1. ¿Cómo puede un satélite parecer quieto si se mueve a unos 3 kilómetros por segundo?
Un satélite geoestacionario no está parado. Según la Agencia Espacial Europea (ESA), da una vuelta completa en 23 horas, 56 minutos y 4 segundos, que es lo que tarda la Tierra en girar una vez respecto a las estrellas. Además, gira en el mismo sentido que la Tierra, de oeste a este, y va a unos 3 kilómetros por segundo [1].
¿Por qué no son exactamente 24 horas? Porque la Tierra gira respecto a las estrellas un poco antes de que el Sol vuelva al mismo sitio del cielo; la diferencia es de unos 4 minutos.
Puedes comprobarla dividiendo la longitud de la órbita entre el tiempo que tarda en recorrerla, con una calculadora. La órbita está a unos 42.164 km del centro de la Tierra (35.786 km de altura más el radio terrestre, de unos 6.378 km en el ecuador). Un círculo de ese radio mide 2 × π × 42.164, es decir, unos 265.000 km. Si lo recorres en 86.164 segundos (el día medido con las estrellas), sale una velocidad de unos 3,07 km/s, que coincide con la cifra de la ESA. Es un cálculo propio con datos de esa fuente.
El satélite parece quieto por la misma razón por la que, en un carrusel, el caballito de al lado parece inmóvil para ti: los dos se mueven al mismo ritmo. Esa explicación es una imagen para entenderlo, no un dato de las fuentes.
Hasta aquí falta algo: si solo importara girar al mismo ritmo, el satélite podría quedarse sobre Madrid o sobre Ciudad de México. ¿Por qué no es así?
2. ¿Por qué el círculo del satélite tiene que estar centrado en el centro de la Tierra?
Lo que mantiene a un satélite en órbita es la gravedad de la Tierra, y la gravedad tira siempre hacia el centro del planeta. Por eso, en una órbita circular alrededor de la Tierra, el plano pasa por el centro del planeta. Esto no sale de una cita: es una consecuencia de cómo funciona la gravedad.
Ahora imagina un punto sobre Madrid, a unos 40° de latitud norte. Con la rotación de la Tierra, ese punto dibuja cada día un círculo paralelo al ecuador. Ese círculo está centrado en el eje de rotación, pero no en el centro de la Tierra. Un satélite que quisiera seguirlo necesitaría que la gravedad tirara hacia el centro de ese círculo menor, y no es así: la gravedad tira hacia el centro del planeta. Por eso un satélite no puede permanecer siempre sobre Madrid siguiendo ese círculo.
¿Qué círculo sí pasa por el centro de la Tierra y además gira a la vez que ella? De los círculos centrados en la Tierra, solo uno en el plano del ecuador puede ser geoestacionario, y debe tener el radio y el periodo adecuados. Si eliges un círculo inclinado, el satélite, aunque tarde lo mismo en dar la vuelta, se aleja de tu cielo hacia el norte y hacia el sur.
El escritor británico Arthur C. Clarke ya describió esta idea en 1945, en un artículo de la revista Wireless World: una órbita de 42.000 km de radio tiene un periodo de exactamente 24 horas, y un cuerpo en ella, «si su plano coincidiera con el del ecuador de la Tierra», giraría con ella y quedaría quieto sobre el mismo punto [2]. Clarke escribía sobre la idea de usar satélites para comunicaciones; no construyó ninguno, y las 24 horas de su texto son una cifra redonda.
La idea suena bien en el papel. Pero ¿qué se vería realmente si un satélite estuviera «casi» en el ecuador, pero inclinado?
3. ¿Qué pasa si el satélite está inclinado? El caso de Syncom 2
En 1963, Estados Unidos lanzó el Syncom 2 el 26 de julio, un satélite de comunicaciones cuyo periodo, descrito como de 24 horas, era cercano al de la Tierra. Fue el primer satélite geosíncrono, es decir, con el mismo periodo que el planeta [4]. Pero su órbita estaba inclinada 33° respecto al ecuador, así que no era geoestacionario [3].
Visto desde el suelo, un satélite así no se queda clavado: sube y baja en el cielo, como si oscilara cada día alrededor de un punto fijo [4]. La ficha del archivo de la NASA, que no pude abrir directamente, describe ese recorrido como un ocho alargado de hasta 33° hacia el norte y hacia el sur; esa descripción del ocho viene de segunda mano.
Por eso se distingue entre «geosíncrono» (mismo periodo que la Tierra) y «geoestacionario» (además, circular y justo sobre el ecuador) [4]. El Syncom 2 mostró la diferencia: tener un periodo cercano al de la Tierra no basta si la órbita no está en el plano del ecuador.
Entonces, ¿qué se consiguió cuando por fin un satélite entró en la órbita sobre el ecuador?
4. ¿Qué se logró al poner un satélite justo sobre el ecuador? Los Juegos de Tokio de 1964
El 19 de agosto de 1964, EE. UU. lanzó el Syncom 3, un satélite de comunicaciones geoestacionario. Se situó sobre el océano Pacífico, cerca de la línea internacional de cambio de fecha [5].
Ese otoño se celebraron en Tokio, la capital de Japón, los Juegos Olímpicos de 1964. Según Wikipedia, que cita un artículo de la revista TIME de aquel año, el Syncom 3 sirvió para transmitir los Juegos a Estados Unidos [5]. Es una referencia indirecta, por eso la afirmo con cautela: fue una transmisión hacia Estados Unidos, no necesariamente de todo el evento ni hacia otros países.
Fíjate en lo que dice el principio de 1945: con tres satélites repartidos de forma uniforme, Clarke calculó que se cubría todo el globo [2], y la ESA sigue diciendo hoy que tres satélites geoestacionarios cubren casi todo el planeta [1]. Pero «casi» importa, como veremos.
5. ¿Qué zonas de la Tierra no ve bien un satélite que está sobre el ecuador?
Desde un satélite sobre el ecuador, la Tierra se ve como un disco. Las zonas cercanas a los polos quedan en el borde y se ven muy de lado, aplastadas.
Se puede calcular hasta qué latitud se ve algo. La luz que llega al borde de la Tierra forma una línea tangente. Con la geometría, el coseno de esa latitud es el radio de la Tierra dividido por el radio de la órbita: 6.378 ÷ 42.164 ≈ 0,151, y eso da unos 81° de latitud, tanto al norte como al sur. Más cerca de los polos, el satélite queda por debajo del horizonte. Es un cálculo propio; no es una cifra de una fuente.
Por eso los polos se observan con otros satélites, que en lugar de quedarse sobre un punto dan vueltas pasando cerca de ellos. Cada tipo de órbita tiene sus ventajas: la del ecuador permite mirar siempre la misma región y la polar permite alcanzar las zonas que la otra ve mal. La ESA describe ambos tipos de órbita en su página sobre tipos de órbitas [1].
6. Cómo comprobar tú mismo por qué el borde de una esfera se ve aplastado
Necesitas una pelota (o una naranja) y un rotulador o marcador. Dibuja dos círculos del mismo tamaño: uno en el centro de lo que ves y otro cerca del borde superior. Colócala frente a ti y mira desde un poco lejos. El círculo del centro se ve redondo; el de arriba se verá más estrecho. Es lo que le pasa a un satélite sobre el ecuador cuando mira hacia las zonas polares.
Otra observación, esta vez en la calle: mira hacia dónde apuntan las antenas parabólicas de tu zona. Si estás en el hemisferio norte, casi todas apuntarán hacia el sur, hacia el ecuador, donde están los satélites. Pregúntate: si vivieras en Argentina o en Chile, ¿hacia dónde apuntarían?
Una pregunta para seguir investigando: si todos esos satélites están a la misma altura sobre el ecuador, ¿cómo se reparten el espacio? Aquí no la tratamos.