Tipos de Órbitas

El espacio está cada vez más repleto de satélites artificiales y naves espaciales: para comunicaciones, defensa, internet global, meteorología… parece que van ha chocar unas con otras. Podría pasar, pero es muy, muy complicado. El espacio es inmensamente grande y las empresas ponen sus dispositivos en  diferentes tipos de órbitas. En esta página veremos cuáles son los diferentes tipos de órbitas de satélites artificiales, para ver qué diferencias hay entre ellas.

¿Qué es una órbita?

Antes de ver los tipos de órbitas deberíamos saber qué es una órbita. Hay varias definiciones, pero para entenderlo podríamos definirlo como la trayectoria que recorre un objeto en el espacio a causa de la acción gravitatoria que ejerce otro objeto. En otras palabras, es la curva descrita por un cuerpo que se mueve en torno a otro debido a la acción gravitacional.

¿Quién "descubrió" las órbitas?

El matemático alemán Johannes Kepler (1571 – 1630) fue quien postuló las tres leyes del movimiento planetario, anunciando que las órbitas de los planetas del sistema solar no son circulares, sino elípticas. También se dio cuenta que la velocidad orbital de los planetas no es constante, sino que varía dependiendo de la distancia entre el planeta y el Sol. Y su tercera ley fue encontrar una relación universal entre las órbitas de todos los planetas alrededor del Sol.

Tipos de órbitas de satélites espaciales

Se pueden clasificar los tipos de órbitas de varias formas, por cuerpo central, inclinación, excentricidad, dirección o sincronicidad. Nosotros vamos a centrarnos según la altitud, que es la manera más común para definir las órbitas de los satélites espaciales. Todas estás órbitas se encuentran dentro de la familia de las órbitas geocéntricas, ya que todos estos satélites orbitan alrededor de la Tierra.

Tipos de órbitas según altitud

Órbita terrestre baja (OTB)

Esta órbita, conocida en inglés como «LEO» («Low Earth Orbit»), es circular (o elíptica) y se encuentra a una altitud de entre 200 km y 2.000 km. El periodo orbital, dependiendo de la altitud, varía entre 88 min y 127 min, respectivamente. La velocidad de los satélites situados en ella es de unos 27.000 km/h y realizan entre 12 y 16 vueltas terrestres por día. Por este motivo, los satélites en OTB experimentan de 12 a 16 periodos de luz solar y noche en 24 h y el tiempo máximo en que un satélite está por encima del horizonte local para un observador terrestre es de hasta 20 min. Este tiempo se utiliza para transferir los datos e imágenes a las estaciones terrenas. 

Los satélites pueden tener órbitas inclinadas de 0° a 90º en comparación al plano ecuatorial y éstos se ven afectados por una resistencia atmosférica que, aunque mínima, hace que la órbita se deteriore gradualmente y su permanencia en el espacio se vea limitada. De todos modos, un cuerpo en una órbita por encima de los 1.000 km de altitud tardará siglos en reingresar, si ningún otro factor lo influye.

Órbita Polar

Tipo de órbita terrestre baja en la cual los satélites pasan aproximadamente por encima de los polos del planeta. La inclinación es de 90º (aunque también se acepta como Polar una desviación de 20 a 30 grados). Un solo satélite en esta órbita podría proporcionar cobertura a todo el globo terrestre, aunque habría largos periodos durante los cuales el satélite estaría fuera de la vista de una estación terrena en particular.

Órbita sincrónica al Sol (OSS)

También conocida como órbita heliosíncrona, o «SSO» («Sun Synchronous Orbit») en inglés, es un tipo de órbita polar. Los objetos en esta órbita están sincronizados con el Sol, por este motivo pasan sobre una región de la Tierra a la misma hora local todos los días. Es muy útil para satélites de meteorología, telescopios y sensores remotos, ya que consiguen una buena iluminación solar debido a su posición. Suelen encontrarse entre 600 km y 800 km.

Órbita terrestre media (OTM)

También conocida en inglés como «MEO» (Medium Earth Orbit ), se encuentra entre 2.000 km –cota superior de las OTB– y 35.786 km –OGE– de altitud. Los satélites que orbitan en esta zona son utilizados mayoritariamente para posicionamiento geográfico, como el GPS, Galileo y GLONASS. La altitud más usada es 20.200 km, con un periodo orbital de 12 h. Los satélites en esta órbita son perturbados por la presión de la radiación solar.

Órbita de transferencia geosíncrona (OTG)

Conocida igualmente como órbita de transferencia geoestacionaria, y en inglés como «GTO» («Geosynchronous Transfer Orbit»), se utiliza para ayudar a poner los satélites en órbitas OGS: es decir, se usa para maniobrar. Conceptualmente, se busca que con la menor cantidad de energía necesaria sea posible colocar una nave en una órbita bastante elevada. La OTG es una órbita es muy elíptica, tiene su perigeo (punto más próximo a la Tierra) en una región OTB y su apogeo (extremo más alejado de la Tierra) toca la órbita OGS. Típicamente, un satélite pasa de una OTG a OGS por el impulso de sus propios motores.

Órbita geosíncrona (OGS)

Ésta, conocida en inglés como «GSO» («Geosynchronous Orbit») se encuentra a 35.786 km de altitud. Los satélites ideales para esta zona son los destinados a telecomunicaciones, ya que el periodo orbital del satélite es el mismo que el de rotación de la Tierra y es más difícil que pierdan la señal.

Órbita geoestacionaria (OGE)

Es un tipo de órbita geosíncrona, conocida como «GEO» («Geosynchronous Equatorial Orbit») en inglés, y su principal característica es que es una órbita circular con inclinación 0º, es decir, la posición del satélite se mantiene siempre en el ecuador del plano celeste. Además, como hemos dicho, sigue la rotación de la Tierra. Los objetos en esta órbita los percibimos como puntos fijos en el cielo. La gran mayoría de satélites de comunicaciones están situados en esta zona.

Órbita elíptica y/o inclinada

Algunas órbitas geosíncronas pueden tener cierta inclinación o excentricidad. Si observamos un satélite desde una estación fija, la inclinación el da un ángulo a la órbita respecto del ecuador y parece oscilar de Norte a Sur, mientras que la excentricidad provoca que la órbita sea elíptica y oscile de Este a Oeste. Si fusionamos ambos movimientos forman un analema. Los satélites de estas órbitas deben ser rastreados por estaciones terrestres orientables, a diferencia de los satélites en órbita OGE.

Órbita terrestre alta (OTA)

En este caso la órbita («High Earth Orbit», en inglés) se encuentra a un nivel superior a los 35.786 km de altitud. Los periodos orbitales de aquí son superiores a las 24 horas. Por este motivo, los satélites situados en esta zona tienen un movimiento aparente retrógrado. Como su velocidad es inferior a la de la rotación de la Tierra, visualmente el satélite se mueve en dirección contraria al común de los objetos en el cielo.

Otros tipos de órbitas

Órbita altamente elíptica (OAE)

Conocida en inglés como «HEO» («Highly Elliptical Orbit») –no pertenece a la clasificación– mencionada anteriormente. Se ha añadido a este listado porque es una órbita muy utilizada en el lanzamiento de satélites, pero en este caso el criterio de clasificación alude a la excentricidad, no a la altura. Estas órbitas tienen una alta excentricidad y son muy útiles para colocar en ellas satélites de comunicaciones, porque al ser órbitas inclinadas tan alargadas permiten ofrecer largos tiempos de permanencia mientras se acerca y se aleja del apogeo. De esta manera se pueden cubrir altas latitudes del planeta, cosa que las órbitas OGE no pueden lograr dada su posición.

Órbita Mólniya

Es un tipo de órbita muy elíptica con una inclinación de 63,4° y un periodo orbital de unas 12 horas. Esta órbita tiene un largo tiempo de permanencia en el hemisferio que interesa cubrir mientras que en el otro está muy poco rato. Normalmente suelen cubrir el hemisferio Norte. Tienen la misma función que las órbitas OGE, pero a altas latitudes, y se utilizan para satélites de comunicaciones, militares, de clima, entre otros.

Órbita Tundra

Es un tipo de órbita muy elíptica con una inclinacion de 63,4° y un periodo orbital de 24 horas. Un satélite en esta órbita permanece mucho tiempo sobre un área elegida de la Tierra, se conoce como punto de apogeo de permanencia, y por este motivo son muy útiles para satélites de telecomunicaciones. Si nos fijamos en su trayectoria desde la Tierra veríamos la figura de un 8 cerrado con un bucle más pequeño en el hemisferio Norte o Sur.

Representación a escala de la altitud de los tipos de órbitas

Tipos de órbitas de satélites