Sesión 5 Actividad 2 Composición del Marco Teórico.

Antecedentes.- HISTORIA DE LOS SATÉLITES ARTIFICIALES

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.

Fuente: http://www.ciberhabitat.gob.mx/medios/satelites/artificiales/index.html

Bases Teóricas:

¿Qué hay dentro de un satélite?

Para entender qué hay dentro de un satélite primero hay que conocer los distintos tipos de satélites que existen:

 

SATÉLITES CLIMÁTICOS: Son una herramienta esencial para que los meteorólogos puedan predecir el clima o conocer lo que está sucediendo en el mismo intante en distintas regiones de un país o del mundo. La mayor parte de los satélites meteorológicos fueron fabricados por Estados Unidos, Rusia, Japón, Francia, y en parte Alemania, Italia y Gran Bretaña. Son administrados por Estados UNidos, Rusia, Japón y un consorcio de naciones europeas. Algunos de los satélites climáticos más famosos incluyen a las series TIROS (Television Infrared Observation Satellite - Satélite de Observación Infrarroja para Televisión. Aunque hoy son conocidos como NOAA por ser administrados por la National Oceanic and Atmospheric Administration o Administración Oceánica y Atmosférica Nacional); KOSMOS (de la Unión Soviética y luego Rusia); GOES (satélites estadounidenses cuyas siglas significan Geostationary Operational Environmental Satellite o en español Satélite Operacional Ambiental Geoestacionario) y METEOSAT (una serie de satélites meteorológicos europeos construidos por las empresas de tecnología aeroesacial francesas Aérospatiale, Cannes Mandelieu Space Center, Matra, la alemana MBB, la italianas Alenia Aeronautica, y la británica Marconi Company). Esto satélites cuentan con cámaras que envían fotos del clima terrestre, algunos desde una posición fija geoestacionaria (a 35.786 kilómetros de altura siempre fotografiando la misma franja del planeta) y otros desde órbitas polares (que giran de polo a polo a unos 850 kilómetros de altura, completando una revolución en 100 minutos, por lo que cada vez que hayan completado una vuelta la Tierra ya ha girado unos 25°, permitiendo así que fotografíen una franja distinta tras cada vuelta). Los satélites climáticos geoestacionarios son los de la serie GOES (hacia 2013 con cuatro satélites en operación que cubren varias partes del globo terestre, y siendo el GOES-10 el que cubre el clima de América) y los METEOSAT europeos; mientras que los de órbita polar son los de la serie TIROS (también conocida como NOAA).

   

SATÉLITES DE COMUNICACIÓN: Permiten conversaciones telefónicas y envío de datos a través del satélite. El elemento más importante de un satélite de comunicaciones es el transpondedor (un receptor de ondas de radio que recibe una conversación a cierta frecuencia y luego la amplía retransmitiéndola nuevamente a la Tierra en otra frecuencia. Normalmente un satélite de comunicaciones contiene cientos o incluso miles de transpondedores que permiten miles de comunicaciones simultáneas. Los satélites de comunicaciones tienen órbitas geoestacionarias, así las antenas en la Tierra que les envían y reciben las señales no se tienen que mover y siempre apuntan hacia la misma dirección del cielo donde el satélite se encuentra.

SATÉLITES DE TRANSMISIÓN TELEVISIVA: Son iguales a los satélites de comunicación y son utilizados para enviar señales televisivas de un lugar a otro para permitir transmisiones en vivo o el envío de señales de empresas de televisión satelital (como Direct TV) de la estación de transmisión a las casas de cada uno de los clientes suscriptos. 

SATÉLITES CIENTÍFICOS: Realizan una gran variedad de misiones científicas. El satélite científico más famoso es el Telescopio Espacial Hubble, ubicado en una órbita a 559 kilómetros de altura con un período (tiempo en completar una vuelta alrededor de la Tierra) de 96-97 minutos, una longitud de 13,2 metros y una masa de 11.110 kg; se ha encargado durante años de tomar las imágenes provenientes de los lugares más lejanos del universo con que cuenta la humanidad ubicados a miles de millones de años luz de la Tierra. También existen otros satélites científicos que investigan todo tipo de fenómenos naturales que van desde manchas solares hasta rayos gamma.

SATÉLITES DE NAVEGACIÓN: Utilizados para que los aviones y barcos puedan navegar, aunque en los últimos años han sido puesto a disponibilidad civil, ya que hoy todo tipo de vehículos civiles hacen uso de ellos a través del servicio brindado por los satélites de GPS (Gobal Positioning System o Sistema de Posicionamiento Global) de la serie NAVSTAR de fabricación y administración estadounidense.

SATÉLITES DE RESCATE: Responden a señales de radio de vehículos extraviados (por ejemplo buques en peligro o aviones caídos en zonas inhóspitas) las cuales son enviadas a equipos de rescate para situaciones de emergencia.

SATÉLITES DE OBSERVACIÓN TERRESTRE: Observan cambios de todo tipo en distintas regiones del planeta, como por ejemplo deforestaciones, cobertura de hielo en los polos o zonas de glaciares, crecimiento y desarrollo de zonas urbanas, temperaturas promedio de distintas regiones del planeta, movimiento de continentes, etc. Los más famosos son los satélites de la serie LANDSAT de origen estadounidense.

SATÉLITES MILITARES: Son satélites que aunque estén ahí arriba nuestro, su información es confidencial. Este tipo de información incluye inteligencia estatal que hace uso de equipos sofisticados de fotografía de alta tecnología electrónica, para reconocimiento de actividades en distintos países del mundo (operaciones militares de países investigados, búsqueda de narcotraficantes y grupos paramilitares, etc). Algunas de sus aplicaciones incluyen el relevamiento de datos de comunicación encriptados entre distintos puntos de la Tierra, monitoreo de operaciones con energía nuclear, observación del movimiento de tropas, alerta de lanzamiento de misiles, fisgoneo fotográfico de distintas regiones del mundo, etc. Por lo que toda actividad realizada hoy en la Tierra puede ser tranquilamente observada por las Fuerzas Armadas de los países más poderosos del mundo gracias a estos satélites que literalmente pueden observar todo lo que sucede aquí abajo. 

 A pesar de los distintos tipos de satélites que existen y los diferentes servicios que brindan, hay una gran cantidad de elementos en común que se pueden encontrar en todos ellos; entre los que se incluyen:

1).-Todos ellos cuentan con una carcasa de metal o de un compuesto de distintos materiales, llamada el bus del satélite. Dentro del bus se colocan todos los dispositivos que permiten a los satélites brindar los servicios para los que han sido desarrollados. Por otra parte el bus siempre debe ser lo suficientemente resistente para soportar el lanzamiento y las distintas condiciones a las que se verá expuesto en el espacio un satélite.

2).-Todos ellos cuentan con una fuente de energía que por lo general está compuesta por celdas recolectoras de energía solar y baterías para su almacenamiento. Las matrices de celdas solares proveen energía para cargar las baterías recargables. Algunos diseños nuevos incluyen el uso de celdas de combustible de hidrógeno (generando energía eléctrica a partir de hidrógeno).

La disponibilidad de energía es vital para la mayor duración posible del tiempo de vida de un satélite. Se han utilizado muy pocas veces satélites que funcionaban a partir de energía nuclear, pero luego de un accidente ocurrido con el satélite soviético Kosmos 954 en enero 24 de 1978, que luego de una falla en la separación del reactor nuclear antes de su reingreso a la Tierra, provocó que el mismo reingrese junto al resto de satélite y al desintegrarse, los desechos nucleares cayeran desparramándose sobre el norte de Canadá; lo cual puso en emergencia a la región y la posterior puesta en marcha de una operación de limpieza ambiental. El estado de los sistemas de energía son constantemente monitoreados desde los centros de control en la Tierra, en donde se reciben los datos por medio de señales telemétricas (de medición a distancia) enviadas desde los satélites.

3).-.-Todo satélite contiene una computadora de a bordo para controlar y monitorear los distintos sistemas y dispositivos del mismo.

4),.Todos los satélites cuentan con un sistema de señales de radio y antenas receptoras y emisoras de dichas señales. Como mínimo deben tener un receptor/transmisor de señales de radio para que desde el centro de control terrestre se pueda monitorear su estado de funcionamiento. Muchos satélites pueden ser controlados desde tierra para que realicen diversas tareas desde cambiar la órbita hasta reprogramar el sistema de la computadora de a bordo.

5).-Todos ellos cuentan con un sistema de control de incinación (Attitude Control System o ACS). El ACS mantiene al satélite apuntando siempre en la dirección correcta. Por ejemplo el el Telescopio Espacial Hubble tiene un sistema de control muy complejo para que el telescopio pueda apuntar durante varias horas o incluso días hacia la misma dirección en el espacio universal a pesar de orbitar a una velocidad de 27.359 km/h. Dicho sistema de control está compuesto por un conjunto de dispositivos que incluyen giroscopios (para medir la inclinación), acelerómetros (para medir la aceleración), un sistema estabilizador de ruedas de reacción (la rueda de reacción es un artefacto que se utiliza en vehículos espaciales para cambiar su momento angular sin consumir combustible), propulsores y un conjunto de sensores que determinan la posición del artefacto guiándose con las estrellas.

Fuente:

https://www.youbioit.com/es/article/shared-information/15589/que-son-los-satelites-artificiales-y-como-funcionan