Volumen 1.
Octubre 18, 2011.
La exploración del espacio cósmico. J
O
P U N T O S C R Í T I C O S :
•
Satélites Artificiales.
¿Qué son? ¿Para qué existen? El cambio que trajeron a la humanidad.
•
Reportaje especial:
¡Telstar! Telstar!
El
primer satélite de comunicaciones que llega al espacio. El inicio de la transmisión por cable.
C o n o z c a
Pamela Figueroa Ruiz
U
R
N
A
L
S
P
A
T
I
A
L
D
’
F
R
E
N
I
E
R
E
“ H a s t a l a s e g u n d a G u e r r a m u n d i a l l a i d e a d e v i s i t a r e l e s p a c i o e r a c i e n c i a f i c c i ó n . ”
Con los avances tecnológicos alcanzados a principios del siglo XX y la guerra fría, la NASA y la Agencia Espacial Federal Rusa a partir de los años 30 inició la llamada carrera espacial en la cual lanzaron satélites, sondas y posteriormente naves tripuladas con seres humanos. Uno de los mayores logros fue la llegada del hombre a la Luna por parte de los Estados Unidos el 21 de julio de 1969 con Neil Armstrong a bordo del Apolo XI haciendo realidad la imaginación de los directores hollywoodenses y dejando poco a la ciencia-ficción en el pasado.
Fotos cortesía de Xtec. Obtenidas de http://www.xtec.es/~rmolins1/solar/ es/explora.htm Arriba: Astronautas en la luna. De fondo: Satélites artificiales y la Tierra.
l a s e d i t o r a s j o u r n a l
Delmy Raquel Gómez
d e
EN ESTA EDICIÓN: Satélites artificiales. Definición y origen.
2
Basura espacial. ¿El nuevo problema ambiental?
3
Órbitas: la ciudad de los satélites. ¿Cómo llegar?
4
¿Qué tan lejos de la Tierra vuelan los satélites?
5
La otra clasificación de los satélites: por el tipo de misión asignada.
6
Los satélites y sus reglas de sobrevivencia.
7
!Telstar!
8
e s t e
Evelyn Benítez Rizo
P á g i n a
2
L a
S a t é l i t e s Un satélite artificial, es un cuerpo que es lanzado desde la superficie de la tierra y está dotado de una velocidad tangencial la cual le obliga a circular alrededor de la tierra, de modo que la atracción de esta equilibre constantemente, en todos los puntos de la órbita, la fuerza centrifuga producida por el movimiento cur-
“Gracias a ellos recibimos señales de televisión, radio y teléfono.” Grupo4cta2c. vilíneo. Definición según la Enciclopedia Británica (1992). En palabras más sencillas, son aparatos diseñados para girar alrededor de un cuerpo (asteroides, cometas, planetas o galaxias) a distintas velocidades y en una órbita arbitraria. Su concepción se remota varias décadas atrás, cuando los científicos creaban cohetes como armas de larga distancia en primer lugar y luego para explorar el espacio.
e x p l o r a c i ó n
a r t i f i c i a l e s . o r i g e n .
d e l
e s p a c i o
c ós m ic o .
D e f i n i c i ó n
y
Sin embargo, su uso posterior fue el de transportar satélites hasta el cosmos mismo. Estos cohetes se conocieron con el nombre de polietápicos (de muchas etapas). Sin embargo, la idea de colocar satélites en el espacio no se vio tan resaltada hasta 1945 cuando en plena guerra fría se quería demostrar qué país era el que poseía una mayor solvencia económica, un adelanto en tecnología considerable y sobre todo definir al ganador de dicha guerra, pues el uso que se le daba a los satélites era de carácter militar: para controlar operaciones enemigas, para transmitir mensajes con mayor Continúa página 3.
Foto cortesía de Romo Sanders
Simulación del Sputnik 1. Foto cortesía de “This is Rocket Science” obtenida de http://www.bisbos.com/rocketscience/spacecraft/ sputnik/sputnik-1.html
Partes de un satélite. Las partes más importantes de las que se compone un satélite artificial son las siguientes: •
Cámara de monitorización.
•
Antena: donde se recibe la señal desde la estación terrestre.
•
Equipo de almacenamiento de datos.
•
Medidor de gases de efecto invernadero.
•
Paneles solares: convierten la energía solar en eléctrica para suministrarla al sistema.
•
Medidor de nubes y aerosoles.
V o l u m e n
1 .
P á g i n a
rapidez, etc.
¿Para qué nos sirven los satélites?
Pero los satélites están en constante movimiento alrededor de nuestro planeta explorando cada centímetro terrestre y describiendo sus frecuentes cambios en el clima, la humedad y muchos otros factores de importancia para la vida de los seres humanos.
Los satélites artificiales nos transmiten imágenes de alta resolución de todo el globo terrestre: pueden identificar a volcanes que harán erupción y los lugares que afectarán con su lava, distinguen entre el agua contaminada y el agua pura, al igual que entre el agua salada y el agua dulce. Por otra parte, se pueden monitorear los incendios que se producen en los bosques, su alcance, y toda la contaminación que causan.
Universidad Centroamericana “José Simeón Cañas” informa a sus alumnos de la suspensión indefinida de clases hasta que se suspenda la alerta nacional sufrida por la situación actual que afecta al país. Se les ruega que acaten las La Universidad estará recomendaciones dadas abierta para cualquier por seguridad nacional. trámite académico que se desee realizar.
Cualquier consulta comunicarse a los teléfonos: (503) 2210-6600 (503) 2210-6655 (fax)
lisiones entre ellos y entrar a la atmósfera con una velocidad impresionante, tal que un simple tornillo de 1.5 cm puede causar un cráter de más 8 metros aproximadamente. Además, representa un problema para las futuras misiones al espacio que deseen efec-
de información y comunicación, pues gracias a ellos existe el fax, la televisión y el internet de alta velocidad para comunicarnos con otros seres humanos en cualquier parte del planeta. Gracias a los avances tecnológicos, son cada vez más versátiles, su duración es más prolongada y su costo se ha disminuido en forma significativa, tanto que !es aún más barato ponerlos en funcionamiento que construir una carretera!
Los satélites, son una gran fuente
Journal Spatial D’Freniere.
B a s u r a e s p a c i a l . ¿ E l n u e v o p r o b l e m a a m b i e n t a l ? Cada satélite está diseñado para un número particular de años de utilidad que, sin embargo, puede verse mermado por fallas inesperadas o por explosiones ocurridas en el espacio. Cuando este “ciclo de vida” se cumple los satélites se quedan flotando en el espacio como basura espacial, acompañando a los pequeños restos de naves daña-
tuarse pues pueden perforar o hacer estallar a las naves, satélites o estaciones espaciales que se envíen o que ya se encuentran orbitando. ¿Qué resolver primero: el problema ambiental o eliminar la basura espacial?
Foto cortesía de RiaNovosti. Obtenida de http:// sp.rian.ru/ caricaturas/20110902/150432008.html
Los expertos estudiosos de dichos satélites los han clasificados en tres grandes ramas: por tipo de misión, por el tipo de órbita en que se mueven y según su peso.
3
das o que sufrieron explosiones y los viejos depósitos de combustibles para recargar otras naves. Hasta ésta época la basura espacial se está volviendo un tema de preocupación, pues existen alrededor de 22,000 objetos flotando alrededor de la Tierra (entre tornillos, tuercas, trozos de naves y satélites, etc.) que pueden causar co-
P á g i n a
4
Ó r b i t a s : Como se mencionó anteriormente, los satélites son llevados al espacio mediante cohetes polietápicos, es decir, de muchas etapas. Pero ¿en qué constan estas etapas? ¿cómo el satélite puede girar indefinidamente alrededor de la Tierra sin que la fuerza de gravedad lo afecte? Veamos algunas respuestas. Los cohetes polietápicos o multi-etapas son cohetes que han sido construidos como dos o más cohetes en uno solo. Se coloca una capa de material sobre otra, dejando en la base a la primera etapa (la más grande) y luego se comienza a armar la segunda etapa (más pequeña que la anterior) y así sucesivamen-
L a
e x p l o r a c i ó n
l a c i u d a d d e l o s ¿ C ó m o l l e g a r ? te. Hoy en día, se han logrado lanzar exitosamente cohetes de dos hasta cinco etapas. Cuando el cohete despega, se ayuda de propulsores (conocidos como la etapa cero) y de la primera etapa. A medida que va ascendiendo el combustible se agotará y los propulsores caerán a Tierra, de aquí en adelante comienza la llamada estadificación: la primera etapa impulsa entonces al cohete hasta agotar su combustible y desprenderse (a unos 100 km de altura) siguiendo la segunda etapa (el cohete ya se encuentra cerca de la órbita a la cuál está destinado) y así sucesivamente hasta llegar a la última etapa. Capa etapa lo irá acercando más a su órbita definiti-
d e l
e s p a c i o
c ós m ic o .
s a t é l i t e s
va. Este tipo de cohete es monitoreado desde una base terrestre que supervisa que la “carga útil” (en este caso el satélite artificial) sea puesto en la órbita correcta, de manera efectiva. Normalmente, cuando el satélite es puesto en órbita debería de seguir una línea recta a velocidad constante pues la falta de aire hace que no disminuya su marcha ni cambie su rumbo. Sin embargo, la fuerza de la gravedad juega un papel importante en la trayectoria circular que describe posteriormente el satélite, pues en cada momento lo atrae hacia ella. Además de esto, la órbita cumple una característica muy importante: en ella el peso relativo del satélite es cero, puesto que la fuerza gravitatoria se anula con la fuerza centrífuga.
Órbita. El diccionario de la Real Academia Española (2010) lo define como: “Trayectoria que, en el espacio, recorre un cuerpo sometido a la acción gravitatoria sometida por los astros.”
“Un satélite que gira alrededor de la Tierra se encuentra constantemente
Ahondando un poco sobre las trayectorias.
cayendo hacia ella.”
Las trayectorias pueden tener dos formas en general: elíptica y circular. En la órbita circular el satélite Continúa página 5.
Foto cortesía de Julio Poeta. Obtenida de su blog en Wordpress.
V o l u m e n
1 .
P á g i n a
se mantiene girando a la misma distancia de la Tierra en todos los puntos. Por el contrario, en la órbita elíptica existen dos puntos importantes, el punto donde el satélite se encuentra más alejado de la Tierra se conoce como apogeo, apogeo y el punto donde el satélite se encuentra más cerca de la Tierra, como perigeo. perigeo Otro aspecto importante, es si el satélite gira en la misma dirección de la Tierra o en dirección contraria, a éstos satélites se les llama prógrada y retrógrada respectivamente.
¿ Q u é
t a n
5
Foto cortesía de Udlap. Distintas formas que pueden presentar las órbitas alrededor de la Tierra.
l e j o s
d e l a T i e r r a s a t é l i t e s ?
v u e l a n
l o s
Las órbitas se clasifican de acuerdo a la lejanía que presentan de la Tierra. Se conocen cuatro tipos principales:
Órbita Terrestre Baja
● Altitud: 500 a 900 km ● Forma: circular. ● Tiempo de recorrido: de 1 hora a 1 hora y media. ● Inclinación: 90° ● Datos adicionales: manejan el software de los buscapersonas, las telec om unic ac iones móviles y baja transmisión de datos (cientos a miles de Kbps).
Órbita Terrestre Media
Órbita Elíptica Alta
● Altitud: 5,000 a 12,000 km
● Altitud: 20,000 30,000 km
● Forma: circular intermedia.
● Forma: elíptica.
● Tiempo de recorrido: aproximadamente 6 horas. ● Inclinación: 50° ● Datos adicionales: se puede cubrir la totalidad de la Tierra con únicamente 15 satélites
Órbita Terrestre Geoestacionaria a
● Tiempo de recorrido: dependiente de la familia. Para Molniya es de 6 horas y para Tundra de 12 horas. ● Inclinación: 63° ● Datos adicionales: los satélites en esta órbita tienen un gran período de visibilidad.
● Altitud: 35,786 km ● Forma: circular. ● Tiempo de recorrido: el mismo que el de la Tierra: 23 horas con 56 minutos. ● Inclinación: 0° ● Datos adicionales: únicamente se necesitan tres satélites para cubrir a toda la Tierra.
Así, por el tipo de órbita donde los satélites se desplazan, se les denominan: satélites de órbita baja, satélites de órbita media, satélites de órbita elíptica excéntrica, y satélites geoestacionarios.
P á g i n a
6
L a
e x p l o r a c i ó n
d e l
e s p a c i o
c ós m ic o .
L a o t r a c l a s i f i c a c i ó n d e l o s s a t é l i t e s : p o r e l t i p o d e m i s i ó n a s i g n a d a .
Pero esta es sólo la primera clasificación que reciben los satélites. Una más interesante es por el tipo de misión asignada. Conozcamos algunos de ellos enlistados a continuación.
Satélite científico. Fueron los primeros satélites que se enviaron al espacio para explorarlo. Recogen información sobre el clima, temperatura, condiciones ambientales, etc., del espacio. Satélites de comunicaciones. Se utilizan para transmitir señales de televisión, radio, fax, internet y comunicaciones móviles. Son de lo más utilizados actualmente y representan una de las aplicaciones más rentables.
Satélites meteorológicos. Por lo general, se les suele clasificar dentro de los satélites científicos, pero estos se encargan de controlar las masas de nubes, las corrientes de aire caliente y frío tratando así de determinar el comportamiento del clima para prevenir futuros desastres. También se monitorean las cosechas, las mareas y el color del océano. Satélites de navegación. Actualmente son conocidos como GPS o sistemas de posicionamiento global. En su origen fueron creados para fines militares, de manera que pudieran rastrear o dirigir misiles, submarinos, tropas, etc., a su destino. Hoy en día se utilizan para encontrar las coordenadas geográficas de personas, automóviles o celulares. Satélites de teledetección. Se colocan en órbitas bajas y polares. Su resolución es sumamente elevada y pueden detectar los “colores” (variaciones en las frecuencias) de manera que rastrean la contaminación, el grado de deforestación, los cultivos, entre otros. Con estos se pretende tener un registro de la evolución terrestre de los últimos años. Satélites militares. Pueden captar órdenes de ataque mediante escuchas telefónicas, además, tienen la capacidad de alertar sobre posibles misiles que se han disparado desde cualquier lado del globo.
V o l u m e n
1 .
L o s
P á g i n a
s a t é l i t e s y s u s r e g l a s s o b r e v i v e n c i a .
Pero los satélites no simplemente orbitan a la deriva, están regidos por una serie de reglas que fueron descubiertas por el científico alemán Johannes Kepler. Aunque las leyes que descubriera Kepler fueran originalmente para el sistema solar en general, se pueden aplicar con bastante certeza a los satélites artificiales.
Así también, la ley de la gravitación de Newton también posee gran aplicación en el funcionamiento de los satélites artificiales. Como se mencionó anteriormente, para que un satélite describa una órbita alrededor de la Tierra se debe cumplir que su peso relativo sea cero, esto quiere decir que las fuerzas centrífuga y gravitatoria se anulen entre sí.
LEYES DE KEPLER.
●
La órbita de cada planeta (satélite) es una elipse con el Sol (Tierra) en uno de sus focos.
●
La línea que une al Sol (Tierra) con el planeta (satélite) barre áreas iguales en tiempos iguales.
●
El cuadrado del período de revolución es proporcional al cubo de su eje mayor.
E x p l i c a n d o g r á f i c a m e n t e l a s l e y e s d e K e p l e r . Primera Ley. Para Kepler, la figura de la circunferencia tenía un lugar privilegiado y por este motivo no fue utilizado en la definición de sus leyes. Por el contrario, utilizó una elipse donde l1+ l2 representa una constante. Segunda Ley. En esta figura se representan dos áreas, ambas tienen el mismo valor numérico y son recorridas en un mismo lapso de tiempo, a pesar de que en el área verde se recorra un arco de mayor longitud.
d e
Obtenido de Udlap. Capítulo II.
Tercera Ley. El período se define como el tiempo total que se tarda el astro estudiado en dar una vuelta completa a la órbita, este se proporcional a la longitud del eje mayor R con potencia 3/2.
Fotografías: representación gráfica de las leyes de Kepler. Obtenidas de Luventicus.
7
P á g i n a
8
L a
e x p l o r a c i ó n
d e l
e s p a c i o
c ós m ic o .
¡ T e l s t a r !
El satélite Telstar fue puesto en órbita por los Estados Unidos el 10 de julio de 1962 en Cabo Cañaveral, Florida. Su construcción fue un acuerdo entre AT&T y la gente de Bell (Bell Telephone Laboratories), la Oficina General de Correos Británica, la PTT Nacional de Francia y por supuesto, la NASA. El objetivo principal de este satélite era lograr la comunicación vía fax, transmitir voz y datos en tiempo real para conectar Estados Unidos con Francia y posteriormente con Japón. Además, se pudo "realizar la primera transmisión a color en el Atlántico; poniendo de manifiesto que había comenzado la era de las comunicaciones espaciales de alcance mundial."
El Telstar era un satélite de forma semi redondeada (con aproximadamente 0.9 m de diámetro y ¡un peso de sólo 170 lb!), constituido por 3600 paneles solares que brindaban la energía necesaria para el funcionamiento de dicho satélite –unos 14 watts-; también, poseía una antena helicoidal (es decir, en forma de hélice. Estas antenas, debido a su tamaño, no funcionan con bajas
El Telstar se apodera de la filatelia. Foto de una estampilla alusiva a la primera transmisión de televisión vía satélite.
frecuencias por lo que se suelen utilizar con microondas) en la cual rebotaba una señal que era ampliada en diez millones de veces y luego se redirigía a una de las tres estaciones ubicadas en la Tierra: en Goonhilly Downs, Inglaterra; otra en Pleumeur Bodou; Francia, y la última en Andover, Maine, en Estados Unidos.
Su diseño y medidas fueron adaptadas para que tuviera cabida en los cohetes Delta de la NASA, desde uno de los cuales fue lanzado y colocado “en una órbita elíptica completa una vez cada 2 horas y 37 minutos, con una inclinación de aproximadamente 45° sobre el ecuador, con el perigeo a unos 1000 km de la Tierra y el apogeo de 6000 km de la Tierra.”
Sobre norteamericano con detalles en honor a la comunicación lograda entre EEUU y Francia gracias al Telstar.
V o l u m e n
1 .
P á g i n a
E l
p r o b l e m a
El Telstar logró transmitir imágenes por televisión y se pudieron realizar llamadas telefónicas internacionales a las pocas horas de haber sido puesto en órbita. Esto supuso una ventaja considerable de los Estados Unidos sobre la Unión Soviética durante la guerra fría, pues el Telstar era el primer satélite de comunicaciones que se
“Gracias a él existe la televisión por cable y el internet.”
encontraba activo en el espacio. Sin embargo, el Telstar presentaba un pequeño inconveniente: las transmisiones sólo eran posibles mientras el satélite fuera visible por dos de las estaciones terrestres, pues una tenía que mandar la señal al Telstar y la otra recibirla amplificada. Esto ocurría durante 20 minutos cada 2.5 horas, únicamente cuando el satélite orbitaba sobre el océano Atlántico. El fenómeno se debe a que el Telstar fue
d e l
T e l s t a r .
colocado en una órbita elíptica y no en una órbita geoestacionaria como la mayoría de los satélites actuales. A pesar de esto, el Telstar logró estar en órbita durante siete meses, al cabo de los cuáles fue dañado por la radiación. Fuentes de la NASA revelaron que el día anterior al lanzamiento del satélite los Estados Unidos realizaron pruebas con una bomba nuclear a gran altitud llamada Starfish Prime. Esto sumado con otras explosiones soviéticas conocidas como “The K Proyect” de menor envergadura pero con una colocación en un campo electromagnético mayor, causaron que los niveles de radiación aumentaran en los cinturones de Van Allen y que los transistores del Telstar se quemaran como consecuencia, dejando al satélite fuera de servicio a principios de diciembre de 1962. Para 1963 se enviaron equipos de reparación. Pero unos meses después el Telstar volvió a fallar y desde entonces orbita como basura espacial.
Primera imagen enviada a la Tierra del Telstar.
9
LA EXPLORACIÓN DEL ESPACIO CÓSMICO.
Journal Spatial D’ Freniere
J O U R N A L S P A T I A L D ’ F R E N I E R E
Journal Spatial D’Freniere es publicado únicamente con el objetivo de entretener y lle-
Producido por: UCA Editores.
var un poco de conocimiento a todo aquel
Director General: Saúl Ernesto Granada.
que lo adquiera.
Editoras: Pamela Figueroa Ruiz
No es una organización con fines de lucro.
Delmy Raquel Gómez Evelyn Benítez Rizo.
EDICIÓN ÚNICA. Octubre, 2011.
B i b l i o g r a f í a Libros
ciones_Adicionales.pdf
•
Diccionario de la Real Academia Española (2010).
•
OSTER, L. (2005) Astronomía moderna. Reverté.
Páginas web. (consultadas del 12 al 15 de octubre de 2011).
•
http://catarina.udlap.mx/ u_dl_a/tales/documentos/ lem/peredo_a_s/capitulo2.pdf
•
http://www.gr.ssr.upm.es/ docencia/grado/csat/material/ CSAT09-2OrbitasConstela-
•
http:// grupo4cta2c.wordpress.com/ tipos-de-satelites-artificiales/
•
http://www.luventicus.org/ articulos/03C002/index.html
•
http:// www.todoelsistemasolar.com.a r/satelite.htm
Para la versión virtual: ¡interesantísimos videos con información sobre los satélites y todo sobre el Telstar!