Mis conocimientos de mecánica orbital son muy limitados, pero según tengo entendido los satélites geoestacionarios se mantienen en su sitio al tener una velocidad orbital correspondiente al lugar sobre el que orbitan.
Así que mi intuición básica me dice que no es posible tener un satélite geoestacionario sobre los polos, ya que efectivamente están parados, y que yo sepa, un satélite debe mantener una cierta velocidad para no ser arrastrado por la gravedad.
¿Me estoy perdiendo algo?
Su comprensión es correcta.
No puede haber un satélite geoestacionario en los polos, básicamente porque tendría que estar en reposo, lo que no puede ocurrir ya que sería arrastrado por la gravedad terrestre y acabaría estrellándose contra la superficie.
De hecho, no puede haber un satélite geoestacionario en ningún otro lugar, excepto por encima de el ecuador (en una órbita ecuatorial). Esto es bastante fácil de demostrar.
Imagina que quieres un satélite directamente por encima de el lugar en el que te encuentras en este momento, digamos a 500 km de distancia. Ahora sabemos que la tierra está girando, por lo que el lugar a 500 km directamente por encima de ti también se moverá en un círculo. Este círculo tiene su centro en algún lugar del eje de rotación de la tierra (no necesariamente coincidiendo con el centro de la tierra).
Si quieres que tu satélite se mueva en esa trayectoria, requerirá una fuerza centrípeta que actúe continuamente hacia ese centro. Ahora bien, si un satélite está puramente bajo la influencia de la gravedad terrestre, hay una fuerza que actúa sobre él dirigida hacia el centro de la tierra. Ahora bien, si esta fuerza actuara como fuerza centrípeta para el movimiento que queremos para nuestro satélite, el centro de la órbita tendría que coincidir con el centro de la tierra, lo que nos lleva a que una órbita geoestacionaria tiene que ser necesariamente una órbita ecuatorial.
P.D. Siento no poder proporcionarle un diagrama en 3D, pero Wikipedia tiene un gran diagrama para una órbita geoestacionaria:
Has utilizado cetrífugo en la primera frase de tu penúltimo párrafo, donde supuse que querías decir centrípeto. También he añadido la imagen que creo que querías.
@ColinMcFaul, gracias no había visto ese error. En realidad quería otra imagen, una en la que el satélite no esté girando sobre un eje ecuatorial sino en otro lugar.
El respuesta aceptada por udiboy tiene toda la razón; sin embargo, teóricamente no es sólo la gravedad la que actúa sobre un satélite, sino también la ligera presión del Sol y de la Tierra. Dada una vela solar suficientemente ligera y grande (inverosímil al nivel tecnológico actual), es posible contrarrestar la aceleración debida a la gravedad y entrar en una órbita totalmente no kepleriana sobre uno de los polos. De este modo, el (mega) satélite permanecerá siempre iluminado.
Para la OSG desplazada en la figura anterior (cifras del libro de Vulpetti et al. de 2008, p.214):
Para poner las cosas en perspectiva, una vela perfectamente reflectante a 1 UA del Sol (es decir, cerca de la Tierra) obtiene $9 \frac{N}{km^2}$ de la presión solar (puny nueve Newtons por km2 de superficie).
El valor práctico de este satélite es limitado:
Referencias
Si bien los materiales de las velas solares del futuro cercano están muy lejos de lo que se necesitaría para mantener una presencia permanente sobre un polo, es plausible que se produzcan desviaciones de la órbita geosincrónica lo suficientemente grandes como para estacionar un anillo de satélites adicional al norte y al sur del ecuador. La posibilidad de colocar varios satélites en órbitas geosincrónicas sería una gran ventaja.
No estoy de acuerdo con la falta de practicidad. Cuanto más lejos lo pongas más fácil es hacerlo, puedes elegir hacer la tarea tan fácil como sea necesario. Por supuesto, esto hace que aumente el retraso de la velocidad de la luz, pero para una transmisión unidireccional (por ejemplo, las emisiones de televisión) eso no es importante. Estoy de acuerdo en que un satélite fallido se cae del cielo.
Como se ha señalado no se puede estar parado sin un vela solar o cohetes mágicos. La solución habitual a este problema son las órbitas con largos tiempos de suspensión a la vista de un polo, concretamente el Órbita de Molniya , comúnmente utilizado por los rusos con mucho territorio de alta latitud. Múltiples satélites Molniya pueden proporcionar una muy buena cobertura.
Para ampliar lo que otros han escrito, la belleza de un satalito en un _Órbita Clarke_ es que una vez que apuntas con tu receptor, éste puede quedarse quieto. Es ideal para las telecomunicaciones.
En cambio, un satélite en órbita polar pasará por toda la superficie de la Tierra en unas pocas órbitas. Va de polo a polo mientras la Tierra gira bajo él. Es ideal para los satélites espías y los estudios geológicos.
Esto amplía lo que otros han dicho, pero en realidad no responde a la pregunta formulada. Sería mejor como una edición de otra respuesta o un comentario.
Para que un satélite orbite alrededor de la Tierra, tenemos que garantizar lo siguiente (a) El plano orbital de los satélites debe pasar por el centro de la tierra (b) Debe tener suficiente fuerza centrípeta CPF, para continuar en su órbita sin ser arrastrado por la gravedad de la tierra (c) A una velocidad orbital constante, el satélite debe cubrir la misma longitud de pista por unidad de tiempo, si se traza sobre la superficie terrestre y todo esto es posible sólo si el satélite se coloca en una órbita exactamente sobre el espacio extendido sobre el ecuador.... y en ningún otro lugar.
Las órbitas geosíncronas... también tienen un tiempo sideral por órbita, pero no son estacionarias, sino que describen una trayectoria llamada "analema" igual a la figura de la longitud 8.////
I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.
