SATELITES ARTIFICIALES
Por
Dr. Dionisio M. Tun Molina
dtun@satmex.com
Tomado de
http://ciberhabitat.com/medios/satelites/artificiales/
UN POCO DE HISTORIA
El
origen de los satélites artificiales está íntimamente ligado
al desarrollo de los cohetes que fueron creados, primero,
como armas de larga distancia; después, utilizados para
explorar el espacio y luego, con su evolución, convertidos
en instrumentos para colocar satélites en el espacio.
Las actividades en el espacio,
incluyendo la tecnología satelital, se remonta a tiempos muy
remotos, cuando el hombre empezó a medir los movimientos de
las estrellas, dando origen a una de las ramas más antiguas
de la ciencia, la Mecánica Celeste. Mucho después, se
empezaron a realizar los primeros cálculos científicos sobre
la tasa de velocidad necesaria para superar el tirón
gravitacional de la Tierra.
No fue sino hasta 1945, cuando
el entonces Secretario de la Sociedad Interplanetaria
Británica, Arthur C. Clarke, publicó un artículo -que muchos
calificaron como fantasioso- acerca de la posibilidad de
transmitir señales de radio y televisión a través de largas
distancias (transatlánticas) sin la necesidad de cables
coaxiales (en el caso de la televisión o relevadores en el
de la radio), proponiendo un satélite artificial ubicado a
una altura de 36 mil km, que girara alrededor de la Tierra
una vez cada 24 horas, de tal forma que se percibiera como
fijo sobre un punto determinado y, por lo tanto, cubriendo
en su transmisión una fracción de la superficie terrestre.
Este artefacto estaría equipado con instrumentos para
recibir y transmitir señales entre él mismo y uno o varios
puntos desde tierra; también, añadía que para hacer posible
la cobertura de todo el planeta habrían de colocarse tres de
estos satélites de manera equidistante a la altura
mencionada, en la línea del Ecuador. El artículo presentaba,
además, algunos cálculos sobre la energía que se requeriría
para que dichos satélites funcionaran, y para ello proponía
el aprovechamiento de la energía solar.
Con esos elementos en mente,
la Marina de los Estados Unidos de América (E.U), unos años
más tarde, utilizó con éxito el satélite natural de la
Tierra -la Luna- para establecer comunicación entre dos
puntos lejanos en el planeta, transmitiendo señales de radar
que dicho cuerpo celeste reflejaba, logrando con ello
comunicar a la ciudad de Washington con la Isla de Hawai.
Esto comprobó que se podrían utilizar satélites artificiales
con los mismos fines, pero salvando la desventaja de
depender de la hora del día para obtener las señales
reflejadas. Se emprendió, un ambicioso proyecto denominado
Echo, el cual consistía en utilizar un enorme globo
recubierto de aluminio para que sirviera como espejo y
reflejara las señales emitidas desde la Tierra. El
artefacto, visible a simple vista, fue el primer satélite
artificial de tipo pasivo -por su característica de servir
solamente como reflejo y no tener aparatos para
retransmisión-; los llamados satélites activos vendrían
después, con los avances tecnológicos y las experiencias que
poco a poco fueron enriqueciendo el conocimiento en este
campo.
En la siguiente década, el Año
Geofísico Internacional (1957-1958), marcó el banderazo de
salida de una carrera espacial que durante muchos años
protagonizaron E.U. y la Unión Soviética, siendo está última
la que se llevó la primicia al lanzar al espacio, el 4 de
octubre de 1957, el satélite Sputnik I, el cual era una
esfera metálica de tan solo 58 cm de diámetro. En diciembre
de ese mismo año, E.U. también lanzó su propio satélite, el
Vanguard, aunque sin éxito, pues se incendió en el momento
de su lanzamiento.
La Unión Soviética siguió su
camino e instaló en órbita la segunda versión del
Sputnik, en noviembre de 1957, ahora con un ser vivo como
pasajero: la perra Laika. Después, hubo una tercera versión
del Sputnik que se lanzó en 1958.
Unos meses antes, E.U.
-continuando con el reto impuesto- lanzó el satélite
Explorer l, y con ello se apuntó un tanto en el mundo de la
ciencia al descubrir los cinturones de radiación que rodean
a la Tierra, a los que llamaron Van Allen en honor al líder
de los científicos responsables de esa misión. Posterior a
ese satélite, siguieron sus versiones II, III y IV, de los
cuales el Explorer II falló.
El primer experimento en
comunicaciones desde el espacio también fue en 1958, cuando
un cohete Atlas-B, equipado con un transmisor y un
reproductor, emitió hacia la Tierra un mensaje grabado con
anterioridad por el presidente Eisenhower. El Atlas-Score
permitió demostrar que la voz humana podía propagarse
superando la considerable distancia existente entre el
planeta y el satélite. El concepto fundamental era sencillo:
un repetidor colocado en un lugar suficientemente elevado
podría dominar mucha mayor superficie que sus homólogos
terrestres. El repetidor, por supuesto, sería colocado en
órbita, aunque su limitación principal sería la movilidad
del objeto en el espacio.
Todos esos satélites aportaron
importantes conocimientos al mundo científico, pues al ser
equipados cada vez con mejores y más sofisticados
instrumentos de medición, permitieron conocer las
condiciones del espacio que rodea a la Tierra y, con ello,
promover nuevos experimentos.
Fue así que el primer satélite
activo que se puso en órbita fue el Courier, de propiedad
estadounidense (lanzado en 1960), equipado con un paquete de
comunicaciones o repetidor que recibía las señales de la
Tierra, las traducía a frecuencias determinadas, las
amplificaba y después las retransmitía al punto emisor.
Así, se sucedieron muchos
otros lanzamientos de satélites con fines experimentales en
el campo de las comunicaciones para transmisiones de
radioaficionados y señales de televisión en diversas bandas
de frecuencia o con propósitos militares, de tal forma que
al terminar 1962, EU. contaba ya con 120 satélites puestos
en órbita, mientras que Rusia tenía 33.
En 1963, en Estados Unidos de
América se fundó la primera compañía dedicada a
telecomunicaciones por satélite (COMSAT). También, en ese
mismo año la Unión Internacional de Telecomunicaciones
(UIT), durante una conferencia sobre radiocomunicaciones,
expidió las primeras normas en materia de telecomunicaciones
por satélite.
Gracias a la construcción de
cohetes más potentes -que llevaron satélites a la altura
adecuada- y al desarrollo de la electrónica como un elemento
importante relacionado con muchas funciones de un satélite,
en 1964 se logró colocar en órbita geoestacionaria o
Cinturón de Clarke primer satélite de este tipo
(geoestacionario): el Syncom 3, que permitió en Europa la
transmisión de los juegos olímpicos de Tokio.
En
agosto de 1964 se formó el consorcio internacional Intelsat,
encargado de administrar una nueva serie de satélites
geoestacionarios disponibles para todo el mundo, el primero
de sus satélites fue el Early Bird o Intelsat-1. En la
actualidad, existen alrededor de 200 de esta clase, en su
mayoría geoestacionarios, conectando lugares de todo el
mundo y que, además de servir para la telecomunicación
internacional, se emplean para servicios como televisión y
observación meteorológica, entre otras
aplicaciones.
Esos
acontecimientos marcaron el inicio de la era espacial,
desarrollándose con rapidez la capacidad de fabricar una
gran variedad de naves que al principio parecían modestas,
pues sólo lanzaban satélites experimentales de investigación
relativamente sencillos, que después, en la década de los
años 70, se convirtieron en sofisticados prototipos de
vehículos espaciales para comunicaciones y meteorología y,
más adelante, para sondeos lunares y planetarios.
¿Que es un satélite
artificial?
Podemos empezar por recurrir a
la definición que nos da el diccionario: "Son ingenios
lanzados por un cohete, que pasan a describir una órbita
alrededor de la Tierra o de otro astro" (diccionario
enciclopédico El Pequeño Larousse) ;o bien, la que
encontramos en el Universum, el Museo de las Ciencias de la
Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM): "Un satélite
es un cuerpo que gira alrededor de otro. La Tierra tiene un
satélite natural y cerca de 9 mil satélites artificiales".
Con estos artefactos de
percepción remota se puede observar una gran extensión de
terreno, pues están muy por encima de donde circulan
normalmente los aviones y permiten fotografiar toda la
cordillera del Himalaya o de los Andes; conocer el curso de
las aguas, desde una pequeña corriente hasta su gran
desembocadura en el océano; o explorar y mostrar áreas
inaccesibles, como las heladas regiones de los polos y las
profundidades marinas, sólo por dar algunos ejemplos.
Veamos la siguiente tabla
tomada de la sala "Satélites" del Museo Universum, que
muestra los tipos de satélites según su función y la órbita
en que utilizan:
|
Tipos
de órbita |
Altura sobre el nivel del mar |
Velocidad del satélite |
Función del satélite |
Ventajas |
|
Órbita baja |
250-1 500 km |
25 000-28 000
km/hr. |
Comunicaciones y observación de la Tierra.
|
Poco
retraso en las comunicaciones. Se requiere menor
potencia. |
|
Órbita polar |
500-800
km sobre el eje polar |
26
600-27 300 km/hr. |
Clima
Navegación. |
Están
perpendiculares sobre la línea del Ecuador, por lo que
pueden observar distintas regiones de la Tierra. |
|
Órbita geo-estacionaria |
35 786
km sobre el Ecuador |
11 000
km/hr. |
Comunicaciones
Clima.
Navegación
GPS.
|
Al dar
la vuelta a la Tierra a su misma velocidad, siempre
observa el mismo territorio |
|
Órbita elíptica |
Perigeo
(cuando está más cerca de la Tierra) 200- 1 000 km
Apogeo (cuando está más lejos) ~ 39 000 km
|
~34 200 km/hr.
~5 400 km/hr. |
Comunicaciones |
Servicios a grandes latitudes. |
¿Para qué sirven los
satélites?
Estos artefactos son muy
útiles para el hombre moderno, son los protagonistas
principales de las comunicaciones en el mundo; gracias a
ellos, recibimos señales de televisión, de radio y teléfono,
o tenemos información valiosa del clima, de nuestro medio
ambiente y del espacio.
Para tener una idea más clara,
cada objeto o ser sobre la superficie terrestre emite una
estela o firma, que es su energía particular, la cual cambia
conforme ese objeto o ser se modifica, y por esta
característica es posible identificar, mediante un satélite,
la firma del agua salada que es diferente a la del agua
dulce o diferenciar el aire contaminado del limpio; también,
se pueden distinguir los elementos de un territorio en un
tiempo determinado, tales como sus cosechas, tipos y estado
de las mismas, la fauna marina y la terrestre, las grandes
ciudades, los poblados, las instalaciones hechas por el
hombre, las vías de comunicación terrestre y muchas más.
Los sistemas de satélites no
dependen de líneas y conexiones físicas montadas a lo largo
de la superficie de la Tierra, sino de estaciones terrenas
ubicadas en diferentes lugares, cuyo costo para su puesta en
operación es mucho más bajo que construir una carretera;
además, con los avances en la ciencia y tecnología, los
satélites son cada vez más versátiles, duran mayor tiempo en
órbita y ofrecen más y mejores servicios.
¿Cómo funcionan los
satélites?
Dado que las microondas (tipo
de onda de radio) viajan en línea recta, como un fino rayo a
la velocidad de la luz, no debe haber obstáculos entre las
estaciones receptoras y emisoras.
Por la curvatura de la Tierra,
las estaciones localizadas en lados opuestos del globo no
pueden conectarse directamente, sino que han de hacerlo vía
satélite. Un satélite situado en la órbita geoestacionaria
(a una altitud de 36 mil km) tarda aproximadamente 24 horas
en dar la vuelta al planeta, lo mismo que tarda éste en dar
una vuelta sobre su eje, de ahí que el satélite permanezca
más o menos sobre la misma parte del mundo.
Como queda a su vista un
tercio de la Tierra, pueden comunicarse con él las
estaciones terrenas -receptoras y transmisoras de
microondas- que se encuentran en ese tercio. Entonces, ¿cómo
se conectan vía satélite dos lugares distantes?
Una estación terrena que está
bajo la cobertura de un satélite le envía una señal de
microondas, denominada enlace ascendente. Cuando la recibe,
el transpondedor (aparato emisor-receptor) del satélite
simplemente la retransmite a una frecuencia más baja para
que la capture otra estación, esto es un enlace descendente.
El camino que recorre esa comunicación, equiparándolo con la
longitud que ocuparía un cable, es de unos 70 mil km, lo
cual equivale, más o menos, al doble de la circunferencia de
la Tierra, y sólo le toma alrededor de 1/4 de segundo cubrir
dicha distancia.
Para entender mejor cómo es
posible que un satélite se sostenga en una órbita en el
espacio veamos el siguiente cuadro:
Imaginemos que estamos en una montaña por encima de la
atmósfera: si lanzamos una pelota con poca fuerza, la
gravedad la atraerá hacia la Tierra.
Si
se lanza más fuerte, caerá más lejos
Mientras más fuerza se aplique, más lejos viajará
horizontalmente antes de caer
Si
pudiéramos lanzar la bola a 28 mil km/hr., nunca caería a la
Tierra, a esto se le llama estar en órbita. Una nave fuera
de la atmósfera se mantiene viajando a esta velocidad, pues
no hay resistencia del aire que la detenga.
UNIVERSUM MUSEO DE LAS CIENCIAS DE LA UNAM
Anatomía de un satélite
En la ingeniería de los
satélites, como en cualquier otra área de la Astronáutica,
confluyen múltiples aspectos. No sólo se trata de construir
una máquina, sino también de conseguir que, a pesar de sus
delicados elementos electrónicos, sea capaz de resistir los
rigores y presión de un lanzamiento, las ondas acústicas
durante el mismo y, sobre todo, funcionar en el ambiente del
espacio, donde las temperaturas fluctúan entre los 200° C
bajo cero durante periodos de sombra y 200° C a la luz del
Sol.
El diseño de los satélites ha
evolucionado desde aquellos años del Sputnik I hasta la
actualidad; sin embargo, su razón de ser sigue siendo la
misma, así como la de la mayor parte de sus elementos. El
paso del tiempo y los logros en las tecnologías han
proporcionado instrumentos más precisos, sistemas de
provisión de energía eléctrica más potentes y componentes de
menor peso, pero todos ellos, en esencia, no han cambiado
mucho, hay quienes afirman que la Astronáutica es aún una
ciencia demasiado joven.
Los satélites pueden dividirse
de manera conveniente en dos elementos principales, la
carga útil y la plataforma. La carga útil es la razón de
ser del satélite, es aquella parte del satélite que recibe,
amplifica y retransmite las señales con información útil;
pero para que la carga útil realice su función, la
plataforma debe proporcionar ciertos recursos:
La
carga útil debe estar orientada en la dirección correcta.
La
carga útil debe ser operable y confiable sobre cierto
periodo de tiempo especificado.
Los
datos y estados de la carga útil y elementos que conforman
la plataforma deben ser enviados a la estación terrestre
para su análisis y mantenimiento.
La
órbita del satélite debe ser controlada en sus parámetros.
La
carga útil debe de mantenerse fija a la plataforma en la
cual está montada.
Una
fuente de energía debe estar disponible, para permitir la
realización de las funciones programadas.
Cada uno
de estos requerimientos es proporcionado por los siguientes
conglomerados de elementos conocidos como subsistemas:
Subsistema de Estructura, misma que puede tener muy
distintas formas, pero que siempre se construye con metales
muy ligeros que a la vez tienen gran resistencia.
Subsistema de Propulsión,
compuesto por múltiples motores o impulsores de bajo empuje,
que sirven al satélite para realizar pequeñas correcciones y
cambios de velocidad para controlar su orientación en el
espacio y proporcionar el control adecuado de los parámetros
de la órbita. Últimamente, se están usando en estos motores
otros métodos de propulsión como la eléctrica o iónica, cuyo
bajo empuje, pero elevado impulso específico, los hace más
eficientes y muy económicos en cuanto al consumo de
combustible.
Subsistema de control de orientación,
que trabaja contra las perturbaciones a las que está
sometido el aparato, como el viento solar. Este sistema
permite al satélite saber constantemente donde está y hacia
donde debe orientarse para emisiones lleguen a la zona
deseada, considerando su natural movimiento Norte-Sur y
Este-Oeste alrededor de un punto. Además, orienta los
paneles solares hacia el Sol, sin importar cómo esté
posicionado el satélite. La computadora de a bordo, que
lleva una serie de programas capaces de reaccionar ante una
variada gama de problemas: si algo grave o inesperado
ocurre, desconectará automáticamente todos los sistemas no
esenciales, se orientará hacia el Sol para garantizar una
adecuada iluminación de las celdas solares e intentará
comunicarse con la Tierra o esperar órdenes procedentes de
ella. Esta fase se denomina modo seguro y puede salvar la
vida a muchos satélites dando tiempo a la intervención
humana.
Subsistema de potencia.
Como fuente de energía secundaria las baterías proveen
energía suficiente para alimentar a los sistemas e
instrumentos cuando la energía proveniente del Sol no puede
ser aprovechada, esto ocurre por ejemplo, durante eclipses ;
éstas son cargadas poco antes del lanzamiento y de ellas
depende la vida del satélite. La fuente primaria de energía
para el satélite lo constituyen las celdas solares que son
colocadas en grupos para conformar lo que se conoce como
panel solar Los paneles, por sus grandes dimensiones y su
relativa fragilidad, deben permanecer plegados durante el
despegue. Su apertura añade otro factor de incertidumbre
durante la puesta en órbita del satélite. Una vez en
posición y perfectamente orientados, empiezan a proporcionar
energía a los sistemas, que hasta entonces han debido usar
baterías. Esta energía es administrada por un sistema
especial que regula el voltaje y la distribuye de forma
adecuada al resto de componentes. Cuanto mayor es el número
de celdas agrupadas, más potencia puede generarse. Aunque es
verdad que éstas suelen deteriorarse con el paso del tiempo,
ahora los constructores de satélites colocan un número
suplementario de ellas para garantizar que proporcionarán
suficiente electricidad, incluso, durante el último periodo
de su vida útil.
Subsistema de telemetría,
seguimiento y órdenes es el encargado de hacer contacto con
las estaciones terrenas con el fin de recibir órdenes de
ellas y darles seguimiento. Esto permite el correcto
mantenimiento de los subsistemas del satélite
El
módulo de carga útil es aquel en que están instalados los
instrumentos que justifican la misión espacial. Algunos de
ellos son muy sofisticados: podemos encontrar desde cámaras
hasta telescopios, pasando por detectores sensibles a
fenómenos atmosféricos, antenas y amplificadores para
comunicaciones, entre otros. Para los satélites de
comunicaciones, la carga útil esta conformada por los
transpondedores.
Un transpondedor esta formado
por un filtro de entrada que selecciona la frecuencia a
amplificar, un controlador de ganancia para el amplificador
y su respectiva fuente de alimentación, estos
transpondedores reciben la señal desde la Tierra a través de
antenas y receptores, la amplifican y la envían a su
destinatario; si el satélite no hace esto, la señal llegará
tan débil que no se percibirá en las estaciones receptoras.
Aunque el satélite es sometido
a pruebas exhaustivas durante su construcción y antes de su
lanzamiento, siempre es probable que algo falle y esto,
entonces, significa afrontar pérdidas considerables; es por
ello que desde hace algunos años los propietarios de los
satélites suelen adquirir pólizas de seguro que cubran las
principales eventualidades (lanzamiento fallido, menor
eficiencia de la prevista en órbita, duración en activo
inferior a la prevista, etcétera). Se calcula que el precio
actual de un satélite está entre 700 y 2 000 millones de
pesos, y si a eso le sumamos el mencionado seguro el precio
sube a 3 500 millones de pesos . Afortunadamente, el futuro
de la construcción de los satélites implica mayor tiempo en
órbita, mismo que fluctúa entre 10 y 15 años.
Tipos de satélites
Dada su gran variedad, existen
diversas clasificaciones; la UIT los divide de acuerdo con
el tipo de servicio que éstos prestan, de tal manera que los
hay fijos, móviles, de radiodifusión, de radionavegación y
de exploración de la Tierra.
Edward W. Ploman los distingue
en dos grandes categorías:
Satélites de observación.
Para la recolección, procesamiento y transmisión de datos de
y hacia la Tierra.
Satélites de comunicación.
Para la transmisión, distribución y diseminación de la
información desde diversas ubicaciones en la Tierra a otras
distintas posiciones.
Para propósitos de estudio es
conveniente clasificar los diferentes tipos de misiones
satelitales basándose en las características principales de
sus órbitas respectivas:
Satélites geoestacionarios
(GEO). Son los que se ubican en la órbita del mismo
nombre, sobre la línea del Ecuador y a una altitud de 36 mil
km. Son utilizados para la transmisión de datos, voz y
video.
Satélites no geoestacionarios.
Que a su vez se dividen en dos:
Los
Mediun Earth Orbit (MEO), ubicados en una órbita
terrestre media a 10 mil km de altitud.
Los
Low Earth Orbit (LEO), localizados en órbita más
baja, entre 250 y 1500 km de altitud. Tanto los satélites
MEO como los LEO, por su menor altitud, tienen una velocidad
de rotación distinta a la terrestre y, por lo tanto, más
rápida; se emplean para servicios de percepción remota,
telefonía etc., por mencionar algunos de sus uso.
Aplicaciones
Satélites científicos
Empezaron a lanzase en la
década de los años 50, y hasta ahora tienen como principal
objetivo estudiar la Tierra -superficie, atmósfera y
entorno- y los demás cuerpos celestes. En el inicio de la
exploración espacial, se consideró prioritario conocer las
condiciones que imperaban sobre un objeto que girara
repetidamente alrededor del planeta. Esto era necesario,
pues poco tiempo más tarde el propio hombre debería viajar
al espacio. Estos aparatos permitieron que el conocimiento
del Universo sea mucho más preciso en la actualidad.
Los satélites Echo l no sólo
fueron útiles para experimentar técnicas de comunicación
pasivas, sino que proporcionaron buena información sobre la
densidad de la atmósfera a diversas altitudes. El satélite
Explorer l detectó los cinturones de radiación (Van Allen)
que rodean la Tierra. Otros de sus hermanos ayudaron a
establecer la abundancia de micrometeoritos en los
alrededores del planeta, factor importante para tener en
cuenta antes de lanzar una astronave tripulada y, además,
estudiaron ampliamente los campos geomagnéticos, la cantidad
de radiación, la ionosfera terrestre y la densidad
atmosférica, entre otras muchas investigaciones.
Una rama de la ciencia que se
ha visto beneficiada por las actividades en el espacio es la
Geodesia. Los satélites geodésicos han permitido conocer con
exactitud la forma de los continentes, así como el lentísimo
pero constante movimiento de las placas terrestres.
Asimismo, los satélites oceánicos han explorado el fondo
marino, revelando gran cantidad de información: el Seasat
(lanzado en 1978), equipado con un radar especial, fue uno
de los aparatos dedicados a este tipo de investigación.
Satélites de comunicación
Se ubican en la intersección
de la tecnología del espacio y la de las comunicaciones.
Constituyen la aplicación espacial más rentable y, a la vez,
más difundida en la actualidad. Las transmisiones en directo
vía satélite ya son parte de nuestra cotidianeidad, por lo
que no tienen ningún carácter especial. Para la difusión
directa de servicios de televisión y radio, telefonía y
comunicaciones móviles sólo son necesarios sencillos
receptores y antenas parabólicas cada día más pequeñas.
Satélites de metereología
Estos satélites, aunque se
puede afirmar que son científicos, son aparatos
especializados que se dedican exclusivamente a la
observación de la atmósfera en su conjunto. La comprensión
de la física dinámica atmosférica, el comportamiento de las
masas nubosas o el movimiento del aire frío o caliente
resultan indispensables para realizar predicciones del
clima, pues sus efectos impactan de manera irremediable las
actividades de los seres humanos aquí en la Tierra.
El primer satélite
meteorológico fue el Tiros-1 (lanzado en abril de 1960);
luego le siguieron los ESSA, ITOS, Nimbus, NOAA y Meteor,
por mencionar algunos. A estos artefactos se debe el
descubrimiento del agujero en la capa de ozono. Algunos de
éstos se colocan en órbitas no geoestacionarias, como los
que pasan sobre los polos de la Tierra y posibilitan una
cobertura de toda la superficie de ella. Otros satélites
meteorológicos de órbita geoestacionaria como el SMS, GOES y
Meteosat pueden cubrir todo un hemisferio y permiten seguir
el comportamiento de fenómenos como la temporada de
huracanes, el avance de las grandes borrascas, los frentes
fríos, el conocimiento de la temperatura de la atmósfera en
cada nivel altimétrico, la presión, la distribución del
vapor de agua y, con ello, el porqué de las sequías o los
efectos de la contaminación, entre muchos otros fenómenos
más.
Hoy en día, la Organización
Meteorológica Mundial coordina la recolección, procesamiento
y difusión de información y datos meteorológicos y
oceanográficos provenientes de una constelación de satélites
meteorológicos tanto geoestacionarios como de órbita polar,
enlazados a 10 mil estaciones terrenas y mil estaciones de
observación en altitud, además de otras fuentes de
información meteorológica, provenientes de barcos,
aeronaves, boyas y otros artefactos que trabajan de manera
coordinada para transmitir diariamente a todo el mundo, en
tiempo real, más de 15 millones de caracteres de datos y 2
mil mapas meteorológicos.
Satélites de navegación
Desarrollados originalmente
con fines militares al marcar el rumbo de misiles,
submarinos, bombarderos y tropas, ahora se usan como
sistemas de posicionamiento global (GPS, por sus siglas en
inglés) para identificar locaciones terrestres mediante la
triangulación de tres satélites y una unidad receptora
manual que puede señalar el lugar donde ésta se encuentra y
obtener así con exactitud las coordenadas de su localización
geográfica.
Los satélites actuales
dedicados a esta tarea (Transit, Navstar GPS, Tsikada,
Parus, Uragan, etc.) utilizan frecuencias bajas y medias que
están abiertas al público, lo cual ha posibilitado la
aparición de múltiples receptores comerciales. Una de las
aplicaciones de estos satélites la realiza con éxito la
navegación aérea, que está empezando a aprovecharla en los
aterrizajes de las aeronaves, ello le supone una guía
económica y muy segura para esas actividades.
En los sistemas GPS, tanto el
satélite como el equipo receptor en Tierra emiten una señal
con una determinada frecuencia, ambas sincronizadas gracias
a los relojes atómicos que dichas unidades poseen, el
receptor recibe la señal del satélite que se halla a gran
altitud, la distancia entre ambos equipos hace que la señal
proveniente del satélite llegue con una diferencia de fase
con respecto a la señal emitida por el receptor. La medición
de esta diferencia en las fases permite calcular la
distancia que separa al equipo en Tierra del satélite.
Utilizando tres satélites a la vez, podemos obtener las
coordenadas de latitud, longitud y altitud del equipo
receptor en Tierra. Usando un cuarto satélite es, incluso,
posible conseguir datos sobre la velocidad con la que nos
desplazamos y el nivel de precisión aumenta mucho.
Otra faceta de los satélites
de navegación se encuentra en la búsqueda y el rescate
(COSPAS/SARSAT). En estos casos los receptores son vehículos
dedicados a otras tareas, que además están equipados con
receptores especiales. Cuando una embarcación se pierde en
alta mar, puede enviar señales que el satélite recibirá y
reenviará al puesto de rescate más próximo, incluyendo sus
coordenadas aproximadas.
Satélites de teledetección
Éstos observan el planeta
mediante sensores multiespectrales, esto es que pueden
sensar diferentes frecuencias o "colores", lo que les
permite localizar recursos naturales, vigilar las
condiciones de salud de los cultivos, el grado de
deforestación, el avance de la contaminación en los mares y
un sinfín de características más.
El aumento de la resolución
(que permite ver con mayor claridad detalles más pequeños de
la superficie) está llegando a extremos insospechados, a tal
punto que las fotografías que obtienen pueden tener una
clara aplicación militar. Para un mejor aprovechamiento de
sus capacidades, los satélites de teledetección se suelen
colocar en órbitas bajas y polares, a menudo sincronizadas
con el Sol. Desde ellas, enfocan sus sensores, que son
capaces de tomar imágenes en varias longitudes de onda o
bandas espectrales. El satélite toma constantemente
imágenes a su paso, engrosando los archivos que se pondrán a
disposición del público y servirán como un acervo histórico
de la evolución de la superficie terrestre.
Satélites militares
Son aquellos que apoyan las
operaciones militares de ciertos países, bajo la premisa de
su seguridad nacional. La magnitud de sus programas
espaciales militares es tan grande y secreta que hasta hace
poco sólo se podía valorar por el número de lanzamientos que
suponía.
Uno de los aspectos
fundamentales del equilibrio armamentista durante la Guerra
Fría fue la posibilidad de una respuesta adecuada ante
cualquier ataque enemigo. Para ello, era necesario conocer
con la suficiente antelación el despegue de un misil desde
cualquier punto del globo terráqueo. Entonces, se fabricaron
los satélites de alerta inmediata, que detectan cualquier
lanzamiento, tanto de cohetes comerciales como militares.
En un principio, E.U. inició
esta actividad utilizando grandes antenas terrenas, después
lanzaron satélites del tipo Midas o DSP, los cuales poseen
sensores infrarrojos que detectan el calor producido por los
gases del escape de los motores de un misil. Dado que el
tiempo de funcionamiento de los motores de uno de estos
vehículos suele ser inferior a los 10 ó 15 minutos, la
detección debe hacerse lo antes posible, dando tiempo a
responder al ataque. Rusia, por su parte, usa los satélites
Oko y Prognoz.
Los océanos son un escenario
en el que se han desarrollado espectaculares batallas
navales y un lugar en el que patrullan barcos y submarinos
de todas clases. Estos últimos pueden estar equipados con
misiles nucleares y su movilidad y ocultación bajo el agua
los hace muy peligrosos. Por eso, se han desarrollado
satélites que tratan de localizarlos. Es el caso de los
White Cloud americanos o los RORSAT/EORSAT
soviéticos.
Algunos satélites especiales
-cuya identidad es protegida con mayor recelo- pueden
realizar escuchas electrónicas (elint o inteligencia
electrónica) que permiten captar conversaciones telefónicas
o radiofónicas desde enormes distancias. Algunas de ellas
podrían consistir en órdenes de ataque, las cuales hay que
interceptar. Es tal el éxito de estos satélites que muchas
de las transmisiones deben ser codificadas. Destacan aquí
los programas Jumpseat, Chalet/Vortex, Orion,
Magnum/Aquacade, Tselina, etcétera.
Bibliografía
Fuente.- Rosado, Carlos. Comunicación por
satélite. México. Editorial Limusa, México 1999.
Fuente.- Edgar W. Ploman, Satelites de
Comunicación.
Bandas
de frecuencia
Las diversas bandas de
frecuencia que pueden utilizar los satélites son
determinadas por la Unión Internacional de
Telecomunicaciones (UIT) en forma exclusiva para éstos o
compartida con otros servicios, quedando a cargo de los
gobiernos de cada país asignarlas a usuarios específicos.
Para satisfacer las
necesidades mundiales de comunicación, cada banda puede ser
utilizada de manera simultánea por muchos países, con las
debidas precauciones técnicas para evitar interferencias que
pueden originarse por la dificultad de limitar las
radiaciones sólo a las áreas de servicio. Por razones
prácticas, a las bandas de frecuencia más comunes para el
servicio por satélite se les designa por medio de letras C,
X, Ku, Ka, etc.
Fuente:- Rosado, Carlos.
Comunicación por satélite. México. Editorial Limusa, México
1999. p. 25 y 26.
Cinturones Van-Allen
Se trata de dos cinturones
formados por cargas eléctricas con suficiente cantidad para
ser detectadas por los aparatos de medición de un satélite.
El cinturón exterior está compuesto en su mayor parte por
electrones. Si nos movemos alejándonos del planeta en el
plano ecuatorial encontraremos el principio de este cinturón
externo a una distancia de unos 20 mil km de la Tierra (como
el triple del radio terrestre); el cinturón se vuelve muy
tenue a unos 60 mil km (10 veces el radio de la Tierra).
El segundo cinturón se
encuentra más cercano; está formado, principalmente, por
protones de gran energía y algunos electrones de poca
energía. En el plano ecuatorial principia a una altura de
600 km, a partir de la superficie terrestre, y se extiende
varios miles de kilómetros. Entre los dos cinturones existen
cargas volando en el espacio por la atracción mutua entre
aquéllas de distinto signo, pero la densidad de partículas
es casi mil veces menor. Podemos imaginar a cada uno de
estos cinturones como un río de cargas o una corriente
eléctrica en forma de llanta, la cual no circula en un
alambre o conductor y se sostiene girando en el espacio
alrededor de la Tierra, como los anillos de Saturno. La
razón por la que estos carruseles de carga no se caen o
desvanecen en el espacio es que se encuentran en el campo
magnético de la Tierra, misma que se comporta como un imán
gigantesco, cuyos polos magnéticos están alineados
aproximadamente con los polos geográficos.
Fuente: http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/44/htm/SEC_5.HTM.
Longitudes de onda
Es la distancia que recorre
una onda al llevar a cabo una oscilación completa. Es la
distancia entre dos crestas o dos valles de un onda.
Fuente: Hiperglosario del
IA-UNAM
Mecánica Celeste
Es la rama de la ciencia que
estudia el movimiento de los cuerpos celestes a partir de
las leyes físicas. Con su ayuda podemos estudiar con detalle
el movimiento de los planetas alrededor del Sol, el de la
Luna alrededor de la Tierra, el de una nave espacial a
través del Sistema Solar, etcétera. La Mecánica Celeste
pretende describir de forma matemática los tipos de fuerzas
que actúan sobre un determinado sistema de cuerpos celestes
(gravitación, resistencia atmosférica, presión de radiación,
etc.), logrando así conformar un conjunto de ecuaciones
diferenciales que, en teoría, al ser resueltas permiten
hallar el vector posición y velocidad de cada cuerpo para
todo tiempo. La Mecánica Celeste, que ahora denominamos
clásica, fue creada por el físico y matemático inglés Isaac
Newton, quien descubrió las tres leyes del movimiento de los
cuerpos que llevan su nombre, como también la ley de
atracción gravitacional. Posteriormente, fue refinada y
formalizada por Laplace, Lagrange y Hamiltón y muchos otros
matemáticos y astrónomos notables.
En la actualidad, la Mecánica
Celeste ha sido reformulada por la aceptación casi unánime
entre los especialistas de la teoría de la relatividad
general, propuesta por Albert Einstein en 1915. La Mecánica
Celeste relativista fue introducida por Einstein, Infeld y
Hoffman y hoy en día ha sido pulida en sus detalles por Fock,
Brumberg, Soffel y Damour.
Fuente:
www.observatorio.unal.edu.co/miembros/docentes/grek/celeste.html
Órbita
Es el camino que sigue un
satélite o cualquier objeto en el espacio; a cada órbita le
corresponde una velocidad del objeto o satélite: si éste
cambia de velocidad, cambia de órbita o camino.
Los satélites que están en
órbitas más cercanas viajan más rápido que aquellos que
están a mayor altura.
Órbita geoestacionaria
Así llamada en honor a Arthur
C. Clarke, se encuentra en el plano del Ecuador a 36 mil km
de distancia de la Tierra, donde, por sus particulares
condiciones del campo gravitacional terrestre, los cuerpos
ahí ubicados cumplen, en un día, una circunvolución completa
alrededor del planeta, y si desde cualquier punto sobre la
superficie terrestre se detectan, parecen estar inmóviles,
ocupando un círculo virtual único; se trata de un recurso
natural con capacidad limitada y siempre existe la disputa
entre los países por colocar ahí sus satélites.