Satélites naturales de planetas. Satélites naturales de los planetas del sistema solar.

¿Para qué sirven los satélites?

¿Quién de nosotros no ha gritado de alegría, mirando al profundo cielo estrellado: - ¡Mira, mira, el satélite vuela! Y este satélite no estaba asociado en absoluto con nada más que el espacio.
¡Pero ahora es una historia completamente diferente! Los satélites proporcionan comunicaciones, televisión, determinación de coordenadas, seguridad e Internet. Y a la gente se le ocurrirán muchas más cosas para que las tecnologías espaciales sirvan en beneficio de las personas.
Y le diremos por qué y qué métodos de uso de los sistemas satelitales son los más populares en la actualidad.

¿Por qué a veces sólo las tecnologías satelitales pueden ser la única opción de desarrollo?
Al instalar líneas fijas, se utilizan cables (fibra óptica o cobre, o con tecnología inalámbrica), redes celulares o radio Internet. Todo este trabajo bastante costoso siempre tiene importantes desventajas:

• Cobertura limitada del territorio. Cualquier transmisor o receptor de señales tiene un área de operación determinada, que depende de la potencia y el terreno de la zona;
• Las cuestiones de la modernización de la red siempre se relacionan con las capacidades técnicas y la viabilidad de gastar recursos financieros;
• A menudo resulta imposible desmontar rápidamente el equipo e instalar una estación en una nueva ubicación.

Y en algunos casos, lo más justificado desde el punto de vista técnico y financiero para garantizar comunicaciones fiables y de alta calidad es el uso de sistemas satelitales.

Los satélites siempre nos encontrarán.

Sin la tecnología satelital, nunca tendríamos la oportunidad de encontrarnos en nuestro gran planeta.
El sistema de coordenadas global le permite determinar con precisión la ubicación de los objetos (longitud, latitud e incluso altitud sobre el nivel del mar), así como la dirección de movimiento y la velocidad de este objeto.
El conocido sistema americano GPS (Global Positioning System) incluye 24 satélites artificiales, una amplia red de estaciones terrestres que tienen capacidad ilimitada para conectar terminales de usuario.
El sistema GPS funciona continuamente. Cualquier persona en el planeta puede utilizarlo, solo necesita adquirir un navegador GPS. Los fabricantes ofrecen modelos portátiles, automotrices, de aviación y marinos. Las operaciones de búsqueda y rescate en ningún país del mundo están completas sin la ayuda del GPS.

No hace mucho, Rusia desplegó su sistema de navegación GLONASS, similar al estadounidense, y con el mismo nivel de precisión en la determinación de coordenadas.
Ambos sistemas son absolutamente accesibles y gratuitos.

Los satélites nos protegen

Esto es especialmente cierto en la industria automotriz. El sistema de seguridad principal se combina con éxito con canales de comunicación por satélite, GPS y métodos de radar tradicionales.
¿Cómo funcionan los sistemas de seguridad por satélite?
La unidad central con sensores de seguridad está discretamente instalada en el coche. En caso de emergencia, una señal de la unidad central se transmite a través de canales de comunicación al propietario o al despachador. El sistema GPS ayuda a rastrear la ruta, la ubicación y el modo de conducción en tiempo real.

Los satélites nos entretienen

El tema más actual y famoso es la televisión por satélite. Pero ya estamos tan acostumbrados a las losas de nuestras casas que prácticamente no lo notamos. Pero sólo tres dispositivos: antena, receptor y convertidor nos brindan un placer extraordinario al ver nuestros programas de televisión favoritos.
La diferencia con una antena de televisión tradicional es que en lugar de una torre, actúa un satélite y transmite una señal digital. Esto da como resultado una gran selección de canales y calidad de imagen.

Los satélites nos conectan con amigos.

Los sistemas globales de comunicación por satélite (GCSS) más comunes y conocidos: Globalstar, Inmarsat, Iridium, Thuraya. Al comienzo de su creación, se suponía que estos sistemas organizarían la telefonía fija y móvil donde no había líneas de comunicación. Con un mayor desarrollo, aparecieron nuevas oportunidades: acceso a Internet, transmisión de información en varios formatos. Y el GSSS pasó a ser multiservicio.
Si describimos el funcionamiento de estos sistemas en pocas palabras, se verá así.
El satélite recibe la señal del abonado y la transmite a la estación más cercana en la Tierra. La estación determina la señal, selecciona una ruta y la envía a través de redes terrestres o un canal satelital hasta el punto de recepción.
La diferencia entre los sistemas globales de comunicación por satélite está en el costo del tráfico, el tamaño y el costo de los terminales de usuario, las áreas de cobertura, así como en las características técnicas del concepto del sistema en sí.

Los satélites nos ayudan a vivir cómodamente

El sistema satelital VSAT (Very Small Aperture Terminal) se está desarrollando activamente. Este sistema es como una base para el diseñador: puede agregar equipos y obtener acceso a Internet, otros equipos, y las redes locales de usuarios en diferentes territorios ya están unidas. También puede recopilar datos, reservar canales de comunicación, gestionar diversos procesos de producción, organizar videoconferencias y audioconferencias remotas.
Un sistema de este tipo es fácil de implementar y empezar a funcionar. La calidad de la comunicación, la facilidad de mantenimiento y uso ya han sido apreciadas por instituciones financieras, cadenas minoristas y grandes empresas industriales.

Una red basada en VSAT consta de una estación de control central (CCS), terminales de usuario y un satélite de retransmisión.
Con un mayor desarrollo, inevitablemente todos los sistemas serán más accesibles, más baratos, más convenientes y más fáciles de administrar y comprender los procesos en curso de asimilación de nuestra vida cotidiana con las tecnologías satelitales.

Ahora, mirando soñadoramente el cielo nocturno y viendo una estrella en movimiento, pensarás que ellos, los satélites, facilitan y diversifican enormemente la vida. Y esto es maravilloso.

¿Por qué, para transmitir, por ejemplo, una señal de televisión de Nueva York a Moscú, es necesario lanzar algún tipo de aparato al espacio? La respuesta a esta pregunta es muy sencilla: la Tierra es esférica. Las ondas de radio, que transportan sonido, imágenes e incluso datos informáticos en forma de ondas electromagnéticas, viajan en línea recta. No pueden dar la vuelta a la Tierra ni atravesar su espesor. No importa a qué lugar de la Tierra enviemos ondas de radio, inevitablemente se alejarán de nuestro planeta hacia el espacio. Es cierto que parte de las ondas de radio se refleja en la ionosfera, una capa especial que rodea la Tierra, como si fuera un espejo. Se refleja y vuelve a caer sobre la superficie del planeta, a muchos cientos y miles de kilómetros del transmisor. La radiocomunicación de larga distancia se basa en este fenómeno. Por eso, con la ayuda de un receptor normal, podemos escuchar transmisiones de radio de Estados Unidos o China.

Pero el problema es que con la ayuda de este tipo de ondas (se llaman cortas, medias y largas) no se puede transmitir ni una imagen de televisión, ni un sonido de alta calidad, ni una gran cantidad de datos. Para transmitir una señal de televisión o música de alta calidad, se necesitan ondas de radio especiales con una alta frecuencia de oscilación. Se les llama ultracortos. Las ondas ultracortas no se reflejan en la ionosfera y van libremente al espacio exterior. ¿Cómo podemos asegurarnos de que las imágenes de televisión en ondas ultracortas puedan transmitirse a largas distancias? ¡Bien! Necesitamos captar olas en el espacio y redirigirlas de regreso a la Tierra. Hasta donde se encuentra el receptor. Para eso están los satélites de comunicaciones. En pocas palabras, un satélite de comunicaciones es un espejo de ondas de radio suspendidas en el espacio. El satélite cuelga tan alto que las ciudades alejadas entre sí, como Londres y Estambul, son “visibles” de un vistazo. Las ondas de radio pueden viajar libremente a ambas ciudades desde el satélite sin encontrar obstáculos. Y las ondas también viajan libremente al satélite desde estas capitales (y desde muchos otros lugares de la Tierra). El satélite ayuda a que la señal de radio "salte" a través de la curvatura del globo.

En cierto modo, un satélite de comunicaciones es similar a altas torres de televisión. Al fin y al cabo, cuanto más alta sea la torre, más lejos se podrá transmitir la señal de radio. Si la parte superior de la torre de televisión está dentro del campo de visión, puede recibir programas de televisión en su televisor. Pero tan pronto como sigas conduciendo, la torre desaparecerá detrás del horizonte (es decir, detrás de la curva de la Tierra. Ahora las ondas de radio no llegarán a tu televisor). El satélite es decenas de miles de kilómetros más alto que la torre más alta. Por tanto, puede transmitir simultáneamente sus ondas a una gran parte del globo.

Sin embargo, existe una diferencia significativa entre satélite y torre. Si la torre de televisión se encuentra en un lugar, entonces el satélite debe volar a una velocidad enorme (¡más de 8 kilómetros por segundo!) alrededor de la Tierra. De lo contrario, simplemente se caerá. Estas son las leyes de la física. ¿Cómo podemos asegurarnos de que, como la cima de una torre de televisión, esté siempre en el mismo punto? Los satélites que observan la superficie de la Tierra o las naves espaciales en órbita no vuelan muy alto, aproximadamente a una altitud de 200 a 300 kilómetros. En una buena noche despejada se pueden ver incluso desde la Tierra. Un punto brillante apareció sobre el horizonte, cruzó el cielo y después de unos minutos volvió a desaparecer detrás del horizonte. Y aunque el punto de la Tierra donde se encuentra el observador, así como el satélite, giran alrededor del eje terrestre, la nave espacial supera la superficie terrestre. Vuela más rápido de lo que gira la Tierra.

Para que el satélite esté constantemente en el cielo en el mismo punto, debe lanzarse a una altitud muy elevada. Entonces la órbita, el camino que describirá alrededor de nuestro planeta, resultará muy larga. El tiempo orbital del satélite y el tiempo orbital de cualquier punto de la superficie terrestre alrededor del eje del planeta serán iguales. Científicamente hablando, la velocidad angular del satélite y la superficie del planeta serán iguales.

Esto se puede entender con un ejemplo muy sencillo. Si coloca, por ejemplo, dos bolas de plastilina en una rueda giratoria, una en el exterior de la rueda y la otra en el interior, más cerca del eje, notará que la bola cerca del borde se mueve a gran velocidad y el del centro apenas se mueve. Sin embargo, entre sí están inmóviles y están en la misma línea. Tienen la misma velocidad angular. La bola en el eje es la superficie de la Tierra. La bola en el exterior de la rueda es un satélite de comunicaciones que gira en órbita.

Una órbita que permite que un satélite permanezca inmóvil sobre la superficie de la Tierra se llama geoestacionaria. Tiene forma de círculo y pasa aproximadamente por encima del ecuador terrestre, la línea que separa el hemisferio norte del sur. Es desde dicho satélite, ubicado a entre 35 y 40 mil kilómetros de distancia, que recibimos programas de televisión en las “antenas” que poco a poco comenzaron a crecer en los hogares de nuestro país.

Los satélites naturales son cuerpos cósmicos relativamente pequeños que orbitan alrededor de planetas "anfitriones" más grandes. En parte, se les dedica toda una ciencia: la planetología.

En los años 70, los astrónomos supusieron que Mercurio tenía varios cuerpos celestes dependientes de él, ya que detectaron radiación ultravioleta a su alrededor. Más tarde resultó que la luz pertenecía a una estrella distante.

Los equipos modernos nos permiten estudiar con más detalle el planeta más cercano al Sol. Hoy en día, todos los científicos planetarios insisten al unísono en que no tiene satélites.

Lunas del planeta Venus

A Venus se le llama parecido a la Tierra porque tienen composiciones similares. Pero si hablamos de objetos espaciales naturales, entonces el planeta que lleva el nombre de la diosa del amor está cerca de Mercurio. Estos dos planetas del sistema solar son únicos porque están completamente solos.

Los astrólogos creen que Venus podría haberlos visto anteriormente, pero hasta la fecha no se ha descubierto ninguno.

¿Cuántos satélites naturales tiene la Tierra?

Nuestra Tierra natal tiene muchos satélites, pero solo uno natural, que todo el mundo conoce desde la infancia: esta es la Luna.

El tamaño de la Luna es más de un cuarto del diámetro de la Tierra y mide 3475 km. Es el único cuerpo celeste con dimensiones tan grandes en relación con el “huésped”.

Sorprendentemente, su masa es pequeña: 7,35 × 10²² kg, lo que indica baja densidad. Múltiples cráteres en la superficie son visibles desde la Tierra incluso sin dispositivos especiales.

¿Qué lunas tiene Marte?

Marte es un planeta bastante pequeño al que a veces se le llama rojo debido a su tono escarlata. Está dado por el óxido de hierro, que forma parte de su composición. Hoy Marte cuenta con dos objetos celestes naturales.

Ambas lunas, Deimos y Fobos, fueron descubiertas por Asaph Hall en 1877. Son los objetos más pequeños y oscuros de nuestro sistema de cómics.

Deimos se traduce como el antiguo dios griego que siembra el pánico y el terror. Según las observaciones, se está alejando gradualmente de Marte. Fobos, que lleva el nombre del dios que trae el miedo y el caos, es el único satélite que está tan cerca del "maestro" (a una distancia de 6.000 km).

Las superficies de Fobos y Deimos están abundantemente cubiertas de cráteres, polvo y diversas rocas sueltas.

Lunas de Júpiter

Hoy en día, el gigante Júpiter tiene 67 satélites, más que otros planetas. Los más grandes de ellos se consideran un logro de Galileo Galilei, ya que fueron descubiertos por él en 1610.

Entre los cuerpos celestes que orbitan alrededor de Júpiter, cabe destacar:

• Adrasteus, con un diámetro de 250 × 147 × 129 km y una masa de ~3,7 × 1016 kg;
• Metis - dimensiones 60×40×35 km, peso ~2·1015 kg;
• Tebe, con una escala de 116×99×85 y una masa de ~4,4×1017 kg;
• Amaltea - 250×148×127 km, 2·1018 kg;
• Io con un peso de 9·1022 kg a 3660×3639×3630 km;
• Ganímedes, que con una masa de 1,5·1023 kg tenía un diámetro de 5263 km;
• Europa, que ocupa 3120 km y pesa 5,1022 kg;
• Calisto, con un diámetro de 4820 km y una masa de 1,1023 kg.

Los primeros satélites fueron descubiertos en 1610, algunos entre los años 70 y 90, luego en 2000, 2002, 2003. Los últimos fueron descubiertos en 2012.

Saturno y sus lunas

Se han encontrado 62 satélites, de los cuales 53 tienen nombre. La mayoría de ellos están formados por hielo y rocas, caracterizados por una característica reflectante.

Los objetos espaciales más grandes de Saturno:

¿Cuántas lunas tiene Urano?

Actualmente, Urano tiene 27 cuerpos celestes naturales. Llevan el nombre de personajes de obras famosas escritas por Alexander Pope y William Shakespeare.

Nombres y lista por cantidad con descripción:

Lunas de Neptuno

El planeta, cuyo nombre recuerda al nombre del gran dios de los mares, fue descubierto en 1846. Fue la primera en ser encontrada mediante cálculos matemáticos y no mediante observaciones. Poco a poco se fueron descubriendo nuevos satélites hasta llegar a 14.

Lista

Las lunas de Neptuno llevan el nombre de ninfas y varias deidades marinas de la mitología griega.

La bella Nereida fue descubierta en 1949 por Gerard Kuiper. Proteus es un cuerpo cósmico no esférico y los científicos planetarios lo estudian en detalle.

El gigante Tritón es el objeto más helado del sistema solar, con una temperatura de -240°C, y también es el único satélite que gira sobre sí mismo en dirección opuesta a la rotación del “maestro”.

Casi todos los satélites de Neptuno tienen cráteres y volcanes en su superficie, tanto de fuego como de hielo. Arrojan desde sus profundidades mezclas de metano, polvo, nitrógeno líquido y otras sustancias. Por tanto, una persona no podrá permanecer sobre ellos sin una protección especial.

¿Qué son los “satélites planetarios” y cuántos hay en el sistema solar?

Los satélites son cuerpos cósmicos de menor tamaño que los planetas "anfitriones" y que giran en las órbitas de estos últimos. La cuestión del origen de los satélites aún está abierta y es una de las claves de la planetología moderna.

Hoy en día se conocen 179 objetos espaciales naturales, que se distribuyen de la siguiente manera:

• Venus y Mercurio – 0;
• Tierra – 1;
• Marte – 2;
• Plutón – 5;
• Neptuno – 14;
• Uranio – 27;
• Saturno – 63;
• Júpiter - 67.

La tecnología mejora cada año, encontrando más cuerpos celestes. Quizás pronto se descubran nuevos satélites. Sólo nos queda esperar, consultando constantemente las novedades.

El satélite más grande del sistema solar.

Ganímedes, un satélite del gigante Júpiter, es considerado el más grande de nuestro sistema solar. Su diámetro, según los científicos, es de 5263 km. El siguiente en tamaño es Titán, con un tamaño de 5150 km, la “luna” de Saturno. El top tres lo cierra Calisto, la “vecina” de Ganímedes, con quien comparten un “maestro”. Su escala es de 4800 km.

¿Por qué los planetas necesitan satélites?

Los planetólogos siempre se han preguntado: "¿Por qué se necesitan los satélites?" o "¿Qué efecto tienen en los planetas?" A partir de observaciones y cálculos, se pueden sacar algunas conclusiones.

Los satélites naturales juegan un papel importante para los "anfitriones". Crean un cierto clima en el planeta. No menos importante es el hecho de que sirven como protección contra asteroides, cometas y otros cuerpos celestes peligrosos.

A pesar de un impacto tan significativo, los satélites todavía no son necesarios para el planeta. Incluso sin su presencia, la vida puede formarse y sostenerse en él. A esta conclusión llegó el científico estadounidense Jack Lissauer del Centro de Ciencias Espaciales de la NASA.

En el exterior del Sputnik, cuatro antenas de látigo transmitían en frecuencias de onda corta superiores e inferiores al estándar actual (27 MHz). Las estaciones de seguimiento en la Tierra captaron la señal de radio y confirmaron que el pequeño satélite sobrevivió al lanzamiento y siguió con éxito su trayectoria alrededor de nuestro planeta. Un mes después, la Unión Soviética puso en órbita el Sputnik 2. Dentro de la cápsula estaba la perra Laika.

En diciembre de 1957, desesperados por seguir el ritmo de sus adversarios de la Guerra Fría, los científicos estadounidenses intentaron poner un satélite en órbita con el planeta Vanguard. Desafortunadamente, el cohete se estrelló y se quemó durante el despegue. Poco después, el 31 de enero de 1958, Estados Unidos repitió el éxito soviético al adoptar el plan de Wernher von Braun de lanzar el satélite Explorer 1 con un cohete estadounidense. Piedra roja. El Explorer 1 llevaba instrumentos para detectar rayos cósmicos y descubrió en un experimento de James Van Allen de la Universidad de Iowa que había muchos menos rayos cósmicos de los esperados. Esto llevó al descubrimiento de dos zonas toroidales (que finalmente recibieron el nombre de Van Allen) llenas de partículas cargadas atrapadas en el campo magnético de la Tierra.

Alentadas por estos éxitos, varias empresas comenzaron a desarrollar y lanzar satélites en la década de 1960. Uno de ellos fue Hughes Aircraft, junto con el ingeniero estrella Harold Rosen. Rosen dirigió el equipo que implementó la idea de Clark: un satélite de comunicaciones colocado en la órbita de la Tierra de tal manera que pudiera hacer rebotar ondas de radio de un lugar a otro. En 1961, la NASA contrató a Hughes para construir la serie de satélites Syncom (comunicaciones sincrónicas). En julio de 1963, Rosen y sus colegas vieron a Syncom-2 despegar hacia el espacio y entrar en una órbita geosincrónica irregular. El Presidente Kennedy utilizó el nuevo sistema para hablar con el Primer Ministro de Nigeria en África. Pronto despegó Syncom-3, que en realidad podía transmitir una señal de televisión.

La era de los satélites ha comenzado.

¿Cuál es la diferencia entre un satélite y la basura espacial?

Técnicamente, un satélite es cualquier objeto que orbita alrededor de un planeta o un cuerpo celeste más pequeño. Los astrónomos clasifican las lunas como satélites naturales y, a lo largo de los años, han compilado una lista de cientos de objetos de este tipo que orbitan alrededor de planetas y planetas enanos de nuestro sistema solar. Por ejemplo, contaron 67 lunas de Júpiter. Y todavía lo es.

Los objetos creados por el hombre como el Sputnik y el Explorer también pueden clasificarse como satélites porque, al igual que las lunas, orbitan alrededor de un planeta. Desafortunadamente, la actividad humana ha provocado una enorme cantidad de desechos en la órbita de la Tierra. Todos estos pedazos y escombros se comportan como grandes cohetes: giran alrededor del planeta a gran velocidad en una trayectoria circular o elíptica. En una interpretación estricta de la definición, cada uno de estos objetos puede definirse como un satélite. Pero los astrónomos generalmente consideran que los satélites son aquellos objetos que realizan una función útil. Los restos de metal y otros desechos entran en la categoría de desechos orbitales.

Los desechos orbitales provienen de muchas fuentes:

• La explosión de un cohete que produce la mayor cantidad de basura.
• El astronauta relajó su mano: si un astronauta está reparando algo en el espacio y se le pasa una llave, se pierde para siempre. La llave entra en órbita y vuela a una velocidad de unos 10 km/s. Si golpea a una persona o a un satélite, los resultados podrían ser catastróficos. Los objetos grandes como la ISS son un gran objetivo para los desechos espaciales.
• Artículos desechados. Partes de contenedores de lanzamiento, tapas de lentes de cámaras, etc.

La NASA ha lanzado un satélite especial llamado LDEF para estudiar los efectos a largo plazo de las colisiones con desechos espaciales. Durante seis años, los instrumentos del satélite registraron alrededor de 20.000 impactos, algunos causados ​​por micrometeoritos y otros por desechos orbitales. Los científicos de la NASA continúan analizando los datos del LDEF. Pero Japón ya cuenta con una red gigante para atrapar desechos espaciales.

¿Qué hay dentro de un satélite normal?

Los satélites tienen muchas formas y tamaños y realizan muchas funciones diferentes, pero todos son fundamentalmente similares. Todos ellos tienen una estructura y una carrocería de metal o compuestos, que los ingenieros de habla inglesa llaman autobús y los rusos llaman plataforma espacial. La plataforma espacial reúne todo y proporciona suficientes medidas para garantizar que los instrumentos sobrevivan al lanzamiento.

Todos los satélites tienen una fuente de energía (normalmente paneles solares) y baterías. Los paneles solares permiten cargar las baterías. Los satélites más nuevos también incluyen pilas de combustible. La energía satelital es muy cara y extremadamente limitada. Las células de energía nuclear se utilizan habitualmente para enviar sondas espaciales a otros planetas.

Todos los satélites tienen una computadora a bordo para controlar y monitorear varios sistemas. Todo el mundo tiene una radio y una antena. Como mínimo, la mayoría de los satélites tienen un transmisor y un receptor de radio para que el personal de tierra pueda consultar y monitorear el estado del satélite. Muchos satélites permiten muchas cosas diferentes, desde cambiar la órbita hasta reprogramar el sistema informático.

Como es de esperar, montar todos estos sistemas no es una tarea fácil. Se necesitan años. Todo comienza con la definición del objetivo de la misión. La determinación de sus parámetros permite a los ingenieros ensamblar las herramientas necesarias e instalarlas en el orden correcto. Una vez aprobadas las especificaciones (y el presupuesto), comienza el montaje del satélite. Se lleva a cabo en una sala limpia, un ambiente estéril que mantiene la temperatura y humedad deseadas y protege el satélite durante el desarrollo y montaje.

Los satélites artificiales suelen fabricarse por encargo. Algunas empresas han desarrollado satélites modulares, es decir, estructuras cuyo ensamblaje permite instalar elementos adicionales según especificaciones. Por ejemplo, los satélites Boeing 601 tenían dos módulos básicos: un chasis para transportar el subsistema de propulsión, la electrónica y las baterías; y un juego de estantes alveolares para guardar equipos. Esta modularidad permite a los ingenieros ensamblar satélites a partir de espacios en blanco en lugar de hacerlo desde cero.

¿Cómo se ponen en órbita los satélites?

Hoy en día, todos los satélites se ponen en órbita en un cohete. Muchos los transportan en el departamento de carga.

En la mayoría de los lanzamientos de satélites, el cohete se lanza hacia arriba, lo que le permite moverse más rápido a través de la espesa atmósfera y minimizar el consumo de combustible. Después de que el cohete despega, el mecanismo de control del cohete utiliza el sistema de guía inercial para calcular los ajustes necesarios en la boquilla del cohete para lograr el paso deseado.

Después de que el cohete sale al aire, a una altitud de unos 193 kilómetros, el sistema de navegación lanza pequeños cohetes, que son suficientes para girar el cohete a una posición horizontal. Después de esto, se libera el satélite. Se vuelven a disparar pequeños cohetes que proporcionan una diferencia de distancia entre el cohete y el satélite.

Velocidad orbital y altitud.

El cohete debe alcanzar una velocidad de 40.320 kilómetros por hora para escapar completamente de la gravedad de la Tierra y volar al espacio. La velocidad espacial es mucho mayor de la que necesita un satélite en órbita. No escapan a la gravedad terrestre, pero se encuentran en un estado de equilibrio. La velocidad orbital es la velocidad necesaria para mantener un equilibrio entre la atracción gravitacional y el movimiento inercial del satélite. Esto es aproximadamente 27.359 kilómetros por hora a una altitud de 242 kilómetros. Sin gravedad, la inercia llevaría al satélite al espacio. Incluso con la gravedad, si un satélite se mueve demasiado rápido, será arrastrado al espacio. Si el satélite se mueve demasiado lento, la gravedad lo empujará hacia la Tierra.

La velocidad orbital de un satélite depende de su altitud sobre la Tierra. Cuanto más cerca de la Tierra, mayor es la velocidad. A una altitud de 200 kilómetros, la velocidad orbital es de 27.400 kilómetros por hora. Para mantener una órbita a una altitud de 35.786 kilómetros, el satélite debe viajar a una velocidad de 11.300 kilómetros por hora. Esta velocidad orbital permite al satélite realizar un sobrevuelo cada 24 horas. Dado que la Tierra también gira las 24 horas, el satélite a una altitud de 35.786 kilómetros se encuentra en una posición fija con respecto a la superficie de la Tierra. Esta posición se llama geoestacionaria. La órbita geoestacionaria es ideal para satélites meteorológicos y de comunicaciones.

En general, cuanto más alta sea la órbita, más tiempo podrá permanecer allí el satélite. A baja altitud, el satélite se encuentra en la atmósfera terrestre, lo que genera resistencia. A gran altura prácticamente no hay resistencia y el satélite, al igual que la Luna, puede permanecer en órbita durante siglos.

Tipos de satélites

En la Tierra, todos los satélites tienen un aspecto similar: cajas o cilindros brillantes adornados con alas hechas de paneles solares. Pero en el espacio, estas pesadas máquinas se comportan de manera muy diferente dependiendo de su trayectoria de vuelo, altitud y orientación. Como resultado, la clasificación de satélites se convierte en un asunto complejo. Un enfoque consiste en determinar la órbita de la nave en relación con un planeta (normalmente la Tierra). Recuerde que hay dos órbitas principales: circular y elíptica. Algunos satélites comienzan en una elipse y luego entran en una órbita circular. Otros siguen una trayectoria elíptica conocida como órbita de Molniya. Estos objetos normalmente giran de norte a sur a través de los polos de la Tierra y completan un sobrevuelo completo en 12 horas.

Los satélites en órbita polar también pasan por los polos en cada revolución, aunque sus órbitas son menos elípticas. Las órbitas polares permanecen fijas en el espacio mientras la Tierra gira. Como resultado, la mayor parte de la Tierra pasa bajo el satélite en una órbita polar. Debido a que las órbitas polares brindan una excelente cobertura del planeta, se utilizan para mapeo y fotografía. Los meteorólogos también dependen de una red global de satélites polares que dan vueltas alrededor de nuestro planeta cada 12 horas.

También puedes clasificar los satélites por su altura sobre la superficie terrestre. Según este esquema, existen tres categorías:

• Órbita terrestre baja (LEO): los satélites LEO ocupan una región del espacio de 180 a 2000 kilómetros sobre la Tierra. Los satélites que orbitan cerca de la superficie de la Tierra son ideales para observación, fines militares y recopilación de información meteorológica.
• Órbita terrestre media (MEO): estos satélites vuelan entre 2.000 y 36.000 km sobre la Tierra. Los satélites de navegación GPS funcionan bien a esta altitud. La velocidad orbital aproximada es de 13.900 km/h.
• Órbita geoestacionaria (geosincrónica): los satélites geoestacionarios orbitan la Tierra a una altitud superior a 36.000 km y a la misma velocidad de rotación que el planeta. Por tanto, los satélites en esta órbita siempre están posicionados hacia el mismo lugar de la Tierra. Muchos satélites geoestacionarios vuelan a lo largo del ecuador, lo que ha creado muchos atascos en esta región del espacio. Varios centenares de satélites de televisión, comunicaciones y meteorología utilizan la órbita geoestacionaria.

Finalmente, podemos pensar en los satélites en el sentido de dónde "buscan". La mayoría de los objetos enviados al espacio en las últimas décadas miran a la Tierra. Estos satélites cuentan con cámaras y equipos que pueden ver nuestro mundo en diferentes longitudes de onda de luz, lo que nos permite disfrutar de una vista impresionante de los tonos ultravioleta e infrarrojos de nuestro planeta. Cada vez menos satélites dirigen su mirada al espacio, donde observan estrellas, planetas y galaxias, y buscan objetos como asteroides y cometas que podrían colisionar con la Tierra.

Satélites conocidos

Hasta hace poco, los satélites seguían siendo instrumentos exóticos y ultrasecretos, utilizados principalmente con fines militares, de navegación y de espionaje. Ahora se han convertido en una parte integral de nuestra vida diaria. Gracias a ellos conocemos la previsión meteorológica (aunque los meteorólogos muchas veces se equivocan). Vemos la televisión y accedemos a Internet también gracias a los satélites. El GPS en nuestros automóviles y teléfonos inteligentes nos ayuda a llegar a donde necesitamos ir. ¿Vale la pena hablar de la inestimable contribución del telescopio Hubble y del trabajo de los astronautas en la ISS?

Sin embargo, existen verdaderos héroes de la órbita. Conozcámoslos.

1. Los satélites Landsat han estado fotografiando la Tierra desde principios de la década de 1970 y ostentan el récord de observación de la superficie terrestre. Landsat-1, conocido alguna vez como ERTS (Satélite de Tecnología de Recursos Terrestres), fue lanzado el 23 de julio de 1972. Llevaba dos instrumentos principales: una cámara y un escáner multiespectral, construido por Hughes Aircraft Company y capaz de registrar datos en espectros verde, rojo y dos infrarrojos. El satélite produjo imágenes tan hermosas y fue considerado tan exitoso que le siguió una serie completa. La NASA lanzó el último Landsat-8 en febrero de 2013. La nave espacial llevaba dos sensores de observación de la Tierra, el Operational Land Imager y el Thermal Infrarrojo Sensor, que recopilan imágenes multiespectrales de regiones costeras, hielo polar, islas y continentes.
2. Los satélites ambientales operativos geoestacionarios (GOES) giran alrededor de la Tierra en órbita geoestacionaria, cada uno de los cuales es responsable de una porción fija del globo. Esto permite a los satélites monitorear de cerca la atmósfera y detectar cambios en los patrones climáticos que pueden provocar tornados, huracanes, inundaciones y tormentas eléctricas. Los satélites también se utilizan para estimar las precipitaciones y la acumulación de nieve, medir la extensión de la capa de nieve y seguir el movimiento del hielo marino y lacustre. Desde 1974, se han puesto en órbita 15 satélites GOES, pero sólo dos satélites, GOES Oeste y GOES Este, monitorean el clima en un momento dado.
3. Jason-1 y Jason-2 desempeñaron un papel clave en el análisis a largo plazo de los océanos de la Tierra. La NASA lanzó Jason-1 en diciembre de 2001 para reemplazar el satélite NASA/CNES Topex/Poseidón, que había estado operando sobre la Tierra desde 1992. Durante casi trece años, Jason-1 midió los niveles del mar, la velocidad del viento y la altura de las olas en más del 95 por ciento de los océanos libres de hielo de la Tierra. La NASA retiró oficialmente Jason-1 el 3 de julio de 2013. Jason-2 entró en órbita en 2008. Llevaba instrumentos de alta precisión que permitían medir la distancia entre el satélite y la superficie del océano con una precisión de varios centímetros. Estos datos, además de su valor para los oceanógrafos, proporcionan una visión amplia del comportamiento de los patrones climáticos globales.

¿Cuánto cuestan los satélites?

Después del Sputnik y el Explorer, los satélites se hicieron más grandes y complejos. Tomemos como ejemplo TerreStar-1, un satélite comercial que proporcionaría servicios de datos móviles en América del Norte para teléfonos inteligentes y dispositivos similares. Lanzado en 2009, TerreStar-1 pesaba 6.910 kilogramos. Y cuando estaba completamente desplegado, reveló una antena de 18 metros y enormes paneles solares con una envergadura de 32 metros.

Construir una máquina tan compleja requiere una gran cantidad de recursos, por lo que históricamente sólo las agencias gubernamentales y corporaciones con mucho dinero podían ingresar al negocio de los satélites. La mayor parte del coste de un satélite recae en el equipamiento: transpondedores, ordenadores y cámaras. Un satélite meteorológico típico cuesta alrededor de 290 millones de dólares. Un satélite espía costaría 100 millones de dólares más. Agregue a esto el costo de mantenimiento y reparación de satélites. Las empresas deben pagar por el ancho de banda satelital de la misma manera que los propietarios de teléfonos pagan por el servicio celular. Esto a veces cuesta más de 1,5 millones de dólares al año.

Otro factor importante es el costo inicial. Lanzar un satélite al espacio puede costar entre 10 y 400 millones de dólares, según el dispositivo. El cohete Pegasus XL puede elevar 443 kilogramos a la órbita terrestre baja por 13,5 millones de dólares. Lanzar un satélite pesado requerirá más sustentación. El cohete Ariane 5G puede lanzar un satélite de 18.000 kilogramos a órbita baja por 165 millones de dólares.

A pesar de los costos y riesgos asociados con la construcción, el lanzamiento y la operación de satélites, algunas empresas han logrado construir negocios completos en torno a ello. Por ejemplo, Boeing. La compañía entregó alrededor de 10 satélites al espacio en 2012 y recibió pedidos durante más de siete años, generando casi 32 mil millones de dólares en ingresos.

El futuro de los satélites

Casi cincuenta años después del lanzamiento del Sputnik, los satélites, al igual que los presupuestos, crecen y se fortalecen. Estados Unidos, por ejemplo, ha gastado casi 200 mil millones de dólares desde el inicio de su programa de satélites militares y ahora, a pesar de todo esto, tiene una flota de satélites obsoletos esperando ser reemplazados. Muchos expertos temen que la construcción y el despliegue de grandes satélites simplemente no puedan existir con el dinero de los contribuyentes. La solución que podría poner todo patas arriba siguen siendo las empresas privadas como SpaceX y otras que claramente no sufrirán un estancamiento burocrático, como la NASA, NRO y NOAA.

Otra solución es reducir el tamaño y la complejidad de los satélites. Los científicos de Caltech y de la Universidad de Stanford trabajan desde 1999 en un nuevo tipo de CubeSat, basado en bloques de construcción con un borde de 10 centímetros. Cada cubo contiene componentes ya preparados y se puede combinar con otros cubos para aumentar la eficiencia y reducir el estrés. Al estandarizar el diseño y reducir el costo de construir cada satélite desde cero, un solo CubeSat puede costar tan solo 100.000 dólares.

En abril de 2013, la NASA decidió probar este sencillo principio con tres CubeSats impulsados ​​por teléfonos inteligentes comerciales. El objetivo era poner los microsatélites en órbita durante un breve periodo de tiempo y tomar algunas fotografías con sus teléfonos. La agencia ahora planea desplegar una extensa red de satélites de este tipo.

Ya sean grandes o pequeños, los futuros satélites deben poder comunicarse eficazmente con las estaciones terrestres. Históricamente, la NASA dependía de las comunicaciones por radiofrecuencia, pero la RF alcanzó su límite a medida que surgió la demanda de más energía. Para superar este obstáculo, los científicos de la NASA están desarrollando un sistema de comunicación bidireccional que utiliza láseres en lugar de ondas de radio. El 18 de octubre de 2013, los científicos dispararon por primera vez un rayo láser para transmitir datos desde la Luna a la Tierra (a una distancia de 384.633 kilómetros) y lograron una velocidad de transmisión récord de 622 megabits por segundo.

Los satélites de telecomunicaciones suelen colocarse en órbita geoestacionaria (GEO). que es una órbita circular con una altitud de 35.786 kilómetros sobre el ecuador terrestre y sigue la dirección de rotación de la Tierra. Un objeto en GEO tiene un período orbital igual a su período de rotación, por lo que para los observadores en tierra parece estacionario y ocupa una posición fija en el cielo.

Los satélites en GEO permiten una comunicación constante, transmitiendo señales de radiofrecuencia desde antenas fijas. Estas señales no son muy diferentes de las utilizadas en la transmisión de televisión terrestre y suelen tener una frecuencia de 3 a 50 veces mayor. La señal recibida por el satélite es amplificada y transmitida de regreso a la Tierra, permitiendo la comunicación entre puntos situados a miles de kilómetros de distancia.

Una propiedad especial que hace que los satélites geoestacionarios sean extremadamente atractivos es su capacidad de transmitir información. La señal retransmitida puede recibirse mediante antenas en cualquier lugar dentro del área de cobertura del satélite, comparable al tamaño de un país, región, continente o incluso un hemisferio entero. Cualquiera que tenga una antena pequeña de 40-50 cm de diámetro puede convertirse en usuario directo del satélite.

Un satélite que opera en órbita geoestacionaria no necesita ningún motor y su estancia en órbita terrestre puede durar muchos años. La fricción de la delgada atmósfera superior eventualmente la ralentizará y hará que se hunda más y eventualmente se queme en la atmósfera inferior.

Si un satélite se lanza con más combustible, se mueve más rápido y su radio orbital es mayor. Una órbita grande significa que el movimiento angular del satélite alrededor de la Tierra es más lento. Por ejemplo, la Luna, situada a 380.000 km de la Tierra, tiene un período orbital de 28 días.

Los satélites de órbita terrestre baja (LEO), como muchos satélites científicos y de observación, operan a altitudes mucho más bajas: orbitan la Tierra en aproximadamente 90 minutos a altitudes de varios cientos de kilómetros.

Los satélites de telecomunicaciones también pueden estar en LEO, siendo visibles desde cualquier lugar durante 10 a 20 minutos. Para garantizar la continuidad de la transmisión de información en este caso será necesario el despliegue de decenas de satélites.

Los sistemas de telecomunicaciones LEO pueden requerir 48, 66, 77, 80 o incluso 288 satélites para proporcionar los servicios requeridos. Varios de estos sistemas se han implementado para proporcionar comunicaciones a terminales móviles. Utilizan frecuencias relativamente bajas (1,5-2,5 GHz), que se encuentran en el mismo rango que las frecuencias utilizadas en las redes móviles GSM. El hecho de que este tipo de satélite no requiera costosos dispositivos de transmisión y recepción es una ventaja para ellos: en este caso no es necesario un seguimiento cuidadoso del satélite. Además, la baja altitud minimiza el retraso en el tiempo de viaje de la señal y requiere menos potencia del transmisor para establecer las comunicaciones.