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órbita terrestre baja

Una vista desde la Estación Espacial Internacional , en una órbita terrestre baja (LEO) a unos 400 km (250 mi) , con un resplandor amarillo verdoso visible en el horizonte de la...

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Una vista desde la Estación Espacial Internacional , en una órbita terrestre baja (LEO) a unos 400 km (250 mi) , con un resplandor amarillo verdoso visible en el horizonte de la Tierra , donde aproximadamente a una altitud de 100 km (62 mi) se encuentra el límite entre la Tierra y el espacio exterior y las velocidades de vuelo alcanzan velocidades orbitales.    

Una órbita terrestre baja ( LEO ) es una órbita alrededor de la Tierra con un período de 128 minutos o menos (lo que hace al menos 11,25 órbitas por día) y una excentricidad menor a 0,25. [ 1 ] La mayoría de los objetos artificiales en el espacio exterior están en LEO, alcanzando su máximo número a una altitud de alrededor de 800 km (500 mi) , [ 2 ] mientras que los más lejanos en LEO, antes de la órbita terrestre media (MEO), tienen una altitud de 2000 kilómetros, aproximadamente un tercio del radio de la Tierra y cerca del comienzo del cinturón de radiación interior de Van Allen .  

El término región LEO se utiliza para referirse al área del espacio por debajo de una altitud de 2000 km (1200 millas) (aproximadamente un tercio del radio de la Tierra). [ 3 ] Los objetos en órbitas que pasan por esta zona, incluso si tienen un apogeo más alejado o son suborbitales , se rastrean cuidadosamente ya que representan un riesgo de colisión para los numerosos satélites LEO.  

Los únicos vuelos espaciales tripulados más allá de la órbita terrestre baja (LEO) fueron las misiones lunares del programa Apolo entre 1968 y 1972 y el sobrevuelo lunar Artemis II en 2026. [ 4 ] Todas las estaciones espaciales a partir de 2026han operado en órbitas geocéntricas dentro de la órbita terrestre baja.

Características definitorias

Una amplia variedad de fuentes [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] definen LEO en términos de altitud . La altitud de un objeto en una órbita elíptica puede variar significativamente a lo largo de la órbita. Incluso para órbitas circulares , la altitud sobre el suelo puede variar hasta en 30 km (19 mi) (especialmente para órbitas polares ) debido al achatamiento de la figura esferoidal de la Tierra y la topografía local . Si bien las definiciones basadas en la altitud son inherentemente ambiguas, la mayoría de ellas caen dentro del rango especificado por un período orbital de 128 minutos porque, según la tercera ley de Kepler , esto corresponde a un semieje mayor de 8413 km (5228 mi) . Para órbitas circulares, esto a su vez corresponde a una altitud de 2042 km (1269 mi) sobre el radio medio de la Tierra, lo cual es consistente con algunos de los límites superiores de altitud en algunas definiciones de LEO.      

La región LEO es definida por algunas fuentes como una región en el espacio que ocupan las órbitas LEO. [ 3 ] [ 8 ] [ 9 ] Algunas órbitas altamente elípticas pueden pasar por la región LEO cerca de su altitud más baja (o perigeo ) pero no están en una órbita LEO porque su altitud más alta (o apogeo) supera los 2000 km (1243 mi) . Los objetos suborbitales también pueden llegar a la región LEO pero no están en una órbita LEO porque reingresan a la atmósfera . La distinción entre órbitas LEO y la región LEO es especialmente importante para el análisis de posibles colisiones entre objetos que pueden no estar en LEO pero que podrían colisionar con satélites o desechos en órbitas LEO.  

Características orbitales

La velocidad orbital media necesaria para mantener una órbita terrestre baja estable es de aproximadamente 7,8 km/s (4,8 mi/s) , lo que se traduce en 28.000 km/h (17.000 mph) . Sin embargo, esto depende de la altitud exacta de la órbita. Calculada para una órbita circular de 200 km (120 mi), la velocidad orbital es de 7,79 km/s (4,84 mi/s) , pero para una órbita más alta de 1.500 km (930 mi), la velocidad se reduce a 7,12 km/s (4,42 mi/s) . [ 10 ] El delta-v del vehículo de lanzamiento necesario para alcanzar la órbita terrestre baja comienza alrededor de 9,4 km/s (5,8 mi/s) .              

La fuerza de gravedad en la órbita terrestre baja (LEO) es solo ligeramente menor que en la superficie terrestre. Esto se debe a que la distancia a la LEO desde la superficie terrestre es mucho menor que el radio de la Tierra. Sin embargo, un objeto en órbita se encuentra en caída libre permanente alrededor de la Tierra, ya que en órbita la fuerza gravitatoria y la fuerza centrífuga se equilibran entre sí. [ a ] Como resultado, las naves espaciales en órbita permanecen en órbita, y las personas dentro o fuera de dichas naves experimentan continuamente la ingravidez .

Los objetos en órbita terrestre baja (LEO) orbitan la Tierra entre la parte más densa de la atmósfera y por debajo del cinturón de radiación interior de Van Allen . Experimentan la resistencia atmosférica de los gases de la termosfera (aproximadamente entre 80 y 600  km sobre la superficie) o de la exosfera (aproximadamente a 600 km o 400 millas o más), según la altura de la órbita. Los satélites en órbitas con altitudes inferiores a 300 km (190 millas) sufren una rápida disminución de su órbita debido a la resistencia atmosférica.    

Las órbitas terrestres bajas ecuatoriales ( ELEO ) son un subconjunto de las órbitas terrestres bajas (LEO). Estas órbitas, con baja inclinación orbital , permiten tiempos de revisita rápidos sobre ubicaciones de baja latitud en la Tierra. Las LEO ecuatoriales progradas también tienen menores requisitos de delta-v para el lanzamiento, ya que aprovechan la rotación de la Tierra. Otras órbitas LEO útiles, incluidas las órbitas polares y las órbitas heliosíncronas , tienen mayor inclinación respecto al ecuador y proporcionan cobertura para latitudes más altas en la Tierra. Algunos de los satélites de primera generación de Starlink utilizaron órbitas polares que proporcionan cobertura en todo el planeta. Las constelaciones Starlink posteriores orbitan con una menor inclinación y proporcionan mayor cobertura para áreas pobladas.

Las órbitas más altas incluyen la órbita terrestre media (MEO), a veces llamada órbita circular intermedia (ICO), y aún más arriba, la órbita geoestacionaria (GEO). Las órbitas más altas que la órbita baja pueden provocar fallas prematuras en los componentes electrónicos debido a la intensa radiación y la acumulación de carga.

En 2017, comenzaron a aparecer en los documentos regulatorios las " órbitas terrestres muy bajas " ( VLEO ) . Estas órbitas, por debajo de unos 450 km (280 millas) , requieren el uso de tecnologías novedosas para elevar la órbita , ya que operan en órbitas que normalmente decaerían demasiado pronto para ser económicamente útiles. [ 11 ] [ 12 ]  

Usar

Aproximadamente la mitad de una órbita de la Estación Espacial Internacional.

Una órbita terrestre baja requiere la menor cantidad de energía para la colocación de satélites. Proporciona un ancho de banda elevado y una baja latencia de comunicación . Los satélites y las estaciones espaciales en órbita terrestre baja son más accesibles para la tripulación y el mantenimiento.

Dado que se requiere menos energía para colocar un satélite en órbita terrestre baja (LEO) y que un satélite en esta órbita necesita amplificadores menos potentes para una transmisión exitosa, la LEO se utiliza para muchas aplicaciones de comunicación, como el sistema telefónico Iridium . Algunos satélites de comunicaciones utilizan órbitas geoestacionarias mucho más altas y se mueven a la misma velocidad angular que la Tierra para parecer inmóviles sobre una ubicación en el planeta.

Desventajas

A diferencia de los satélites geoestacionarios , los satélites en órbita baja tienen un campo de visión reducido y solo pueden observar y comunicarse con una fracción de la Tierra a la vez. Esto significa que se requiere una amplia red (o constelación ) de satélites para proporcionar una cobertura continua.

Los satélites que orbitan a menor altitud se encuentran en la atmósfera y sufren una rápida degradación orbital , lo que requiere un impulso periódico para mantener órbitas estables o el lanzamiento de satélites de reemplazo para aquellos que reingresan a la atmósfera. Los efectos de añadir tales cantidades de metales vaporizados a la estratosfera terrestre son potencialmente preocupantes, pero actualmente se desconocen. [ 13 ]

Ejemplos

Anterior

  • GOCE (2009-2013), una misión de gravimetría de la ESA , orbitó a unos 255 km (158 millas).

En la ficción

  • En la película 2001: Una odisea del espacio , la estación de tránsito de la Tierra ("Estación espacial V") "orbitaba a 300 km sobre la Tierra". [ 17 ]

desechos espaciales

El entorno LEO se está congestionando con desechos espaciales debido a la frecuencia de lanzamientos de objetos. [ 18 ] Esto ha generado una creciente preocupación en los últimos años, ya que las colisiones a velocidades orbitales pueden ser peligrosas o mortales. Las colisiones pueden producir desechos espaciales adicionales, creando un efecto dominó conocido como el síndrome de Kessler . El Programa de Desechos Orbitales de la NASA rastrea más de 25 000 objetos de más de 10 cm de diámetro en LEO, mientras que el número estimado entre 1 y 10 cm es de 500 000, y el número de partículas de más de 1 mm supera los 100 millones. [ 19 ] Las partículas viajan a velocidades de hasta 7,8 km/s (28 000 km/h; 17 500 mph) , por lo que incluso un pequeño impacto puede dañar gravemente una nave espacial. [ 20 ]   

La vida útil de los desechos espaciales puede variar enormemente dependiendo de su coeficiente balístico respectivo y, sobre todo, de su altitud orbital inicial. A altitudes orbitales más bajas, como 400 km, las naves espaciales pequeñas pueden desintegrarse en 5 años. Sin embargo, a altitudes superiores a 500 km, algunas naves espaciales tardarán más de 25 años en desorbitarse. [ 21 ] El fragmento de desechos espaciales más antiguo que se puede encontrar en LEO es el satélite Vanguard 1 y su cohete propulsor de tercera etapa. El satélite fue lanzado en 1958 y actualmente tiene un perigeo de 651 km y un apogeo de 4226 km [ 22 ] , lo que sitúa parte de su órbita dentro de la región superior de la órbita terrestre baja y se extiende hasta la órbita terrestre media . Actualmente se espera que permanezca en órbita durante 240 años. [ 23 ]

Véase también

Notas

  1. ↑ La "caída libre", por definición, requiere que la gravedad sea la única fuerza que actúa sobre el objeto. Esta definición se cumple incluso al caer alrededor de la Tierra, ya que la otra fuerza, la fuerza centrífuga , es una fuerza ficticia .

Referencias

  1. ↑ "Archivos del catálogo actual" . Archivado del original el 26 de junio de 2018. Consultado el 13 de julio de 2018. LEO: Movimiento medio > 11,25 y excentricidad < 0,25
  2. ↑ Muciaccia, Andrea (2021). Fragmentaciones en órbita terrestre baja: detección de eventos e identificación del cuerpo padre (Tesis). doi : 10.13140/RG.2.2.27621.52966 .
  3. 1 2 "Directrices de mitigación de desechos espaciales del IADC" (PDF) . COMITÉ DE COORDINACIÓN INTERINSTITUCIONAL DE DESECHOS ESPACIALES: Publicado por el Grupo Directivo y el Grupo de Trabajo 4. Septiembre de 2007. Archivado (PDF) del original el 17 de julio de 2018. Recuperado el 17 de julio de 2018. Región A, Órbita Terrestre Baja (o LEO): región esférica que se extiende desde la superficie de la Tierra hasta una altitud (Z) de 2000 km .
  4. ↑ "Artemis II" . NASA . 3 de abril de 2025. Consultado el 6 de agosto de 2025 .
  5. ↑ "Definición de ÓRBITA TERRESTRE BAJA" . Diccionario Merriam-Webster . Archivado del original el 8 de julio de 2018. Consultado el 8 de julio de 2018 .
  6. ↑ "Preguntas frecuentes" . FAA. Archivado del original el 2 de junio de 2020. Consultado el 14 de febrero de 2020. LEO se refiere a órbitas que suelen estar a menos de 2400 km (1491 millas) de altitud.
  7. ↑ Campbell, Ashley (10 de julio de 2015). "Glosario SCaN" . NASA. Archivado del original el 3 de agosto de 2020. Recuperado el 12 de julio de 2018. Órbita terrestre baja (LEO): Una órbita geocéntrica con una altitud mucho menor que el radio de la Tierra. Los satélites en esta órbita se encuentran entre 80 y 2000 kilómetros sobre la superficie terrestre.
  8. ↑ "¿Qué es una órbita?" . NASA . David Hitt : Servicios de Tecnología Educativa de la NASA, Alice Wesson : JPL, JD Harrington : HQ;, Larry Cooper : HQ;, Flint Wild : MSFC;, Ann Marie Trotta : HQ;, Diedra Williams : MSFC. 1 de junio de 2015. Archivado del original el 27 de marzo de 2018. Recuperado el 8 de julio de 2018. LEO son los primeros 100 a 200 millas (161 a 322 km) de espacio.        {{cite news}}: CS1 mantenimiento: otros ( enlace )
  9. ↑Steele, Dylan (3 May 2016). "A Researcher's Guide to: Space Environmental Effects". NASA. p. 7. Archived from the original on 17 November 2016. Retrieved 12 July 2018. the low-Earth orbit (LEO) environment, defined as 200–1,000 km above Earth's surface
  10. ↑"LEO parameters". www.spaceacademy.net.au. Archived from the original on 11 February 2016. Retrieved 12 June 2015.
  11. ↑Crisp, N. H.; Roberts, P. C. E.; Livadiotti, S.; Oiko, V. T. A.; Edmondson, S.; Haigh, S. J.; Huyton, C.; Sinpetru, L.; Smith, K. L.; Worrall, S. D.; Becedas, J. (August 2020). "The Benefits of Very Low Earth Orbit for Earth Observation Missions". Progress in Aerospace Sciences. 117 100619. arXiv:2007.07699. Bibcode:2020PrAeS.11700619C. doi:10.1016/j.paerosci.2020.100619. S2CID 220525689.
  12. ↑Messier, Doug (3 March 2017). "SpaceX Wants to Launch 12,000 Satellites". Parabolic Arc. Archived from the original on 22 January 2020. Retrieved 22 January 2018.
  13. ↑"Space Junk is Polluting Earth's Stratosphere with Vaporized Metal". Scientific American.
  14. ↑"Higher Altitude Improves Station's Fuel Economy". NASA. Archived from the original on 15 May 2015. Retrieved 12 February 2013.
  15. ↑Holli, Riebeek (4 September 2009). "NASA Earth Observatory". earthobservatory.nasa.gov. Archived from the original on 27 May 2018. Retrieved 28 November 2015.
  16. ↑"Japan's low altitude satellite Tsubame registered in Guinness World Records". The Japan Times. 30 December 2019. Retrieved 25 June 2024.
  17. ↑"Space station from 2001: A Space Odyssey".
  18. ↑ Oficina de las Naciones Unidas para Asuntos del Espacio Ultraterrestre (2010). «Directrices para la mitigación de desechos espaciales del Comité sobre la utilización del espacio ultraterrestre con fines pacíficos» . Comité Interinstitucional de Coordinación de Desechos Espaciales (CIID) . Consultado el 19 de octubre de 2021 .
  19. ↑ "ARES | Oficina del Programa de Desechos Orbitales | Preguntas frecuentes" . NASA.gov . Archivado del original el 2 de septiembre de 2022. Consultado el 2 de septiembre de 2022 .
  20. ↑ Garcia, Mark (13 de abril de 2015). "Basura espacial y naves espaciales tripuladas" . NASA.gov . Archivado del original el 8 de septiembre de 2022. Recuperado el 2 de septiembre de 2022 .
  21. ↑ "13.0 Sistemas de desorbitación - NASA" . Consultado el 23 de mayo de 2026 .
  22. ↑ "El trozo de basura espacial más antiguo que aún permanece en órbita" . Guinness World Records . Archivado del original el 18 de agosto de 2025. Consultado el 23 de mayo de 2026 .
  23. ↑ Publicado por Leonard David (4 de abril de 2025). «Vanguard 1 es el satélite más antiguo que orbita la Tierra. Los científicos quieren traerlo de vuelta a casa después de 67 años» . Espacio . Consultado el 23 de mayo de 2026 .

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