Velocidade orbital e altitude

Autor: 
Gary Brown

Um foguete deve acelerar a pelo menos 40.320 km/h (25.039 milhas por hora) para escapar completamente da gravidade terrestre e entrar no espaço (para mais informações sobre velocidade de fuga, visite este artigo em kidsplanet.com - em inglês).

A velocidade de fuga da Terra é muito maior do que a requerida para se colocar um satélite em órbita. No caso dos satélites, o objeto não tem que escapar da gravidade da Terra, mas equilibrar-se com ela. Velocidade orbital é a velocidade necessária para alcançar o equilíbrio entre a atração da gravidade, ocorrida sobre o satélite, e a inércia do seu movimento (a tendência de continuar se movendo). Esta é de aproximadamente 27.359 km/h (17.000 milhas por hora) a uma altitude de 242 km (150 milhas). Sem gravidade, a inércia do satélite iria carregá-lo para fora, espaço afora. Mesmo com a gravidade, se um satélite viajar muito rápido, ele eventualmente irá escapar para longe. Por outro lado, se o satélite voar muito devagar, a gravidade irá puxá-lo de volta para a Terra. Na velocidade orbital correta, a gravidade equilibra exatamente a inércia do objeto, atraindo-o em direção ao centro da Terra somente o suficiente para manter a trajetória do satélite em curva, tal como a curvatura da Terra, em vez de seguir em linha reta (leia esta página mais informações sobre órbitas).

A velocidade orbital de um satélite depende da sua altitude em relação à Terra. Quanto mais próximo da Terra, mais rápida a velocidade orbital precisa ser. A uma altitude de 200 km (124 milhas), a velocidade orbital exigida está um pouco acima de 27.400 km/h (17.025 milhas por hora). Para manter uma órbita de 35.786 km (22.236 milhas) acima da Terra, um satélite deve orbitar a uma velocidade de aproximadamente 11.300 km/h (7.021 milhas por hora). A velocidade orbital e a distância permitem que o satélite complete uma revolução em 24 horas. Uma vez que a Terra também revoluciona uma vez a cada 24 horas, um satélite a 35.786 km de altitude permanece em um ponto fixo em relação à superfície da Terra. Em virtude de o satélite permanecer bem acima do mesmo ponto o tempo todo, este tipo de órbita é chamada "geoestacionária". Órbitas geoestacionárias são ideais para satélites meteorológicos e satélites de comunicações.

A lua tem uma altitude de aproximadamente 384.400 km (240.000 milhas), a uma velocidade de quase 3.700 km/h (2.300 milhas) e sua órbita leva 27,322 dias (observe que a velocidade orbital da lua é mais lenta porque ela está mais distante da Terra do que os satélites artificiais).

Em geral, quanto mais alta é a sua órbita, maior o tempo que um satélite pode permanecer em órbita. Em altitudes mais baixas, o satélite colide com vestígios da atmosfera da Terra, o que causa o arrasto. O arrasto faz com que a órbita decaia até que o satélite volte para dentro da atmosfera e queime. A altitudes maiores, onde o vácuo no espaço é quase total, quase não há arrasto, e o satélite pode ficar em órbita por séculos (como por exemplo, a lua).

Os satélites geralmente iniciam em uma órbita que é elíptica. A estação de controle em terra monitora pequenos foguetes a bordo para proporcionar a correção da direção. O objetivo é obter uma órbita o mais circular possível. Ao disparar um foguete quando a órbita está em seu apogeu (o ponto mais distante da Terra), e aplicando propulsão em direção da trajetória de vôo, o perigeu (ponto mais baixo a partir da Terra) move-se para fora. O resultado é uma órbita mais circular.