Órbitas

Órbitas

Uno de los temas más críticos para entender la industria en el espacio y las oportunidades que presenta, es conocer el entorno en el que se desarrolla, es decir, cómo se definen las órbitas y qué iniciativas se dan en cada una de ellas. 

Las principales órbitas del espacio son:

Sub-orbitales

Los lanzamientos suborbitales son aquellos en los que la carga útil sube, generalmente hasta una altura de entre 100 y 150 kilómetros, para bajar en cuestión de minutos. Se considera que el límite del espacio está en los 100 kilómetros.  
Sirven fundamentalmente para experimentos científicos y para hacer pruebas de tecnologías como por ejemplo la de los paracaídas del próximo vehículo que la NASA quiere poner sobre la superficie de Marte.
Pero es también el entorno en el que se está trabajando para una primera masificación del turismo espacial –dentro de lo que pueda estar masificado un mercado en el que un billete cuesta más de 100.000 dólares–. Blue Origin de Jezz Bezos y Virgin Galactic de Richard Branson están haciendo vuelo de prueba de sus respectivas naves y quizás en 2021 se podrían ver los primeros vuelos con pasajeros de pago.
Otra opción es usar este tipo de vuelos para desplazamientos muy rápidos punto a punto como por ejemplo para unir Europa–Australia en 90 minutos. Pero aunque se ha hablado de esa posibilidad –y Elon Musk dice que es uno de los posibles usos del gran cohete que está diseñando su empresa– lo cierto es que hasta ahora no parece que haya ninguna iniciativa a tomar muy en serio en este campo.

Órbita Baja Terrestre - LEO 

Es el primer escalón a la hora de salir y permanecer en el espacio. Las órbitas LEO son aquellas que están entre los aproximadamente 200 kilómetros de altitud y algo menos de 2.000km. No tienen por qué ser circulares, aunque es típico que lo sean o que estén muy próximas a serlo.
La inmensa mayoría de los satélites, sean del tipo que sea, están en esta órbita, igual que lo está la Estación Espacial Internacional y lo estuvieron todas las estaciones espaciales que la precedieron. Los únicos seres humanos en abandonar la órbita baja terrestre fueron los tripulantes de las misiones Apolo –de la 8 a la 17– que fueron a la Luna, aunque no aterrizaran en ella.
 
Aparte de la altitud es importante también tener en cuenta la inclinación de las órbitas, que pueden ir de los cero grados (justo por encima del ecuador) a las órbitas polares, que rondan los 90º de inclinación y que como su nombre indica van de polo a polo. La inclinación determina qué zonas de la Tierra cubrirá en su órbita.
Según la altitud de la órbita por tanto su velocidad –cuanto más arriba más lento puede ir– el satélite pasará cada cierto tiempo sobre un punto determinado de la Tierra, lo que se define como el tiempo de revisita. Es un parámetro importante a la hora de diseñar un satélite que mida, por ejemplo, contaminación atmosférica, y no es extraño utilizar constelaciones de dos o más satélites iguales que comparten la misma órbita para reducir el tiempo de revisita. El tiempo de revisita es crítico además en satélites pensados para llevar comunicaciones de voz y datos a toda la Tierra, pues desde órbita baja terrestre es necesario disponer de muchos de ellos –decenas, centenares, o incluso miles– para asegurar una cobertura continua.
 
La altitud también es importante de cara a la resolución de los datos que vaya a obtener un satélite de observación terrestre, pues en general cuanto más cerca de la superficie esté mejor podrá ver aquello que que tiene que medir. A cambio, cuanto más abajo más rozamiento con la atmósfera, lo que hace que se reduzca la vida útil del satélite, que irá bajando cada vez más hasta consumirse en la atmósfera. Para contrarrestar esto pueden usar sus motores –y de hecho se hace así– para mantener la altitud. Pero cuando se acaba el combustible la caída es irremediable. La Estación Espacial Internacional, de hecho, usa sus motores o los de alguna nave que esté atracada en ella una o dos veces al mes para subir su órbita: aún a los aproximadamente 500 kilómetros a los que orbita la Tierra el rozamiento con la atmósfera le hace perder aproximadamente un kilómetro de altitud al mes: de no llevar a cabo estas maniobras hace tiempo que se habría desintegrado en la atmósfera.
 
La popularidad de esta órbita hace que sea extremadamente importante utilizar estrategias de mitigación de generación de basura espacial y asegurarse de que al final de una misión un satélite dispone del suficiente combustible para poder ser sacado de su órbita y hacer que se precipite en la atmósfera de forma controlada para su destrucción. 
 

Orbita media terrestre - MEO 

Va de unos 2.000 kilómetros hasta justo por debajo de los 36.000 de las órbitas geoestacionarias. 
Es una órbita típica para satélites de telecomunicaciones y de navegación como los de los sistemas Beidou, GPS, Galileo, Glonass e IRNSS indio, así como para satélites geodésicos y que estudian el clima espacial. Según a altitud de la órbita su tiempo de revisita está entre las 2 y las 24 horas. El Telstar 1, el primer satélite comercial de telecomunicaciones, fue lanzado de hecho a una órbita MEO con una altitud mínima de 952 kilómetros y máxima de 5.933 inclinada unos 45 grados que recorría cada 2 horas y 37 minutos.

Órbitas GEO : geoestacionarias y geosíncronas

Se suelen confundir aunque técnicamente no son lo mismo. Las primeras permiten que un satélite ocupe una posición en la que a todos los efectos está inmóvil sobre un punto determinado del planeta. En las segundas aunque el satélite se mueve visto desde la Tierra nunca deja de estar a la vista de ese punto. Esto las hace ideales para satélites de telecomunicaciones, que desde una de estas órbitas pueden dar cobertura permanente, aunque también son interesantes para satélites de observación terrestre que tienen que observar de forma permanente una parte determinada del planeta, como por ejemplo los conocidos Meteosat europeos.
Debido a la velocidad de rotación de la Terra su altitud ha de ser de 35.786 kilómetros. Además, para evitar que unos interfieran con otros, no pueden estar demasiado cerca, con lo que los lanzamientos a esta órbita hay que negociarlos con la Unión Internacional de Telecomunicaciones.
Hoy en día hay algo menos de 450 satélites en estas órbitas, aunque no todos ellos están activos. Idealmente un satélite en órbita GEO debe tener el suficiente combustible al final de su misión para poder ser enviado a una órbita cementerio –una órbita más alta– y que no moleste cuando ya no sirva para nada.

 

Órbita alta terrestre - HEO 

Cualquiera que esté más allá de las órbitas GEO. Su característica principal es que el periodo orbital de los satélites es de más de 24 horas, con lo que la parte de la superficie terrestre que ven se mueve hacia el oeste. Es, realmente, un tipo de órbita muy poco usado.

 

Fuera de órbita

A partir de ahí ya toca abandonar la órbita terrestre, ya sea con destino a la Luna, Marte, o a algún otro astro, o a alguno de los puntos de Lagrange del sistema Tierra-Sol o Tierra-Luna.
Estos cinco puntos son aquellos en los que la gravedad del Sol y la Tierra o de la Tierra y la Luna –aunque existen puntos de Lagrange en cualquier sistema formado por dos cuerpos suficientemente grandes– se compensan, por así decirlo, de tal modo que un objeto pequeño como un observatorio espacial o una sonda pueden permanecer inmóviles sin necesidad de usar combustible. 
El Solar and Heliospheric Observatory, un observatorio solar de la ESA y la NASA, está, por ejemplo, en el punto de Lagrange L1; el observatorio Gaia está en L2, igual que lo estará alguna vez el Telescopio Espacial James Webb, por citar un par de ejemplos. Y recientemente China ha colocado el satélite Quequiao en el punto L2 del sistema Tierra-Luna para que haga de relé de comunicaciones de la misión Change 4, la primera en aterrizar en la cara oculta de la Luna.
La Luna, Marte y otros astros son por ahora el destino más alejado al que hayamos llegado, con el récord en posesión de la sonda New Horizons de la NASA, que tras haber estudiado Plutón en un sobrevuelo el 14 de julio de 2014 el 1 de enero de 2019 visitaba Ultima Thule, un objeto del Cinturón de Kuiper que es el más lejano que hayamos estudiado hasta la fecha.
La New Horizons no lleva a bordo combustible para entrar en órbita alrededor de Plutón ni de Ultima Thule ni de ningún otro objetivo porque cada una de las órbitas de las que hemos estado hablando es más costosa de alcanzar en términos energéticos que la anterior y en el caso de Plutón había que buscar un equilibrio entre llegar allí en un tiempo razonable –que en su caso fueron 9 años desde la fecha de lanzamiento– o hacerlo tan lentamente y a cambio llevar combustible para frenar que le llevaría más tiempo llegar allí de lo que vivirían muchos de los participantes en la misión.
De cara a la explotación comercial del espacio un objetivo interesante son los asteroides del cinturón de asteroides, que hipotéticamente pueden ser una fuente cuasi inagotable de ciertas materias primas. Pero por ahora no disponemos de la tecnología que nos permita llegar allí con una nave con la capacidad suficiente de carga como para que compense la misión; tampoco disponemos de naves robots capaces de encargarse de esa minería. E igualmente tampoco disponemos de naves tripuladas que nos permitan enviar allí mineros espaciales.
Así que ir más allá de la Tierra sirve, por ahora, para hacer ciencia, con pocas perspectivas de un uso comercial, al menos por ahora, salvo el que se pueda extraer de los datos que nos envían sondas, rovers y observatorios espaciales.

Aplicaciones de la industria espacial

Aplicaciones de la industria espacial

  • Manufactura en el espacio

    Manufactura

    Fabricar productos en órbita.

    Ver más
  • Investigación en el Espacio

    Investigación

    Realizar investigaciones científico-técnicas en el espacio.

    Ver más
  • Observación en el Espacio

    Observación

    Observar los comportamientos de y en la tierra.

    Ver más
  • Comunicación

    Comunicación

    Facilitar la comunicación en la tierra.

    Ver más
  • Defensa en el espacio

    Defensa

    Defender la seguridad de la tierra desde el espacio.

    Ver más
  • Minería espacial

    Minería

    Extraer nuevos materiales del espacio.

    Ver más
  • Exploración en el espacio

    Exploración

    Explorar el espacio.

    Ver más
  • Pharma en el espacio

    Pharma

    Crear nuevos medicamentos en el espacio.

    Ver más
  • Turismo espacial

    Turismo

    Hacer turismo espacial.

    Ver más
  • Lanzadera Espacial

    Lanzaderas

    Crear nuevas formas de llegar al espacio.

    Ver más