Por que os satélites permanecem em órbita da Terra?

Uma órbita não é um lugar onde a gravidade é desligada, mas uma queda que se prolonga indefinidamente. O exemplo mais claro é o canhão de Newton: se um projétil for disparado horizontalmente do topo de uma montanha muito alta, ele cairá a uma certa distância; se for disparado com mais força, cairá mais longe; e, se a velocidade for suficientemente alta, a curva de sua queda coincidirá com a curvatura da Terra, de modo que o projétil nunca chega ao solo. Isso é uma órbita.

Para que as duas curvas coincidam, é necessária uma velocidade bem específica, que depende da altitude. Na órbita terrestre baixa, a cerca de 400 quilômetros de altura, onde voa a Estação Espacial Internacional, isso equivale a cerca de 7,7 quilômetros por segundo, ou seja, aproximadamente 27.600 quilômetros por hora, o que corresponde a uma volta completa ao planeta a cada noventa minutos. Quanto mais alto o satélite, mais lento ele precisa se mover e mais tempo leva: a 35.786 quilômetros de altitude sobre o equador, o período orbital equivale a um dia sideral, razão pela qual um satélite geoestacionário parece permanecer imóvel sobre o mesmo ponto.

O que coloca um satélite em órbita não é a subida, mas a aceleração lateral. Um foguete passa seus primeiros quilômetros saindo da atmosfera densa e o resto da subida inclinando-se até voar quase horizontalmente; a maior parte da energia é convertida em velocidade, não em altitude. Se um satélite fosse liberado a 400 quilômetros de altura sem velocidade horizontal, cairia ao solo em poucos minutos.

Nessas altitudes ainda existe um vestígio de atmosfera. O arrasto remanescente desacelera gradualmente os satélites que voam baixo, fazendo com que percam altitude e, por fim, reentrem na atmosfera e se desintegrem, a menos que sejam elevados novamente. A Estação Espacial Internacional precisa de manobras regulares de reimpulso com os motores de naves acopladas. Acima de cerca de mil quilômetros, o arrasto é tão fraco que os objetos permanecem lá por séculos, o que torna o lixo espacial um problema de longo prazo.