Descubren una ayuda inesperada: La forma de la Tierra evita que los satélites caigan

Parece que el estreno de Gravity, la última película de ciencia ficción dirigida por Alfonso Cuarón, ha vuelto a poner de moda los temas espaciales y sobre todo la temática de la influencia de la gravedad en los astronautas, la ISS y los satélites artificiales. Sin ir más lejos, en este mismo blog de Astronomía para Terrícolas hemos tratado desde el punto de vista científico algunos de los errores y aciertos del último éxito de Hollywood protagonizado por George Clooney y Sandra Bullock.

En alguna ocasión hemos aclarado el extendido error de pensar que los astronautas “leviten” en la Estación Espacial Internacional porque no hay gravedad. Esta afirmación no es correcta. La ISS se encuentra a poco más de 400 kilómetros de altura de nosotros y a esa distancia la gravedad sigue funcionando de manera similar a la Tierra. En la superficie de nuestro planeta la aceleración de la gravedad es de 9.81 m/s² mientras que en órbita baja terrestre es de 9 m/s²… Como veis, una diferencia mínima que no influye de manera importante en los movimientos de los pasajeros de la ISS.

La verdadera razón de que los astronautas floten no es la gravedad sino que la estación está cayendo de manera ininterrumpida… Evidentemente se trata de una caída continua y prolongada que hace que los integrantes de la estación parezcan flotar de forma constante, al igual que ocurre con el célebre avión Zero-G que proporciona una sensación parecida a la microgravedad utilizando el vuelo parabólico. El A300 se eleva hasta alcanzar 28.000 pies y cuando alcanza el cénit, desciende rápidamente consiguiendo la misma impresión de estar flotando.

Así pues, los astronautas no flotan sino que están en caída libre. Tanto es así que, cada cierto tiempo, hay que “levantar” la nave y volver a ponerla en órbita a su altura correcta mediante impulsos que se llaman “Reboost”. Sin estas maniobras la ISS disminuiría su altitud hasta 20 kilómetros al año y terminaría cayendo a la Tierra en poco tiempo.

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Por supuesto, lo que hemos descrito para la Estación Espacial Internacional también es aplicable a los satélites y telescopios artificiales que orbitan la Tierra en órbita baja terrestre o LEO Low Earth Orbity. Salvo los que tienen su propio sistema de reboost (como el Telescopio Espacial Hubble) el resto de satélites están finalmente destinados con el tiempo a caer a la Tierra.

La órbita y la caída de cada satélite dependen de muchos factores como el peso, la velocidad, el ángulo, la influencia gravitatoria de otros cuerpos celestes como la Luna o el Sol o el rozamiento con la atmósfera que, aunque débil, también existe.

Entre todos estos datos a tener cuenta resulta que los científicos se han encontrado con un elemento con el que no habían contado hasta ahora y que representa una ayuda extra por parte de nuestro planeta.

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Scott Tremaine y Tomer Yavetz, astrofísicos de la Universidad de Princeton, han descubierto que las imperfecciones de la Tierra, achatada por los Polos y abultada en su Ecuador, ayudan a que los satélites permanezcan durante más tiempo en sus órbitas.

Su estudio se ha publicado en el repositorio científico ArXiv y consiste en precisos análisis matemáticos que han dado un curioso resultado: Si la Tierra fuese más esférica, muchos satélites se estrellarían contra la atmósfera y se quemarían en cuestión de meses o años.

En palabras de Adam Becker, editor de New Scientist, nuestro planeta trae de fábrica una especie de “gracia salvadora” que ayuda a prolongar las órbitas de los satélites y haciendo que su caída hacia la atmósfera tarde mucho más de lo que se pensaba.

Esto supone una ventaja para los más de mil satélites activos en órbita baja que nos proporcionan numerosas aplicaciones en nuestra vida diaria, pero por otro lado, es una mala noticia para las más de cien toneladas de basura espacial que tardarán más de lo estimado en desintegrarse en su lenta caída hacia la Tierra.

[Si te ha interesado este artículo, échale un vistazo al postLas variaciones en la gravedad de la Tierra son mucho mayores de lo que pensábamos”]

Referencias científicas y más información:

Adam Becker “Earth's love handles keep the satellites from falling” New Scientist 02 Octubre 2013

Daily Princeton “Yavetz ’14 provides novel explanation for why satellites stay in orbit

S. Tremaine, T. Yavetz “Why do Earth satellites stay up?” Earth and Planetary Astrophysics arXiv:1309.5244 [astro-ph.EP]

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