Cómo se ponen en órbita
Quizás la primera pregunta que hay que plantearse es cómo se ponen en órbita en primer lugar. Intentemos un experimento mental que fue sugerido por primera vez por el propio Sir Isaac Newton.
Imagina una montaña en la superficie de la Tierra que sea tan grande que su cima sobresalga por encima de la atmósfera terrestre (tendría que ser unas diez veces más alta que el Monte Everest). Supongamos que subes a la cima de esta montaña y lanzas una pelota de cricket horizontalmente hacia fuera. La pelota es arrastrada por la gravedad y cae al suelo siguiendo una trayectoria curva.
Supongamos que ahora te esfuerzas mucho más y la pelota viaja mucho más hacia el exterior antes de tocar el suelo.
Ahora reúnes todas tus fuerzas y consigues lanzar la pelota tan rápido que vuela hacia el exterior y, al caer, su trayectoria sigue la curvatura de la Tierra. La pelota sigue esta trayectoria de caída alrededor de la Tierra. De hecho, ¡tienes que agacharte cuando pasa por delante después de completar una órbita! Has conseguido poner la pelota en órbita alrededor de la Tierra de manera que ahora es un satélite terrestre.
Poner en órbita satélites
Poner en órbita satélites implica el mismo tipo de acciones e ideas. En primer lugar, el satélite se coloca sobre un enorme cohete que lo aleja de la Tierra y lo eleva a través de la atmósfera. Una vez que está a la altura requerida, se aplican empujes laterales del cohete con la fuerza justa para enviar el satélite a la órbita a la velocidad correcta.
Si el satélite se lanza demasiado lentamente, caerá a la Tierra porque la atracción centrípeta de la gravedad es demasiado grande. Si el satélite se lanza demasiado rápido se escapará de la órbita terrestre porque la atracción gravitatoria no es suficiente para proporcionar la fuerza centrípeta necesaria. Con la velocidad de lanzamiento correcta el satélite continúa en su órbita descendente alrededor de la Tierra.
Sólo se trata de fijar la velocidad horizontal del satélite de forma que la atracción gravitatoria de la Tierra (a la altura dada) lo arrastre en su trayectoria orbital.
Cuando se habla de satélites con alumnos es bastante probable que alguien plantee la (muy buena) pregunta:
Cas: Señorita, ¿qué mantiene al satélite en marcha?
La respuesta corta a la pregunta es:
Profesora: Nada lo mantiene en marcha, se mantiene por sí mismo.
Cuando el satélite es lanzado desde el cohete portador, un empuje del cohete actúa para lanzarlo en la dirección deseada a la velocidad prescrita. El punto crucial a entender aquí es que el satélite acelera sólo mientras el empuje del cohete está actuando. Una vez que el motor del cohete se apaga, el satélite continúa a la velocidad final alcanzada, sin acelerar ni frenar, y la atracción gravitatoria de la Tierra tira continuamente del satélite hacia dentro y a lo largo de su trayectoria orbital. En este sentido, el satélite sigue avanzando por sí mismo.
Si el satélite se moviera por el espacio vacío permanecería en su órbita para siempre, no habiendo fuerzas que actuaran para acelerarlo o frenarlo. En realidad, los satélites terrestres de órbita baja no se desplazan por el espacio vacío, por lo que experimentan una fuerza de resistencia o arrastre debido a la delgada atmósfera que encuentran. En tales circunstancias, se necesitan impulsos ocasionales de cohetes para mantener el movimiento del satélite, ya que de lo contrario caerá a la Tierra.