¿Por qué se caen o no se caen los satélites?

Por Orlando Rojas Pérez – En respuesta a una misma pregunta formulada por lectores, voy a intentar explicar por qué razón los satélites no se caen, sino que permanecen en la órbita que seleccionaron para ellos. Lo primero que debemos pensar es que, si lanzamos una piedra hacia adelante horizontalmente, avanza cierta distancia y luego por acción de la fuerza de gravedad, cae formando una parábola (curva). Si la lanzamos más fuerte, avanzará una distancia mayor pero también caerá con la misma trayectoria. Ese principio de física es exactamente el que mantiene a los satélites en órbita y no permite que se caigan, pero a una velocidad mucho mayor y distancias también mayores.

GRÁFICA VECTORIAL

Gráfica vectorial de inercia, fuerza gravitacional y altura “perdida” - “ganada” por el satélite.

Quien lanza el satélite debe conocer la altura en que se va a posicionar. De acuerdo con esta altura, debe calcular la fuerza de gravedad que ejercerá la Tierra sobre el satélite a esa altura, para conocer cuánta distancia “caerá” el satélite en un segundo, de manera que el vector inercia -tendencia de los objetos a resistirse a los cambios en su movimiento- que tiene la dirección tangencial que lleva el satélite, en un segundo ha avanzado horizontalmente -no radialmente a la Tierra-, una distancia radial de la Tierra que es equivalente al vector gravedad que lo deja a la misma altura con respecto a la Tierra, que tenía un segundo, antes.

Al conocer la altura, calculan la gravedad en ese punto y con este dato pueden calcular con muy alta exactitud, la velocidad a la que el cohete debe soltar el satélite para que se cumpla el equilibrio entre: inercia, velocidad y gravedad.

Es por la gravedad que el satélite se sostiene en órbita, el movimiento tangencial recto generado por la inercia lo tiende a sacar de su órbita, pero la gravedad lo atrae y hace descender de manera que mantiene su trayectoria que es paralela a la curvatura de la tierra.

VELOCIDAD INFERIOR O SUPERIOR A LA REQUERIDA
Si un satélite es colocado en su órbita a una velocidad superior a la requerida para rotar alrededor de la Tierra, simplemente el satélite se sale de esa órbita y se adentra en el espacio.

Si un satélite es colocado en su órbita a una velocidad inferior a la requerida para rotar alrededor de la Tierra, simplemente el satélite caerá sobre la Tierra.

DATOS INTERESANTES

A continuación, presentamos algunos interesantes datos que ayudan a comprender el tema tratado.

¿A qué altura llega la atmósfera?
La atmósfera llega hasta los 80 o 100 kilómetros de altura. Es indispensable para los satélites estar sobre la atmósfera, en caso contrario la fricción producida por la atmósfera frenaría al satélite y lo haría perder velocidad hasta no poderse sostener en órbita.

¿Qué es un satélite geoestacionario?
Un satélite geoestacionario – GEOS- es el que se encuentra a una altura de unos 35.758 kilómetros de la Tierra y que tiene un periodo de rotación de 24 horas. con una velocidad angular igual a la de la Tierra. Por lo que permanecen en una posición fija relativa con respecto a un punto en la Tierra. Como esa misma es la rotación de la Tierra, el satélite siempre se encuentra sobre el mismo lugar del planeta.

¿Qué es un satélite No geoestacionario?
Por definición es todo satélite que no es geoestacionario -NGEO-. Hay satélites de órbitas bajas -LEOS- y otros de órbitas medias MEO-.

¿Qué es un satélite de órbita baja -LEOS-
Son los satélites que se encuentran a una altura respecto al nivel del mar de la Tierra entre los 200 kilómetros y los 2.000 kilómetros. Es una categoría de satélites que se está usando mucho ahora para brindar comunicaciones e Internet, como lo hace la compañía Starlink.
Para poder ofrecer cubrimiento continuamente, las 24 horas del día, los satélites LEOS se lanzan en paquetes, de forma que conforman una constelación de satélites.

Primera ley de Newton o de la inercia - Todo cuerpo mantiene su estado de reposo o movimiento uniforme, rectilíneo y constante a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él. En otras palabras: un cuerpo sobre el que no actúa ninguna fuerza neta se mueve con velocidad constante. La tendencia de un cuerpo a resistir un cambio en su movimiento se llama inercia.
Otro gran error de Aristóteles fue considerar que todo objeto en movimiento es impulsado por una fuerza continua. Hasta que Galileo lo contradijo en esto también, demostró que, en ausencia de una fuerza, un objeto en movimiento continuará moviéndose. Llamó inercia a esta tendencia de los objetos a resistirse a los cambios en su movimiento.

Segunda ley o ley fundamental de la dinámica – Dice que la aceleración y la fuerza externa neta son directamente proporcionales, y que existe una relación inversamente proporcional entre la aceleración y la masa. Fuerza = masa por la aceleración (F=mxa). Se comprenden las causas del movimiento, en nuestro planeta como en el espacio. Se entiende que una bicicleta necesita menos fuerza para moverse que un automóvil que pesa más.

Tercera ley de Newton o Principio de acción-reacción - Establece que cuando dos partículas interactúan, la fuerza sobre una partícula es igual y opuesta a la fuerza que interactúa sobre la otra partícula. Es decir, si existe una fuerza externa, tal fuerza será contrarrestada por otra igual, pero en la dirección opuesta. Un buen ejemplo es el del nadador que se lanza desde un bote, el cuerpo sale hacia adelante, pero el bote se mueve hacia atrás

Cuarta ley de Newton que es conocida como ley de Gravitación Universal - define la fuerza con que se atraen dos cuerpos separados a una determinada distancia. Fuerza que resulta directamente proporcional al producto de sus masas, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.

Fricción – Es La fuerza que existe entre dos superficies en contacto, que se opone al deslizamiento. La fuerza de fricción es paralela a la superficie y opuesta, en sentido, a su movimiento.

Aceleración - Es una magnitud vectorial que indica la variación de velocidad por unidad de tiempo.
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