Rumbo al cosmos (26 page)

Imágenes: Vista tridimensional y traza terrestre de una órbita Tundra, utilizada por los satélites norteamericanos Sirius con fines similares a las órbitas Molniya rusas. (
Imagen: J.Casado
)

Como decíamos, las órbitas Tundra son muy elípticas. De acuerdo con las leyes de Kepler, en una órbita elíptica la parte baja se recorre a una gran velocidad, mientras que la parte más alta se recorre mucho más despacio. De esta forma, situando la órbita de modo que su apogeo (punto más alejado de la Tierra) quede más o menos sobre la vertical de la zona geográfica a cubrir, tendremos que el satélite resulta visible desde esa ubicación geográfica durante la mayor parte de su periodo orbital. En la práctica, con dos satélites recorriendo esta misma órbita, se tiene cobertura completa sobre la región.

Lo mismo puede decirse de las órbitas tipo Molniya, que son idénticas en concepto a las Tundra, excepto que su periodo orbital es de unas 12 horas en lugar de 24. Su nombre lo toma de una serie de satélites de comunicaciones rusos, que fueron los que inauguraron esta modalidad orbital para poder dar cobertura a las áreas septentrionales del territorio de la antigua URSS. En estas órbitas, el satélite pasa dos veces al día sobre la zona a cubrir, con una permanencia efectiva por encima del horizonte de unas 8 horas. De este modo, una constelación de tres satélites equiespaciados sobre la misma órbita permite una cobertura continua sobre el área elegida.

Imágenes: Vista tridimensional y traza terrestre de una órbita Molniya, utilizada principalmente por satélites de comunicaciones rusos. (
Imagen: J.Casado
)

SSO: la órbita polar

Las últimas siglas de hoy las reservamos para la órbita SSO:
Sun-Synchronous Orbit
, o órbita sol-síncrona, más a menudo referida en castellano como heliosíncrona (aunque este término debería reservarse en sentido estricto al tipo de órbita alrededor del Sol equivalente a la órbita geosíncrona alrededor de la Tierra).

La particularidad de los satélites en órbita SSO es que pasan sobre la vertical de un determinado punto terrestre siempre a la misma hora del día. Conseguirlo requiere una gran habilidad, ya que obliga a que el plano de la órbita gire alrededor de la Tierra a la misma velocidad que gira ésta alrededor del Sol. Es decir, el satélite gira sobre una órbita cuyo plano a su vez gira alrededor del eje terrestre.

Imágenes: Vista tridimensional y traza terrestre de una órbita heliosíncrona, a veces también denominada polar por su paso cercano a los polos terrestres. Ampliamente utilizada por satélites de observación terrestre. (
Imagen: J.Casado
)

En realidad, éste es un fenómeno natural en todas las órbitas no ecuatoriales: debido a que la Tierra no es una esfera perfecta, el irregular reparto de la masa del planeta provoca en todas las órbitas inclinadas un movimiento de precesión, esto es, un giro del plano orbital alrededor del eje de rotación terrestre. Habitualmente ésta es una perturbación indeseable que hay que corregir con los motores del satélite, pero en el caso de las SSO es un efecto aprovechable; lo que hay que conseguir es que este movimiento de precesión tenga un periodo exacto de 365,25 días.

Afortunadamente, esto puede lograrse combinando adecuadamente la inclinación y la altura de la órbita. Aunque existen varias soluciones, las órbitas SSO más habituales suelen tener una altitud alrededor de los 800 km, con una inclinación próxima a los 98º, y con un periodo orbital de unos 96 minutos. Se trata, por tanto, de órbitas casi polares que cruzan el ecuador terrestre 15 veces en un mismo día, siempre a la misma hora. Son muy adecuadas para la observación terrestre, no sólo por barrer buena parte de la superficie del planeta en su recorrido, sino por la particularidad de repetir las pasadas en las mismas condiciones de iluminación solar, lo que permite una mejor comparación de las observaciones en diferentes intervalos, posibilitando el seguimiento de fenómenos dinámicos con mayor facilidad.

Arrojar objetos al espacio desde una estación espacial es tan arriesgado como lanzar un vaso de agua por la ventanilla de un coche circulando a gran velocidad: si no lo hacemos con cuidado, podemos encontrarnos empapados en el segundo caso... o con una peligrosa colisión, en el primero.

Aunque los efectos puedan ser similares, las razones son muy distintas, siendo efectos aerodinámicos en el caso del coche, y de mecánica orbital en el de la estación espacial, los que provocan el resultado final. Y precisamente por ser los mecanismos tan diferentes, y siendo la mecánica orbital algo tan poco intuitivo para nosotros, por no vivirla en nuestra vida habitual, el resultado de lanzar algo "por la borda" desde una estación espacial suele resultar bastante sorprendente.

La situación se puede convertir en un verdadero problema cuando hay que llevar a cabo el lanzamiento de algún objeto desde una estación espacial en órbita alrededor de la Tierra. Algo de lo que tenemos dos recientes ejemplos en la Estación Espacial Internacional: el lanzamiento del Suitsat el 3 de febrero de 2006, y el del "drive" de golf el 23 de noviembre de ese mismo año. En el primer caso, se trataba de descartar un antiguo traje espacial ruso "Orlan", aprovechando para equiparlo con un transmisor de radio para el seguimiento por radioaficionados de todo el mundo hasta su reentrada en la atmósfera; y en el segundo caso, fue una actividad publicitaria de una compañía canadiense, que había llegado a un acuerdo previo con la agencia espacial rusa para rodar este "spot".

Analizando el lanzamiento

Ante una maniobra de este tipo, lo primero que hay que determinar es en qué dirección efectuar el lanzamiento para evitar riesgos para la estación. Parecido a lo que hacían los marineros antiguos en cubierta cuando, antes de orinar por la borda, observaban cuidadosamente la dirección del viento; solo que en el caso espacial no es tan sencillo.

Y es que no olvidemos que, aunque a un astronauta que realiza una salida al espacio desde una estación espacial le parezca que flota inmóvil en el vacío, lo cierto es que se desplaza a una enorme velocidad describiendo una órbita alrededor de la Tierra. Y si lanza algo al exterior, lo que en realidad está haciendo es variar ligeramente la velocidad del objeto con respecto a la que tenía inicialmente; en otras palabras, lo que está haciendo es modificar ligeramente la órbita que sigue ese objeto. Con resultados que pueden ser realmente curiosos, como veremos a continuación.

Supondremos que realizamos el lanzamiento desde la Estación Espacial Internacional, a 400 km de altura sobre la superficie terrestre. Es decir, a una velocidad inicial de desplazamiento de 27600 km/hora. Y el lanzamiento lo efectuaremos a una velocidad de entre 5 km/hora (objeto arrojado suavemente con las manos) y 100 km/hora (un golpe "profesional" a una pelota de golf). En cualquier caso, velocidades prácticamente despreciables con respecto a la velocidad de la estación en su órbita.

Veamos ahora las diferentes posibilidades:

Lanzamiento lateral

Si lanzamos el objeto hacia un lateral de la estación, de forma perpendicular a la dirección de desplazamiento, veremos que, como es de esperar, el objeto se aleja de nosotros, cada vez más y más. Es la típica imagen del astronauta al que se le suelta el cordón de seguridad y queda perdido en el espacio; uno supone que se seguirá alejando para siempre... Pues no: si esperamos el tiempo suficiente (y quizás con la ayuda de unos prismáticos), veremos que su alejamiento se va frenando poco a poco, hasta detenerse y comenzar entonces un viaje de vuelta hacia nosotros, cada vez más rápido, hasta alcanzar de nuevo la estación con la misma velocidad con la que partió de ella. Un boomerang espacial.

¿Por qué ocurre esto? Nada más sencillo, aunque para entenderlo con más facilidad sería preciso hacerlo de forma gráfica, con vectores, pues se trata de sumar vectorialmente la velocidad inicial (la de la estación en su órbita) a la del empujón suministrado al objeto. En este caso, el empujón es perpendicular a la velocidad de desplazamiento inicial, y de una magnitud muy inferior. Como resultado, la velocidad final estará levemente desviada de la original hacia el exterior, pero sin cambio apreciable en su magnitud total (sin variación significativa en su módulo, en lenguaje vectorial). Si no cambia la velocidad total, no cambia el periodo orbital, el tiempo que tarda el objeto en dar una vuelta entera en su órbita. Y lo que habremos hecho habrá sido simplemente cambiar ligeramente el plano orbital, inclinando la nueva órbita (la del objeto lanzado) con respecto a la inicial (la de la estación). La nueva trayectoria cortará a la primera en dos puntos: el de lanzamiento, y el diametralmente opuesto. Y como el periodo es el mismo, quiere decir que el objeto volverá a impactar contra la estación exactamente media órbita más allá de su lanzamiento. Es decir, dentro de unos 45 minutos, en la órbita de la ISS.