Entrar y salir de órbita, complejas operaciones técnicas

La puesta en órbita de un satélite artificial supone un gran esfuerzo teórico y práctico, sobre todo por la complejidad de los cálculos a realizar. En primer lugar, ha de escogerse la órbita en la que se quiere situar el satélite de acuerdo con sus características.En la actualidad existen unos diez tipos de misiones específicas: satélites para la navegación, reconocimiento, comunicaciones, investigaciones geodésicas, meteorológicas o de recursos terrestres, alerta avanzada, satélites antisatélites, etcétera. Así, si se desea el cartografiado o reconocimiento del suelo, se elegirán órbitas próximas al planeta, mientras que si se pretende dedicar el satélite a la observación meteorológica, las distancias habrán de ser algo mayores.

Una vez elegido el tipo de órbita en la que va a entrar el satélite artificial tienen lugar los complejos cálculos antes señalados. El movimiento orbital es una curiosa trayectoria. Para recorrerla no se requiere combustible o impulso alguno. La fuerza sólo es necesaria para conseguir la entrada en órbita. Después, el movimiento se mantiene. ¿Por qué?

Equilibrio mantenido

La situación orbital se da cuando se equilibra la fuerza centrípeta con el peso del satélite. La primera de éstas es una fuerza que actúa en todos los movimientos no rectilíneos, y expresa el cambio en la dirección de la velocidad. Cuando se hace girar una piedra agarrada por una cuerda, por ejemplo, la fuerza centrífuga tiene la dirección del radio y el sentido de alejamiento del centro (centrífugo significa huir del centro). Esta fuerza se compensa con la tensión de la cuerda que resiste ese esfuerzo.

En el caso de los objetos siderales que giran en torno a otros objetos -planetas; en torno a estrellas, satélites en torno a planetas, satélites artificiales-, la fuerza centrífuga, similar a la de la piedra atada, se contrarresta con la atracción del objeto mayor, atracción o peso que viene a desempeñar el papel de la tensión de la cuerda en el ejemplo utilizado.

Conseguir que se equilibren exactamente ambas fuerzas requiere un complejo proceso. Dado que la fuerza centrífuga viene expresada por la ecuación: fuerza = masa x velocidad al cuadrado/radio, a mayor masa o velocidad orbital, aumenta la fuerza, mientras a mayor radio de la órbita, disminuye.

¿Qué errores podrían presentar se en la entrada de un satélite en órbita? Simplificando la cuestión cabría un error por defecto y otro por exceso. Si se imprime al objeto que se intenta poner en órbita una velocidad excesivamente grande la fuerza centrífuga será «mayor que el peso y el supuesto satélite no será sino un objeto que se escapa del campo de gravitación terrestre alejándose de nuestro planeta. Si se le imprime, por el contrario, demasiado poca velocidad, la fuerza centrífuga no alcanzará a compensarse con el peso del objeto y éste caerá a la Tierra.

La complejidad del problema radica, por tanto, en impulsar el satélite siguiendo las complejas indicaciones de los ordenadores, que van señalando en cada instante cuál es la fuerza que se requiere e función de la velocidad que el objeto va adquiriendo, rozamiento que se encuentra en las capas de la atmósfera, corrientes de aire etcétera.

Cohete portador

En esta primera fase de la puesta en órbita desempeña un papel clave el cohete portador. Todos los cohetes están compuestos por varias fases, de modo que cuando se acaba el combustible de la primera, ésta se desprende, cayendo habitualmente al océano. En realidad, las diversas fases no son sino enormes tanques de combustible que se van abandonando según se van vaciando.

La trayectoria que siguen los cohetes es lógicamente parabólica, a fin de colocar al satélite en la órbita adecuada. Este se encuentra, pues, instalado en la última fase del cohete portador.

Las órbitas bajas plantean sus propias ventajas e inconvenientes. Si bien desde estas órbitas el poder de resolución de las cámaras fotográficas y radiotelescopios será mayor; en contrapartida, el rozamiento de la capa atmosférica existente, será mayor que en las órbitas alejadas, lo, que disminuirá progresivamente la velocidad del satélite y éste acabará cayendo. Debe jugarse, por consiguiente, en la elección de la órbita con diversos factores: objetivos del satélite, vida o período de duración que se desea para él, etcétera.

Cuando se desea modificar la órbita o sacar definitivamente de ella al satélite, se le proporcionan impulsos necesarios para ello, modificando su velocidad. Un intenso y estudiado frenado hará que disminuya la fuerza centrífuga, no pudiendo entonces compensar su valor al del peso, iniciándose así la caída.

Sin embargo, también aquí existen serios problemas. Dada la gran velocidad con la que reingresa el objeto, en las capas más bajas y densas de la atmósfera se produce un intenso rozamiento, que da origen a elevadísimas; temperaturas. Contra ello se trabaja, desarrollando materiales de muy alta temperatura de fusión y planeando la trayectoria del descenso de modo que ese rozamiento sea lo menor posible.

Un descenso equivocado que diese lugar a una velocidad mucho mayor de la prevista aumentaría el rozamiento de tal manera que el objeto entero se fundiría y vaporizaría, como sucede con muchos meteoritos. A lo sumo llegarían a la Tierra algunos restos, cosa que también sucede con los meteoritos cuando no ha tenido lugar una desintegración total.

En la mayor parte de los satélites q ue no se desea recuperar, finalizado su período de trabajo previsto, y enmudecidos sus sistemas transmisores, unas veces permanecen en órbita indefinidamente y otras reingresan en la Tierra, desintegrándose las más de las veces, pudiendo producirse hechos como la reciente caída, en Canadá, de un resto del Cosmos 954 que, según la agencia Tass, no se desintegró porque un error hizo que no reingresase en la atmósfera con la velocidad prevista.