a partir de la década de 1950 con los programas Sputnik, Vostok y Mercury, los seres humanos comenzaron a «deslizar los lazos hoscos de la Tierra». Y por un tiempo, todas nuestras misiones fueron lo que se conoce como órbita terrestre baja (LEO). Con el tiempo, con las misiones Apolo y las misiones en el espacio profundo que involucran naves espaciales robóticas (como las misiones Voyager), comenzamos a aventurarnos más allá, llegando a la Luna y otros planetas del Sistema Solar.
pero en general, la gran mayoría de las misiones al espacio a lo largo de los años, ya sean tripuladas o no tripuladas, han sido en órbita terrestre baja., Es aquí donde reside la vasta gama de comunicaciones, navegación y satélites militares de la Tierra. Y es aquí donde la Estación Espacial Internacional (ISS) lleva a cabo sus operaciones, que es también donde la mayoría de las misiones tripuladas hoy en día van. Entonces, ¿qué es LEO y por qué estamos tan decididos a enviar cosas allí?
definición:
técnicamente, los objetos en órbita terrestre baja se encuentran a una altitud de entre 160 y 2.000 km (99 a 1.200 Millas) sobre la superficie terrestre., Cualquier objeto por debajo de esta altitud va a sufrir de decaimiento orbital y rápidamente descenderá a la atmósfera, ya sea quemándose o estrellándose en la superficie. Los objetos a esta altitud también tienen un período orbital (es decir, el tiempo que les llevará orbitar la Tierra una vez) de entre 88 y 127 minutos.
Los objetos que se encuentran en una órbita terrestre baja están sujetos a la resistencia atmosférica ya que todavía están dentro de las capas superiores de la atmósfera de la tierra, específicamente la termosfera (80-500 km; 50 – 310 mi), la theremopausa (500-1000 km; 310-620 mi), y la exosfera (1000 km; 620 mi, y más allá). Cuanto mayor sea la órbita del objeto, menor será la densidad 1atmosférica y la resistencia.,
sin embargo, más allá de 1000 km (620 mi), los objetos estarán sujetos a los cinturones de radiación de Van Allen de la Tierra, una zona de partículas cargadas que se extiende a una distancia de 60,000 km de la superficie de la Tierra. En estos cinturones, el viento solar y los rayos cósmicos han sido atrapados por el campo magnético de la Tierra, lo que lleva a diferentes niveles de radiación. Por lo tanto, las misiones a LEO apuntan a actitudes entre 160 y 1000 km (99 A 620 millas).
características:
dentro de la termosfera, la termopausa y la exosfera, las condiciones atmosféricas varían., Por ejemplo, la parte inferior de la termosfera (de 80 a 550 kilómetros; 50 a 342 millas) contiene la ionosfera, que se llama así porque es aquí en la atmósfera donde las partículas son ionizadas por la radiación solar. Como resultado, cualquier nave espacial que orbite dentro de esta parte de la atmósfera debe ser capaz de soportar los niveles de radiación UV y de iones duros.
Las temperaturas en esta región también aumentan con la altura, lo que se debe a la densidad extremadamente baja de sus moléculas., Así, mientras que las temperaturas en la termosfera pueden elevarse hasta 1500 °C (2700 °F), el espaciamiento de las moléculas de gas significa que no se sentiría caliente para un humano que estuviera en contacto directo con el aire. También es a esta altitud que se conocen los fenómenos conocidos como Aurora boreal y Aurara Australis.
la Exosfera, que es la capa más externa de la atmósfera de la Tierra, se extiende desde la exobase y se fusiona con el vacío del espacio exterior, donde no hay atmósfera., Esta capa se compone principalmente de densidades extremadamente bajas de hidrógeno, helio y varias moléculas más pesadas, incluyendo nitrógeno, oxígeno y dióxido de carbono (que están más cerca de la exobase).
para mantener una órbita terrestre baja, un objeto debe tener una velocidad orbital suficiente. Para objetos a una altitud de 150 km o más, se debe mantener una velocidad orbital de 7,8 km (4,84 millas) por segundo (28.130 km/h; 17.480 mph). Esto es ligeramente menor que la velocidad de escape necesaria para entrar en órbita, que es de 11,3 kilómetros (7 millas) por segundo (40.680 km/h; 25.277 mph).,
a pesar del hecho de que la atracción de la gravedad en LEO no es significativamente menor que en la superficie de la Tierra (aproximadamente 90%), las personas y los objetos en órbita están en un estado constante de caída libre, lo que crea la sensación de ingravidez.
usos de LEO:
en esta historia de la exploración espacial, la gran mayoría de las misiones humanas han sido en órbita terrestre baja. La Estación Espacial Internacional también orbita en LEO, entre una altitud de 320 y 380 km (200 y 240 millas). Y LEO es donde se despliegan y mantienen la mayoría de los satélites artificiales., Las razones de esto son bastante simples.
por un lado, el despliegue de cohetes y lanzaderas espaciales a altitudes superiores a 1000 km (610 millas) requeriría significativamente más combustible. Y dentro de LEO, los satélites de comunicaciones y navegación, así como las misiones espaciales, experimentan un alto ancho de banda y un bajo retraso de comunicación (aka. latencia).
para los satélites de observación de la Tierra y espías, LEO sigue siendo lo suficientemente bajo como para obtener una buena visión de la superficie de la Tierra y resolver objetos grandes y patrones climáticos en la superficie., La altitud también permite períodos orbitales rápidos (de poco más de una hora a dos horas de duración), lo que les permite ver la misma región en la superficie varias veces en un solo día.
y, por supuesto, a altitudes entre 160 y 1000 km de la superficie de la Tierra, los objetos no están sujetos a la intensa radiación de los cinturones de Van Allen. En resumen, LEO es el lugar más simple, más barato y más seguro para el despliegue de satélites, estaciones espaciales y misiones espaciales tripuladas.,
problemas con los desechos espaciales:
debido a su popularidad como destino de satélites y misiones espaciales, y al aumento de los lanzamientos espaciales en los últimos decenios, la órbita terrestre baja también está cada vez más congestionada con desechos espaciales. Esto toma la forma de etapas de cohetes desechadas, satélites que no funcionan y desechos creados por colisiones entre grandes piezas de desechos.
La existencia de este campo de escombros en LEO ha provocado una creciente preocupación en los últimos años, ya que las colisiones a altas velocidades puede ser catastrófico para las misiones espaciales., Y con cada colisión, se crean desechos adicionales, creando un ciclo destructivo conocido como el efecto Kessler, que lleva el nombre del científico de la NASA Donald J. Kessler, quien lo propuso por primera vez en 1978.
en 2013, la NASA estimó que puede haber tanto como 21,000 bits de basura más grandes que 10 cm, 500,000 partículas entre 1 y 10 cm, y más de 100 millones más pequeños que 1 cm. En consecuencia, en los últimos decenios se han adoptado numerosas medidas para vigilar, prevenir y mitigar las colisiones y los desechos espaciales.,
por ejemplo, en 1995, la NASA se convirtió en el primer organismo espacial del mundo en publicar un conjunto de directrices amplias sobre la forma de mitigar los desechos orbitales. En 1997, el Gobierno de los Estados Unidos respondió elaborando las prácticas normalizadas de reducción de desechos orbitales, basadas en las directrices de la NASA.
la NASA también ha establecido la Oficina del Programa de desechos orbitales, que se coordina con otros departamentos federales para vigilar los desechos espaciales y hacer frente a las perturbaciones causadas por colisiones., In addition, the US Space Surveillance Network currently monitors some 8,000 orbiting objects that are considered collision hazards, and provides a continuous flow of orbit data to various agencies.
la Oficina de desechos espaciales de la Agencia Espacial Europea (ESA) también mantiene la base de datos y el sistema de información de caracterización de objetos en el espacio (DISCOS), que proporciona información sobre los detalles del lanzamiento, los historiales orbitales, las propiedades físicas y las descripciones de las misiones de todos los objetos que actualmente está siguiendo la ESA., Esta base de datos es reconocida internacionalmente y es utilizada por casi 40 agencias, organizaciones y empresas de todo el mundo.
durante más de 70 años, la órbita terrestre baja ha sido el patio de recreo de la capacidad espacial humana. En ocasiones, nos hemos aventurado más allá del patio de recreo y más lejos en el sistema Solar (e incluso más allá). En las próximas décadas, se espera que tenga lugar mucha más actividad en LEO, que incluye el despliegue de más satélites, cubesats, operaciones continuas a bordo de la ISS e incluso turismo aeroespacial.,
no hace falta decir que este aumento en la actividad requerirá que hagamos algo con toda la basura que impregna los carriles espaciales. Con más agencias espaciales, compañías aeroespaciales privadas y otros participantes que buscan aprovechar LEO, será necesario llevar a cabo una limpieza seria. Y seguramente será necesario desarrollar algunos protocolos adicionales para asegurarse de que se mantenga limpio.
hemos escrito muchos artículos interesantes sobre orbitar la tierra aquí en Universe Today. ¿Cuál es la órbita de la Tierra?, ¿Qué tan alto es el espacio?, ¿Cuántos satélites hay en el espacio?,, Las luces del Norte y del Sur – ¿qué es una Aurora? ¿y qué es la Estación Espacial Internacional?
si desea obtener más información sobre la órbita terrestre baja, consulte los tipos de órbita en el Sitio Web de la Agencia Espacial Europea. Además, aquí hay un enlace al artículo de la NASA sobre la órbita terrestre baja.
También hemos grabado un episodio entero de Astronomy Cast sobre cómo moverse por el Sistema Solar. Escuche aquí, Episodio 84: moverse por el Sistema Solar.