Órbita de Molniya

Órbita de Molniya

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La órbita Molniya es un tipo de órbita muy elíptica con una inclinación de 63,4º y un periodo orbital de unas 12 horas. Un satélite situado en esta órbita se pasa la mayor parte del tiempo sobre una determinada área de la Tierra, fenómeno conocido como "pozo del apogeo". Éste tipo de órbitas reciben su nombre de la serie de satélites de comunicaciones ruso-soviéticos Molniya, operativos en la década de 1960. Las órbitas Molniya no están limitadas a la Tierra, sino a cualquier cuerpo celeste con forma de geoide; dicha forma geodésica da lugar a variaciones seculares en la longitud del nodo ascendente y el argumento del perigeo.

Propiedades

Para apogeos estacionarios, el periodo orbital debe dividir 24 horas en partes iguales. Un periodo orbital de 12 horas da dos apogeos (es decir, cuando el satélite llega al apogeo está siempre sobre uno de los dos puntos fijos en la Tierra) y dos perigeos; un periodo orbital de 6 horas dará lugar a cuatro perigeos y cuatro apogeos.

La gran inclinación orbital permite que el apogeo se sitúe cerca del polo norte o sur (los rusos, canadienses o suecos procurarán que el apogeo caiga cerca del Polo Norte), lugar donde la cobertura de un satélite geoestacionario es pobre o inexistente. En general, la desviación de la esfericidad terrestre perturba el argumento del perigeo, de forma que aunque éste se situe cerca de un polo, se estará moviendo lentamente a menos que se corrija la órbita del satélite con los correspondientes encendidos. Para evitar este gasto de combustible, la órbita Molniya usa una inclinación de 63,4º, ángulo en el cual la perturbación es nula.

Uso en satélites de comunicaciones

La órbita Molniya permite una cobertura completa de las regiones polares usando una constelación de 3 satélites. Con los satélites equidistantes, en cualquier momento al menos un satélite se encontrará sobre cualquier región, con al menos un satélite cerca del apogeo y otro pasando por el perigeo. El primer satélite que usó esta órbita fue el Molniya 1-01, lanzado el 23 de agosto de 1965.

El inconveniente principal de este sistema es que exige dos antenas de rastreo en las estaciones de tierra: la distancia entre la estación y el satélite cambia continuamente, por lo que la potencia recibida (y la frecuencia en recepción, debido al efecto Doppler) varían. Esto exige una programación previa que permita comunicar simultáneamente a las estaciones de tierra cuando deben cambiar de satélite. Además, dado que la altitud del satélite varía, el haz de cobertura también es variable. Los satélites Molniya llevan una antena de rastreo que debe permanecer orientada hacia las estaciones de tierra operativas.

Algunos satélites estadounidenses han usado órbitas Molniya, como el conjunto de satélites "Satellite Data System".

Otros usos

Una órbita Molniya no es adecuada para naves tripuladas, al atravesar los cinturones de Van Allen en cada órbita.

De acuerdo con algunas fuentes, el Sistema de Bombardeo Orbital Fraccional soviético funcionaba imitando un satélite en órbita Molniya. Los satélites Jumpseat, usados por la inteligencia militar estadounidense, junto con sus sucesores llamados Trumpet, usaron también órbitas Molniya.

Derivación

Para asegurarse de que la posición del apogeo no se veía afectada por las perturbaciones orbitales, se eligió una inclinación de 63,4º. Como resultado, el argumento del perigeo permanece casi constante durante largos periodos de tiempo.

La desviación diaria del argumento del perigeo se rige por:

$\Delta \omega_{diario} = 4.98^\circ \left( {\frac{{R_{E} }}{a}} \right)^{\frac{7}{2}} \frac{{5\cos ^2 i - 1}}{{\left( {1 - \varepsilon ^2 } \right)^2 }}$

donde:

• $R_E\,$ es el radio terrestre,
• $a\,$ es la longitud del semieje mayor,
• $i\,$ es la inclinación, y
• $\varepsilon\,$ es la excentricidad orbital.

La ecuación se iguala a cero con una inclinación de 63,4 grados.

Algunos datos interesantes

El nombre "Molniya" viene de la palabra rusa para rayo. Es un nombre adecuado, ya que el paso por el perigeo es bastante rápido, hecho que se comprobó al hacer el seguimiento del primer satélite soviético Molniya.

Referencias

• Mecánica Orbital por Robert A. Braeunig
• El satélite Molniya-1 por Mark Wade de la Encyclopedia Astronautica
• Órbitas no geoestacionarias - Molniya, de la Universidad Politécnica de Valencia

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