sus datos forman una de las capas del Explorador de la economía espacial. Estas son algunas de las tareas que realizan discretamente:
- Navegación: indicaciones en su teléfono, repartos, transporte marítimo y vuelos.
- Meteorología: imágenes y mediciones en las que se basan las previsiones diarias y los avisos de tormenta.
- Mapas y ciudades: mapas actualizados y ayuda para planificar carreteras, parques y viviendas.
- Hora exacta: señales precisas que mantienen sincronizadas las redes telefónicas y eléctricas.
- Conectividad: internet y llamadas para barcos, aviones y lugares alejados de los cables.
- Agricultura: detectar cultivos sedientos o con dificultades para que el agua y los cuidados lleguen donde se necesitan.
- Respuesta ante desastres: cartografiar con rapidez inundaciones e incendios forestales para que la ayuda llegue a los lugares adecuados.
Mantener las órbitas limpias y seguras
Los satélites viejos, las etapas de cohete usadas y los pequeños fragmentos se conocen como basura espacial. A velocidades orbitales, incluso una pieza diminuta transporta mucha energía, así que una colisión puede dañar un satélite en funcionamiento y dispersar todavía más fragmentos.
Los operadores rastrean los objetos y desvían ligeramente los satélites cuando se prevé un acercamiento peligroso. La IA ayuda cada vez más a cribar los datos de seguimiento y a señalar los acercamientos que importan, mientras que las personas toman la decisión final, un tema que se analiza en la IA y la economía espacial.
La prevención es lo más importante. Hoy muchos satélites se diseñan para abandonar la órbita al final de su vida útil: los de órbita baja descienden hasta desintegrarse en la atmósfera, mientras que los geoestacionarios se elevan un poco hasta una órbita cementerio, donde no estorban. También se están estudiando el mantenimiento robótico para repostar o reparar satélites y distintas formas de recoger la basura antigua.
Pruébelo usted mismo
La calculadora de órbitas convierte estas ideas en cifras. Elija una altitud para ver la velocidad orbital, el tiempo que dura una órbita y cuántas órbitas caben en un día. Algunas para probar:
- Unos 400 km, donde la Estación Espacial Internacional da una vuelta en aproximadamente 92 minutos.
- Unos 20.000 km, donde los satélites de navegación dan unas dos vueltas al día.
- 35.786 km, donde el periodo se alarga hasta un día sidéreo y el satélite parece fijo en el cielo.
La perspectiva de Nicole Junkermann
Nicole Junkermann tiende a ver la órbita como ve otros pilares de la vida moderna: como infraestructura. La navegación, las previsiones meteorológicas y la sincronización de las redes dependen de satélites en los que la gente rara vez repara, pero en los que confía cada día. Como dice su sitio web: «I invest in infrastructure that builds trust» («Invierto en infraestructuras que generan confianza»).
En su opinión, esa confianza se gana con horizontes largos. Los satélites pueden tardar años en diseñarse, construirse y ponerse en servicio, una de las razones por las que lleva tiempo defendiendo que el capital paciente es importante para la tecnología profunda (deep tech), y mantener limpias las órbitas forma parte de esa misma responsabilidad. Para ver, en un lenguaje claro y sencillo, cómo piensan los inversores sobre el sector, lea el futuro de la inversión en el espacio.
Preguntas frecuentes
¿Cómo se mantienen los satélites en órbita?
Un satélite se mantiene en órbita porque se desplaza lateralmente tan rápido que, mientras la gravedad tira de él hacia abajo, la superficie de la Tierra se curva bajo él. Cerca de la Tierra eso requiere unos 7,8 km/s. En la práctica, el satélite siempre está cayendo, pero nunca llega a tocar el suelo.
¿Qué diferencia hay entre la órbita terrestre baja y la órbita geoestacionaria?
La órbita terrestre baja llega hasta unos 2.000 km, donde los satélites giran deprisa; la Estación Espacial Internacional da una vuelta en aproximadamente 92 minutos. La órbita geoestacionaria se sitúa a 35.786 km sobre el ecuador, donde una órbita dura un día sidéreo, así que el satélite parece fijo en el cielo. Las órbitas bajas son adecuadas para imágenes detalladas y conexiones rápidas, mientras que la geoestacionaria es idónea para observar el tiempo y para la radiodifusión.
¿A qué altura están los satélites de navegación?
Los satélites de navegación vuelan en órbita terrestre media, a unos 20.000 km de altura, y dan unas dos vueltas a la Tierra al día. Un receptor compara a la vez las señales horarias de varios de ellos para calcular su posición. Esas mismas señales transmiten también la hora precisa que usan las redes telefónicas y eléctricas.
¿Qué es la basura espacial y por qué importa?
La basura espacial es todo aquello que está en órbita y ya no cumple una función útil, como satélites viejos, etapas de cohete usadas y pequeños fragmentos. Como los objetos en órbita viajan tan rápido, incluso las piezas pequeñas pueden dañar satélites en funcionamiento. Los operadores rastrean la basura, esquivan los acercamientos peligrosos y diseñan cada vez más satélites para que abandonen la órbita al final de su vida útil.
¿Se pueden ver los satélites desde el suelo?
Sí. Muchos satélites son visibles a simple vista poco después de la puesta de sol o antes del amanecer, cuando todavía los ilumina el Sol sobre un cielo oscuro. Parecen puntos de luz constantes que se desplazan suavemente por el cielo, y la Estación Espacial Internacional es el más brillante y el más fácil de localizar.
¿Cómo ve Nicole Junkermann los satélites y las órbitas?
Nicole Junkermann ve la órbita como una infraestructura de largo horizonte de la que dependen discretamente los servicios cotidianos, igual que de las carreteras o las redes eléctricas. En su opinión, ese tipo de infraestructura requiere capital paciente, una gestión cuidadosa y servicios en los que la gente pueda confiar. La sección dedicada al espacio de su Resumen de IA explora estas ideas en un lenguaje claro y sencillo.