Una órbita geoestacionaria o GEO es una órbita geosíncrona directamente encima del ecuador terrestre, con una excentricidad nula. Desde tierra, un objeto geoestacionario parece inmóvil en el cielo y, por tanto, es la órbita de mayor interés para los operadores desatélites artificiales (incluyendo satélites de comunicación y de televisión). Debido a que su latitud siempre es igual a 0º, las locaciones de los satélites sólo varían en su longitud.
La idea de un satélite geosíncrono para comunicaciones se publicó por primera vez en 1928 por Herman Potočnik. La idea de órbita geoestacionaria se popularizó por el escritor de ciencia ficción Arthur C. Clarke en 1945 como una órbita útil para satélites de comunicaciones. En consecuencia, algunas veces se refiere a esta órbita como órbita de Clarke. De igual manera, el cinturón de Clarke es la zona del espacio, aproximadamente a 36.000 km sobre nivel del mar, en el plano del ecuador donde se puede conseguir órbitas geoestacionarias.
Las órbitas geoestacionarias son útiles debido a que un satélite parece estacionario respecto a un punto fijo de la Tierra en rotación. Como resultado, se puede apuntar una antena a una dirección fija y mantener un enlace con el satélite. El satélite orbita en la dirección de la rotación de la Tierra, a una altitud de 35.786 km. Esta altitud es significativa ya que produce un período orbital igual al período de rotación de la Tierra, conocido como día sideral.
Para un observador terrestre, los satélites geoestacionarios son un punto fijo en el cielo. Sin embargo, esto sólo es una mera ilusión óptica, pues giran junto con la Tierra en su viaje por el universo.
Ahora bien, para que un aparato de este tipo mantenga constante su órbita sobre nuestro planeta, ha de cumplir una serie de requisitos básicos. El primero es que hay que lanzarlo a una altura de 36.000 kilómetros, ya que a esta altitud la fuerza de atracción terrestre y la centrífuga se equilibran. También se consigue que el satélite, que viaja a una velocidad de 10.900 kilómetros por hora, acompañe a nuestro planeta en su movimiento de rotación, que dura 24 horas. A una altura más baja, la nave se adelantaría al giro terrestre.
En segundo lugar, la órbita del satélite siempre debe situarse sobre el Ecuador terrestre, ya que a este nivel se establece una especie de lazo o varilla invisible que une nuestro planeta con el satélite geoestacionario.
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