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Por qué es difícil predecir la reentrada

2022-07-31

Somos capaces de lograr hazañas como enviar sondas a otros planetas, pero si queremos calcular el tiempo de vuelo de un vehículo no propulsado en órbita baja, nos encontramos con una incertidumbre es comparable al propio tiempo de vuelo calculado. ¿Por qué sucede esto? ¡No será por falta de potencia de cálculo! Veremos que la causa está en los detalles de algo de lo que hay muy poquito en el espacio.

¿A qué altitud se produce la reentrada?

De forma arbitraria, se dice que la reentrada se produce al pasar la «frontera del espacio»: la línea de Kárman, es decir, 100 km de altitud sobre el nivel del mar. Sin duda, no tiene mucho sentido práctico hablar de órbitas por debajo de la línea de Kármán.

¿Por qué decaen las órbitas?

Si el universo consistiera en dos masas puntuales clásicas sujetas a la ley de gravitación universal en órbita mutua, el movimiento orbital se produciría a perpetuidad, sin pérdida de energía. En el mundo real, hay varias influencias adicionales que roban energía y hacen que las órbitas decaigan. Lo habitual es que, para objetos en órbita baja, la principal influencia sea la de la resistencia aerodinámica.

¿Resistencia aerodinámica en el vacío del espacio?

Aunque en muchas ocasiones podemos considerar que el espacio exterior es un vacío (¡no sería muy saludable salir afuera sin la protección de un traje espacial!), lo cierto es que hay materia que aunque está muy, muy enrarecida, existe.

La atmósfera terrestre, aunque puede parecer extremadamente tenue en órbita baja, es lo bastante densa como para que el tiempo de vuelo pueda reducirse a incluso meses si no se cuenta con un sistema de propulsión adecuado para el mantenimiento de la órbita. Poquito a poco, pero sin descanso, la resistencia aerodinámica le roba energía a la órbita y los cuerpos van bajando y bajando, con lo que acaba produciéndose la reentrada.

¿Por qué este decaimiento orbital se resiste a los cálculos precisos?

La resistencia aerodinámica es una perturbación pequeñita, fácil de tratar matemáticamente. Si tuviéramos modelos muy detallados y acertados de la tenue atmósfera en órbita baja, podríamos hacer predicciones excelentes. El gran problema es eso es algo con lo que todavía no contamos. La incertidumbre en nuestro modelado de las capas superiores de la atmósfera terrestre se traduce en incertidumbre en los cálculos de mecánica orbital hasta el punto de que a veces no se sabe si una misión va a durar tres meses o un año antes de producirse la reentrada.


Categorías: Aeroespacio

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