Perché i satelliti restano in orbita attorno alla Terra?

Un'orbita non è un luogo in cui la gravità viene disattivata, ma una caduta che si prolunga all'infinito. L'esempio più chiaro è il cannone di Newton: se si spara un proiettile orizzontalmente dalla cima di una montagna molto alta, questo cadrà a una certa distanza; se si spara con più forza, cadrà più lontano; e se la velocità è sufficientemente alta, la curva della sua caduta coinciderà con la curvatura della Terra, cosicché il proiettile non toccherà mai il suolo. Questa è un'orbita.

Perché le due curve coincidano è necessaria una velocità ben precisa, che dipende dall'altitudine. Nell'orbita terrestre bassa, a circa 400 chilometri di altezza, dove vola la Stazione Spaziale Internazionale, si tratta di circa 7,7 chilometri al secondo, ovvero circa 27.600 chilometri all'ora, il che corrisponde a un giro completo del pianeta ogni novanta minuti. Quanto più alto è il satellite, tanto più lentamente deve muoversi e tanto più tempo impiega: a 35.786 chilometri di altitudine sopra l'equatore, il periodo orbitale corrisponde a un giorno siderale, motivo per cui un satellite geostazionario appare immobile sopra lo stesso punto.

Ciò che mette un satellite in orbita non è la salita, ma l'accelerazione laterale. Un razzo trascorre i primi chilometri uscendo dall'atmosfera densa e il resto della salita inclinandosi finché non vola quasi orizzontalmente; la maggior parte dell'energia viene convertita in velocità, non in altitudine. Se un satellite venisse rilasciato a 400 chilometri di altezza senza velocità orizzontale, cadrebbe al suolo in pochi minuti.

A queste altitudini esiste ancora una traccia di atmosfera. L'attrito residuo rallenta gradualmente i satelliti che volano a basse quote, facendoli perdere altitudine e, infine, rientrare nell'atmosfera e disintegrarsi, a meno che non vengano rialzati. La Stazione Spaziale Internazionale necessita di manovre regolari di rialzo con i motori dei veicoli spaziali agganciati. Sopra i mille chilometri circa, l'attrito è così debole che gli oggetti rimangono lì per secoli, il che rende i detriti spaziali un problema a lungo termine.