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jueves, mayo 19, 2011

Stargate Atlantis: Órbitas geoestacionarias

Hoy volvemos con Stargate. En este caso, con su spin-off Stargate Atlantis (se nota que las estoy viendo ahora ¿verdad?). En el episodio 8 de la 3ª temporada, los protagonistas conocen a la hermana del Dr. McKay y se la lleva a Atlantis para que les ayude con una idea para obtener energía de universos paralelos. No, tampoco en esta ocasión me voy a meter en esos fregados, sino que voy a comentar algo más mundano y sencillo.

Antes de iniciar el viaje, los protagonistas contemplan una bonita vista de la Tierra, desde el Daedalus (o Dédalo, depende de la traducción; la nave que usan para viajar, como alternativa al Stargate), y uno de ellos menciona que están en una órbita geoestacionaria alrededor de la Tierra. El problema es que, aún sin conocer en detalle a qué distancia se encuentra la nave de la superficie terrestre, es muy fácil darse cuenta de que eso no es posible.

Plano general de la coronel Carter, el doctor MkKay y su hermana, de espaldas a la cámara. Contemplan la Tierra a través de una gran ventana que ocupa gran parte del campo de visión. La parte de la Tierra que se ve, es casi plana, con un poco de curvatura. Se puede ver un borde azul que representa la atmósfera, y el espacio con estrellas.

¿Y por qué? En alguna ocasión he mencionado las órbitas geoestacionarias, pero sin entrar en demasiados detalles. ¿Qué es exactamente una órbita geoestacionaria? Pues buen, una órbita geoestacionaria, es una órbita en la que el objeto en cuestión (satélite, vehículo, lo que sea), se mantiene en todo momento sobre el mismo punto de la superficie terrestre. Es decir, para un observador en la Tierra, parecería estar fijo en el cielo, mientras que el Sol, la Luna y las estrellas, se mueven.

Para eso deben cumplirse varias condiciones. La más importante, y la relevante en este caso, es la altura de la órbita. Parece obvio que para que un cuerpo en órbita se mantenga sobre el mismo punto de la superficie terrestre, debe moverse alrededor de nuestro planeta a la misma velocidad que éste gira. Es decir, el periodo orbital debe ser igual al periodo de rotación terrestre (concretamente, al día sidéreo). Y el periodo orbital depende de la altura de la órbita.

La Tercera Ley de Kepler, nos dice que el cuadrado del perido orbital es directamente proporcional al cubo del semieje mayor de la órbita (las órbitas siguien trayectorias elípticas, y el semieje mayor es la distancia entre el centro y uno de los dos puntos más alejados del mismo). Eso quiere decir que cuanto más lejos esté un cuerpo en órbita del objeto orbitado, más tiempo tardará en dar una vuelta completa. Es decir, para un periodo orbital concreto, la altura de la órbita debe ser una específica.

En el caso que nos ocupa, para que el periodo orbital coincida con el periodo de rotación terrestre, la altura debe ser de unos 36.000 km aproximadamente. ¿Y cómo podemos saber si en la serie están a esa distancia? Bueno, pues recordando que el diámetro terrestre es de unos 12.700 km aproximadamente. Es decir, la altura de una órbita geoestacionaria es de casi el triple el diámetro terrestre.

Ahora fijáos en la imagen que he puesto. Se ve la Tierra desde el espacio, pero casi plana. Podemos apreciar su curvatura, pero muy poco. Eso quiere decir que están bastante cerca de la superficie. Desde luego, no están a una distancia tres veces el diámetro terrestre. Ni siquiera a una distancia de la mitad del diámetro terrestre. Probad vosotros mismos, con un balón o una pelota grande. Situadla a una distancia de vuestros ojos, 3 veces su diámetro. ¿Cómo la veis?

Como curiosidad, y por ser completo, las otras condiciones son que la órbita sea circular, y esté en el plano del ecuador (es decir, el objeto debe estar en la vertical de algún punto del ecuador). Si no, el cuerpo no permanecería totalmente quieto, sino que oscilaría en torno a un punto. Una órbita que simplemente tenga un periodo orbital igual al de rotación terrestre, se denomina geosíncrona, de la que la geoestacionaria es un caso particular.

20 comentarios:

  1. Pregunto, ¿no podría tratarse de un truco óptico? El tipo de lente utilizado influye mucho en la percepción de las distancias 3D en un a imagen 2D. Y lo digo por ser puñetero, porque lo más probable me parece lo que dices. Pero ¿cabría esa posibilidad? ¿Qué harías para descartarla?

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  2. Me temo que con esas proporciones, no hay truco óptico que valga.

    La única posibilidad es que en vez de una ventana, fuera una especie de monitor gigante, donde proyectan un zoom muy bueno de la Tierra. Pero por el contexto y por otros episodios, te das cuenta de que eso tiene más pinta de ventana que de monitor.

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  3. Yo creo que sí que podría ser un zoom muy bueno, enfocando al borde y ampliando, pero en ese caso cualquier buen autor de ciencia ficción se lo haría decir a algunos de los personajes.

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  4. Perfectamente puede ser una "órbita geoestacionaria" a esa altura porque se están ayudando con los motores, esa nave esta acostumbrada a viajar a velocidades increíbles, para eso se requiere de una gran cantidad de energía, mantener una órbita geoestacionaria con estos motores la energía requerida no sería nada en comparación.

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  5. Pero eso no sería una órbita geoestacionaria. Ni siquiera sería una órbita, a secas. Sería simplemente, mantenerse estático sobre un punto, como haría un helicóptero.

    Un cuerpo en órbita, por definición, está en caída libre, es decir, no está siendo propulsado.

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  6. Tal como se ve en la foto, si de verdad estuviesen en órbita, deberían estar flotando y no apoyados en el suelo.

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  7. Alf, en el título del post pone "Stragate" en vez de "Stargate".Por curiosidad, ¿Lo has puesto así porque la serie hace estragos con la ciencia o es una simple errata?

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  8. ¡¡Ooooops!!

    No, no ha sido intencionado. Ha sido una errata. Ya está corregida.

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  9. la ventana podria estar en un punto alto de la nave. esas naves miden varios kilometros, verdad?

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  10. La razón es obviamente una cuestión meramente estética. El factor "Wow" es el más importante en esta escena. Los escritores dificilmente se preocupan en hacer corresponder una secuencia con la realidad cuando esta se interpone con la belleza de una toma.

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  11. Hombre Anónimo, puede que la nave pueda medir varios kilómetros, pero, ¿varios miles? ¡Por Aiur, ni Galactus tiene una nave de ese tamaño!

    Como dice Mytho, lo único que se pretende es que la escena quede chula y punto.

    Por cierto Alf, una pregunta ¿la masa del objeto no influye a la hora de calcular la distancia de órbita geoestacionaria? ¿o es siempre la misma? Lo digo porque, evidentemente, una nave espacial grande tendrá mucha más masa que, por ejemplo, un satélite de comunicaciones.

    Mi vida por Aiur.

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  12. Tassadar, la masa del objeto no inlfluye. Recuerda que F=m·a (fuerza es igual a masa por aceleración). Como la fuerza de gravedad es directamente proporcional al producto de las masas, la aceleración es directamente proporcional a la masa del otro objeto (la Tierra, en este caso), sin aparecer en la ecuación la masa del objeto que cae.

    Razonamiento simplista, pero que nos vale: un cuerpo está en órbita circular cuando la fuerza de gravedad iguala la fuerza centrífuga. Eso quiere decir que la aceleración de la gravedad es igual a la aceleración centrífuga. Y en ninguno de esos dos términos aparece la masa del propio objeto.

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  13. Yo alucino con la ignorancia de esta gente. Si quieren poner una estación en órbita baja, estupendo, no hay problema. Estarás más cerca de la Tierra, y tendrás unas vistas de alucine. Pero ¿a qué sacan a un tío diciendo la chorrada esa de la órbita geoestacionaria? Y además, no es una estación orbital, es una nave que ha "aparacado" por allí.

    Es sólo "technocáchara", soltamos un par de palabrejas y alucinamos a los espectadores. Aunque sólo sea por la pela, deberían haberse dado ya cuenta que los espectadores de sus series van a examinarla con lupa y a sacarles los colores. Pues nada, a tratarnos como tontitos.

    Y, "for the record", he visto algún episodio de esa spinoff de Stargate (y de Stargate Universe), y la verdad, no es para tirar cohetes. Bastante había con aguantar a McGyver en plan explorador galáctico, pero esto ...

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  14. Por Adun, es verdad, se me había olvidado que un cuerpo en órbita no es más que un objeto en el que se equilibra una fuerza centrífuga con otra centrípeta. Tras varios siglos, mi cabeza ya no es lo que era...

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  15. ¿Asi, Arturo?
    Te parece demasiado ignorante escenificar una orbita baja y soltar la palabra "geoestacionaria"?
    A mi no me parece una ignorancia tal que uno tenga que alucinar nada. Me parece una ignorancia tan normal que ni le llamaria ignorancia. La palabra ignorancia la reservo a lo que la gente comun deberia saber y no sabe.
    Cierto, si escribe de eso, deberia informarse un pelin. Pero aun asi, puede que haya tratado de empaparse con el tema y no haya llegado a resolver las ecuaciones que tenia que haber resuelto. Vaya ignorante! ¿No, gilipollas?

    La gracia es que estos errores de ciencia no siempre son tan evidentes, pero seguro nos hace sentir bien el saber un poco mas, sin llegar a presumir de ello y sin llegar a llamar ignorantes, ni alucinar, ni nada de gilipolleces.

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  16. Sólo un pequeño apunte, dices que la órbita tiene que estar en el plano del ecuador, pero no quiere eso decir que todos los puntos de la órbita deberían estar en la vertical del ecuador, y no sólo algunos??

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  17. Hola:
    He descubierto este blog hace poco y no puedo mas que felicitarte . Quede eso por delante.
    Ahora bien , en este caso concreto no estoy demasiado de acuerdo con tu razonamiento . Estamos hablando de una nave espacial de ficción que ( en todas las escenas que yo haya visto) queda bastante claro que utiliza propulsores traseros . esto quiere decir que (salvo que varíes las condiciones) con todos los propulsores funcionando a la misma potencia y en presencia de un campo gravitatorio como el de la tierra (y si partes de una posición inicial tangencial) la nave seguirá siempre una trayectoria balística hasta el suelo. Dejemos de lado la aerodinámica. Una orbita natural esta limitada encuanto a que la gravedad es "constante" y no la podemos variar . Pero si puedes fijar la velociad a la que vas la altura de la orbita no esta tan restringida . Por poder podrias orbitar a 1 m de la superficie si tubieras la velocidad necesaria Coincido en que en este caso parece absurdo malgastar energía solo para conseguir un efecto bonito en una venta . Pero en las condiciones de las que nos hablan es perfectamente posible

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  18. Cansinejo, como ya se ha mencionado antes, si están usando los motores para mantenerse en esa posición, entonces no están en órbita. Estar en el espacio junto a un planeta no es estar en órbita. Para estar en órbita, debes mantener una trayectoria cerrada alrededor del cuerpo en cuestión, únicamente por acción de la gravedad.

    Y en el diálogo se dice explícitamente que están en órbita geoestacionaria.

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  19. No estoy demasiado deacuerdo ...
    una orbita es cualquier movimiento elipsoidal de un cuerpo alrededor de otro en la que esta involucrada una fuerza central . Asi por ejemplo hablamos de orbitas de electrones ( erroneamente pero para este ejemplo me vale jaja) o de orbitas electromagneticas en cualquier acelerador no lineal.
    Creo que nos estamos liando en discutir si se trata o no de una orbita "natural" y lo cierto es que da lo mismo.
    La definicion de orbita es mas amplia y aplicable en mas ambitos que en el de la caida libre

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