ESTUDIO DE SATÉLITES ARTIFICIALES (MEO, LEO Y GEO)
¡Hola y bievenidos de nuevo a mi blog! En esta entrada veremos que son los satélites artificiales y para que se utilizan. Profundizaremos en las órbitas MEO, LEO y GEO, la sonda Voyager 1 y el telescopio Hubble. A disfrutar de la ciencia.
¿QUÉ ES UN SATÉLITE ARTIFICIAL?
Un satélite es un objeto natural o artificial que orbita alrededor de otro más grande. En el universo ocurre que asteroides o satélites como la Luna orbitan planetas o estrellas. La Luna es un satélite natural y es el único objeto natural que gira alrededor de la Tierra.
Un satélite artificial es cualquier objeto no natural que orbita alrededor de un cuerpo celeste. Estos objetos tienen una intención específica como recibir comunicaciones de uso masivo: telefonía, televisión o Internet. También sirven para prestar servicios educativos, con fines militares y de educación científica.
Generalmente son máquinas muy sofisticadas que se envían al espacio exterior, por lo que los desechos o restos de otras máquinas, las naves tripuladas, las estaciones orbitales y las sondas interplanetarias no son satélites artificiales.
¿CUÁL FUE EL PRIMER SATÉLITE EN ÓRBITA Y DE QUÉ TIPOS HAY?
El 4 de octubre de 1957 la Unión Soviética lanzó el primer satélite artificial, el Sputnik 1. Desde entonces, alrededor de unos 8.900 satélites han sido lanzados por más de 40 países. Según una estimación hecha en 2018, unos 5.000 permanecen en órbita. De ellos, unos 1.900 estaban operativos, mientras que el resto ha cumplido con su vida útil y se han convertido en basura espacial.
Son lanzados al espacio por medio de cohetes, que son cualquier vehículo (como misiles, naves espaciales o aeronaves en general) que los impulsa hacia arriba.
Tienen una ruta que seguir, de acuerdo con la función o tarea que tienen que cumplir. Los satélites que orbitan la Tierra permanecen alrededor de ella, mientras que aquellos enviados hacia otros planetas o cuerpos siguen a estos para conseguir alguna información o monitorizarlos.
Hay 2 tipos básicos de satélites que orbitan la Tierra:
- Geoestacionarios. Se mueven de este a oeste por encima del ecuador, es decir, siguen la dirección y velocidad de la rotación terrestre.
- Polares. Viajan de polo a polo, en dirección norte-sur.
Por otra parte, existe un tipo de satélites que observan y detectan las características de la atmósfera, los océanos y las masas de tierra. Son los satélites ambientales, y se dividen en geosincrónicos, que orbitan el planeta a la misma velocidad de la rotación de esta, y en heliosíncronos, los cuales pasan cada día a la misma hora sobre un punto determinado de la Tierra.
La mayor parte de los satélites usados en las telecomunicaciones y en la predicción del tiempo son geosíncronos.
SATÉLITES MEO, LEO Y GEO
LEO
Orbita terrestre baja (LEO, por low Earth orbit en inglés) es una órbita alrededor de la Tierra entre la atmósfera y el cinturón de radiación de Van Allen, con un ángulo bajo de inclinación. Estos límites no están rígidamente definidos, pero están típicamente entre 200 - 2000 km sobre la superficie de la Tierra.
Como la velocidad orbital es mayor cuanto más baja sea la órbita, los objetos situados en esta franja se mueven a gran velocidad respecto de la superficie terrestre, cubriendo una órbita completa en minutos o pocas horas.
La desventaja es que, como están "rozando" las capas exteriores de la atmósfera terrestre, tienen un rápido decaimiento orbital y necesitan ser reposicionados con frecuencia para devolverlos a la altura orbital correcta.
Es la clase de órbita circular donde se encuentra la Estación Espacial Internacional, la gran mayoría de los satélites meteorológicos o de observación, y muchos satélites de comunicaciones.
MEO
Órbita terrestre media (MEO por el inglés Medium Earth orbit), se usa por satélites entre altitudes de órbita terrestre baja (hasta 1200 km) y órbita geosíncrona (35.790 km).Período orbital promedio de varias horas (12 horas en promedio).
Usada por satélites de observación, defensa y posicionamiento, como las redes satelitales de GPS, y los satélites Glonass rusos o los Galileo europeos.
Un tipo especial de órbita intermedia es la órbita Molnya, especialmente usada por los países cercanos al círculo polar ártico. Esta órbita desarrollada por Rusia, es altamente elíptica y muy inclinada, de modo tener alta visibilidad desde las zonas polares.
La ventaja de ésta órbita es que permite a los países nórdicos establecer satélites de comunicaciones para las regiones donde los geoestacionarios no pueden llegar.
GEO
GEO: Geoestationary Orbit. Es quizás la mas conocida de todas: la órbita geoestacionaria. Esta órbita ecuatorial se ubica a 35.786 km de la superficie terrestre y tiene un período orbital de exactamente 23,93446 horas (coincidiendo con la duración del día sideral), lo que hace que los satélites puestos en esa órbita parezcan "inmóviles" en el espacio, ya que rotan con la misma velocidad angular que la tierra.
Fue imaginada en 1928 por el ingeniero eslovaco Herman Potocnik, y ampliamente difundida por el escritor Arthur C Clarke en 1945, en un artículo imaginando futuros sistemas de comunicación.
Esta órbita es el lugar donde se ubican todos los satélites que proveen internet, televisión, telefonía y datos a distintas regiones del globo.
TELESCOPIO ESPACIAL HUBBLE
El telescopio espacial Hubble (en inglés Hubble Space Telescope o HST por sus siglas), o simplemente Hubble, es un telescopio que orbita en el exterior de la atmósfera, en órbita circular alrededor del planeta Tierra a 593 kilómetros sobre el nivel del mar y pertenecería a la órbita LEO, con un período orbital entre 96 y 97 minutos. Bautizado en honor del astrónomo Edwin Hubble, fue puesto en órbita el 24 de abril de 1990 en la misión STS-31 como un proyecto conjunto de la NASA y de la Agencia Espacial Europea, inaugurando el programa de Grandes Observatorios. El Hubble puede obtener imágenes con una resolución óptica mayor de 0,04 segundos de arco.
La ventaja de disponer de un telescopio más allá de la distorsión que produce la atmósfera terrestre es esencialmente que de esta manera se pueden eliminar los efectos de la turbulencia atmosférica. Además, la atmósfera absorbe fuertemente la radiación electromagnética en ciertas longitudes de onda, especialmente en el infrarrojo, disminuyendo la calidad de las imágenes e imposibilitando la adquisición de espectros en ciertas bandas caracterizadas por la absorción de la atmósfera terrestre. Los telescopios terrestres se ven también afectados por factores meteorológicos (presencia de nubes) y la contaminación lumínica ocasionada por los grandes asentamientos urbanos, lo que reduce las posibilidades de ubicación de telescopios terrestres.
El Hubble tiene una masa de en torno a 11 toneladas; es de forma cilíndrica, con una longitud de 13,2 m y un diámetro máximo de 4,2 m. El coste del Hubble ascendió (en 1990) a 2800 millones de dólares estadounidenses. Inicialmente un fallo en el pulido del espejo primario del telescopio fabricado por Perkin Elmer produjo imágenes ligeramente desenfocadas debido a que su borde exterior era más plano de lo esperado (solo cuatro centésimas de milímetro) causando aberraciones esféricas. Tras esta terrible negligencia se tuvo que esperar tres años para que un transbordador tripulado (STS-6112) pudiera instalar un sistema de corrección óptica capaz de corregir el defecto del espejo primario, denominado COSTAR.
Por un lado, el telescopio Hubble fue capaz de ofrecer las primeras evidencias sobre la existencia de agujeros negros supermasivos. La idea, calculada de forma teórica por Albert Einstein en 1915, se convertía en realidad en 1994, cuando los astrónomos detectaron el primer objeto de este tipo en el centro de la galaxia M87.
Por otro lado, el telescopio Hubble también permitiría descubrir agujeros negros en sitios inesperados. Éste fue el caso del hallazgo de dichos objetos en el centro de los cúmulos globulares. Es decir, los agujeros que ‘engullen’ todo lo que les rodea (hasta la luz) también se encuentran en los grupos de estrellas cercanos a las propias galaxias.
En sus veinticinco años de existencia, el telescopio Hubble nos ha permitido conocer algunos detalles desconocidos de los planetas extrasolares. Su trabajo también ha ayudado a determinar qué ocurre cuando un cometa choca contra un planeta, como sucedió con el cometa Shoemaker-Levy 9 en 1994 al impactar sobre la superficie de Júpiter.
La muerte de las estrellas o los estallidos de rayos gamma han sido otros temas abordados por el telescopio Hubble. Cuando se cumple el primer cuarto de siglo desde su puesta en órbita, merece la pena echar la vista atrás y comprobar los impresionantes avances e imágenes conseguidas gracias a este instrumento especial.
Por otro lado, el telescopio Hubble también permitiría descubrir agujeros negros en sitios inesperados. Éste fue el caso del hallazgo de dichos objetos en el centro de los cúmulos globulares. Es decir, los agujeros que ‘engullen’ todo lo que les rodea (hasta la luz) también se encuentran en los grupos de estrellas cercanos a las propias galaxias.
En sus veinticinco años de existencia, el telescopio Hubble nos ha permitido conocer algunos detalles desconocidos de los planetas extrasolares. Su trabajo también ha ayudado a determinar qué ocurre cuando un cometa choca contra un planeta, como sucedió con el cometa Shoemaker-Levy 9 en 1994 al impactar sobre la superficie de Júpiter.
La muerte de las estrellas o los estallidos de rayos gamma han sido otros temas abordados por el telescopio Hubble. Cuando se cumple el primer cuarto de siglo desde su puesta en órbita, merece la pena echar la vista atrás y comprobar los impresionantes avances e imágenes conseguidas gracias a este instrumento especial.
VOYAGER 1
Voyager 1 es una Sonda espacial robótica, lanzada el 5 de septiembre de 1977 desde el Centro Espacial Kennedy de la NASA en Cabo Cañaveral, Florida, Estados Unidos a bordo de un cohete Titan IIIE. Actualmente está en servicio y se encuentra viajando hacia los límites del sistema solar en su misión extendida para explorar, localizar y estudiar estas áreas del universo.
La misión original de la Voyager 1 fue visitar Júpiter y Saturno con el objetivo de aprovechar las posiciones de de estos dos planetas, así como la entonces reciente técnica de impulso gravitatorio. De esta forma, una misma misión podría visitar varios planetas proporcionando al proyecto un ahorro considerable en lo que respecta a equipamiento y tiempo.
A pesar de que su lanzamiento fue después de su gemela Voyager 2, la Voyager 1 siguió una trayectoria más rápida en su misión, por lo que llegó antes a Júpiter. En enero de 1979 la Voyager 1 tomó sus primeras fotografías de Júpiter y alcanzó su máximo acercamiento el 5 de marzo de 1979 a una distancia de 278.000 Km. En su misión a Júpiter realizó un total de 19.000 fotografías, en un periodo que duró hasta abril.
Debido al descubrimiento de atmósfera en este satélite (Titán), los controladores de la misión decidieron que la Voyager 1 realizara un mayor acercamiento a esta luna, sacrificando de esta manera las siguientes etapas de su viaje hacia Urano y Neptuno, que fueron visitadas por su gemela la Voyager 2. El segundo acercamiento a Titan aumentó el impulso gravitatorio de la sonda, lo que la alejó del plano de la eclíptica y puso fin a su misión planetaria.
La sonda espacial Voyager 1 se desplaza a una velocidad de 17 kilómetros por segundo lo que la convierte en el objeto más alejado de la tierra jamás construido por el hombre. El 17 de agosto de 2010 la Voyager 1 se encontraba a 17.1 millones de Km del sol.
Voyager 1 mide unos 3.35 metros al igual que su hermana gemela Voyager 2. A bordo y en el interior se encuentran la mayor parte de sus componentes electrónicos. En la parte superior del cuerpo central de la nave se encuentra la antena de alta ganancia, un reflector Cassegrain de 3.7 metros de diámetro. Y de los lados salen un total de 4 plataformas.
Al viajar tan distante del Sol, para su funcionamiento la Voyager 1 recibe su energía de tres generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG), que convierten el calor de la desintegración radiactiva del plutonio en electricidad, capaces de producir 475 W de potencia eléctrica.
(Fotos de Júpiter realizadas con la sonda Voyager 1)
Voyager 1 no será adelantada por ninguna sonda lanzada hasta ahora. Los controladores de la misión estiman que si la nave es aun funcional cuando pase la heliopausa (y efectivamente convertirse en el primer objeto de fabricación humana que abandone nuestro sistema estelar), los científicos obtendrán las primeras mediciones directas de las condiciones del espacio interestelar, las cuales podrían proveer pistas relevantes del origen y la naturaleza del universo.
A esta distancia, las señales de la Voyager 1 tardan más de catorce horas en alcanzar el centro de control en el Jet Propulsion Laboratory en La Cañada Flintridge, California. Voyager 1 tiene una trayectoria parabólica, y ha alcanzado velocidad de escape, lo que significa que su órbita no regresará al Sistema solar interior.
VÍDEOS INTERESANTES
¿Cómo funcionan los satélites?
¿Qué ha descubierto la sonda VOYAGER 1?
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