Comunicaciones por satélite: ¿Cuál es la diferencia entre LEO, MEO and GSO?

Últimamente hemos hablado mucho sobre la tecnología de comunicaciones terrestres. Se puede ver en nuestros artículos sobre la historia de la tecnología móvil o sobre las aplicaciones de 5G.

Sin embargo, no es el único tipo de tecnología de comunicaciones con la que trabajamos en Darwin. Nosotros habilitamos una conectividad segura aprovechando elementos de transmisión tanto terrestres como espaciales. Hoy hablaremos de los diferentes tipos de órbitas de satélites.

¿Cómo entran los satélites en órbita?

Los satélites son llevados al espacio por cohetes y desplegados a altas velocidades, viajando alrededor de la Tierra a miles de kilómetros por hora.  La fuerza gravitacional de la Tierra evita que el satélite se pierda por el espacio, y la velocidad del satélite evita que sea arrastrado hacia la superficie. Esta combinación hace que el satélite este en órbita, dando vueltas constantemente alrededor del planeta.

¿Qué es LEO?

Las siglas LEO (low Earth orbit) se refieren a “órbita terrestre baja”. Los satélites LEO orbitan a en una franja entre 160 km y 1.000 km de altura sobre la superficie del planeta, o entre 160 km y 2.000 km según otras referencias.

La fuerza gravitacional de la Tierra se vuelve más fuerte cuanto más cerca se esté. Debido a esto, los satélites LEO, al estar relativamente cerca de la Tierra, tienen que moverse muy rápido, para poder contrarrestar la gravedad.

Por ejemplo, la Estación Espacial Internacional (ISS), a una altitud relativamente baja de 400 km, se mueve aproximadamente a 27.600 km por hora y orbita la Tierra unas 16 veces al día. Los satélites geoestacionarios, a una altitud mucho mayor de 35.786 km, se mueven a menos de la mitad de esa velocidad: unos 11.000 km por hora.

¿Qué es MEO?

Las siglas MEO (medium Earth orbit) se refieren a “órbita terrestre media”, y hace referencia a los satélites que orbitan la Tierra entre los niveles LEO y GSO. Al no haber un acuerdo sobre si LEO termina en 1.000 o 2.000 km, se puede considerar que algunos satélites están en LEO o MEO, según la definición que se utilice.

¿Qué es GSO? ¿Cuál es la diferencia entre GSO y GEO?

Seguramente haya oído hablar de satélites GSO y GEO en contextos similares. Estos términos se superponen, pero no son idénticos.

Las siglas GSO (geosynchronous orbit) se refieren a “órbita geosincrónica”, esto quiere decir que, la órbita del satélite está sincronizada con la rotación de la Tierra. En otras palabras, la Tierra tarda un día en completar una vuelta, al igual que el satélite OSG que tarda un día en completar una órbita a la Tierra.

Las siglas GEO (geostationary equatorial orbit) se refieren a “órbita ecuatorial geoestacionaria”. Este es un tipo de satélite GSO que sigue el ecuador, viajando en la dirección de rotación de la Tierra. Los satélites en GEO siempre parecen estar en el mismo lugar en relación con la Tierra, por ejemplo, a medida que la Tierra gira, un satélite GEO sobre Brasil seguirá moviéndose, por lo que permanecerá sobre Brasil.

Todos los satélites GSO (incluidos los satélites GEO) se encuentran aproximadamente a 35.786 km sobre la Tierra: la única altitud a la que se puede mantener la órbita geosincrónica.

¿Hay satélites HEO?

Teniendo en cuenta que existen satélites de órbita baja y media, es de esperar que habrá un satélite de órbita alta, o HEO.

El acrónimo HEO a veces se usa para satélites, pero no significa “órbita terrestre alta”. HEO es la abreviatura para “órbita altamente elíptica”, quiere decir, órbitas en las que, en lugar de permanecer en todo momento más o menos a la misma altura sobre la Tierra, el satélite está más cerca del planeta en algunos puntos de su órbita que en otros.

Los satélites con órbitas elípticas pasan más tiempo sobre algunas zonas del planeta que sobre otras, lo que resulta útil para las comunicaciones.

¿Cuáles son las diferencias prácticas entre LEO, MEO y GSO?

La altitud de un satélite puede afectar en varios aspectos. Por ejemplo:

  • Coste de lanzamiento. Viajar a mayores altitudes requiere cohetes más potentes y caros, y más combustible, por lo que, los satélites de baja altitud son más baratos de lanzar. Este ahorro puede darse varias veces; por ejemplo, la órbita baja de la ISS hace que cada vez que se envía una nave de suministros el coste sea menor.
  • Coste del satélite. Los satélites de baja altitud suelen ser más pequeños y menos potentes, y por lo tanto más baratos, ya que no tienen que transmitir señales tan lejos como lo hacen los satélites de gran altitud.
  • Función. Algunas órbitas son más útiles que otras dependiendo del propósito del satélite. Por ejemplo, los satélites diseñados para observar o fotografiar la Tierra suelen estar en órbitas relativamente bajas.
  • Capacidad para ofrecer una cobertura consistente o amplia. Debido a que tienen que moverse rápido, un satélite LEO no permanece en una ubicación específica mucho tiempo, por lo que se necesitarían varios satélites para poder ofrecer una cobertura segura en esa ubicación. Los satélites GEO permanecen en la misma posición, y su gran altitud hace que puedan cubrir un área mayor, pero solo pueden colocarse sobre el ecuador. Cuanto más lejos esté del ecuador, menos útiles serán los satélites GEO.
  • Latencia. Las señales tienen que viajar hacia y desde satélites, por tanto, una persona que se conecta a un satélite a gran altitud puede notar retrasos un poco más prolongados en la recuperación de información.
  • Deterioro orbital. Los satélites en órbita baja pueden encontrar resistencia atmosférica, ralentizándolos y permitiendo que la gravedad los acerque a la Tierra. Cuanto más bajos estén, mayor es la resistencia y más rápido decae su órbita. Esto significa que los satélites LEO suelen tener que reiniciarse, usando sus propios motores u otra nave espacial para restaurar su velocidad y la altitud, o reemplazarse por otro. Las dos opciones son caras. En 2010, Ad Astra Rocket Company estimó que mantener la ISS en una órbita estable, requiere múltiples reinicios al año con un coste anual de $ 210 millones.
  • Número máximo de satélites. El número de satélites GEO que pueden orbitar a la vez tiene un límite, ya que están a una altura específica (35.786 km) y necesitan recorrer una ruta específica (el ecuador). En el artículo publicado en el año 2000 en la revista “Berkeley Technology Law Journal”, de Lawrence D Roberts y titulado “A Lost Connection”, su autor estima que el ecuador solo puede albergar hasta 1.800 satélites GEO, y que muchas de esas 1.800 posibles posiciones no serían útiles. Actualmente, hay más de 500 satélites GEO activos.

Según la UCS, actualmente hay más de 3.000 satélites operativos orbitando. Se han hecho grandes avances desde que la Unión Soviética lanzó el primer satélite artificial, Sputnik 1, en 1957. En las siguientes publicaciones, veremos con más detalle para qué se utilizan realmente estos satélites.

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