• Author / Uploaded
• Antonio Lopez Brunett

• Categories
• Satélite de Comunicaciones
• Inclinación orbital
• Tierra
• Orbita
• Giroscopio

Citation preview

INTRODUCCION La comunicación es y ha sido un elemento muy importante en el progreso de muchas de las civilizaciones a lo largo en la historia de la humanidad. Este componente ha sido un recurso esencial para el progreso constante. Posteriormente a la invención del teléfono fueron muchos los cambios y mejoras que se realizaron a las telecomunicaciones (entre ellos se destacan el radio, las radio-comunicaciones, y la Televisión), pero sin lugar a dudas la mega revolución por las que han pasado las telecomunicaciones tuvo su inicio con la Era Espacial. Sin embargo, el Espacio Ultraterrestre se ha explorado con fines de uso para las telecomunicaciones en el año de 1945, fecha en la que Arthur C. Clarke publicó su obra Extra-Terrestrial Relays. Can Rocket Stations Give World Wide Radio Coverage? Precisamente fue su propuesta de instalar satélites para que orbitaran la tierra y así permitir la comunicación desde y hacia todos los puntos del planeta ¿genial no? , Por tal razón se considera la piedra base y fundante de las telecomunicaciones satelitales. Añadámosle a esto, su estudio de las órbitas geoestacionarias para el posicionamiento de satélites de telecomunicaciones, fue el elemento inicial y clave para la comunicación por medio de satélites geoestacionarios. OBJETIVOS

Objetivo general Explicar sobre las orbitas geoestacionarias

Objetivo especifico Conceptuar sobre la órbita geoestacionaria Identificar los tipos de orbitas geoestacionarias Mencionar el uso de la órbita geoestacionaria

MARCO TEORICO La órbita geoestacionaria es una órbita en el plano ecuatorial de la Tierra a 35 796 kilómetros de altitud. Por otra parte, su excentricidad orbital es cero, lo que significa que es perfectamente circular. Este caso particular de órbita geo-síncrona permite un satélite artificial de «quedarse inmóvil» a la vertical en el ecuador, en una posición fija con respecto a cualquier punto de la superficie del planeta. (Velasco, 2016) La posición de los satélites geoestacionarios está gestionado por la Unión Internacional de Telecomunicaciones. Esta órbita es relativamente lleno, los satélites al final de su vida tienen que dejar su sitio para los nuevos satélites. Por encima de la órbita geoestacionaria hay un cinturón de 230 kilómetros llamado «órbita cementerio», es el cementerio de los satélites al final de su vida. Cuando un satélite geoestacionario ya no está activo, se envía en esta órbita. Los satélites geoestacionarios giran sobre sí mismos a una velocidad de 100 revoluciones por minuto. (Velasco, 2016) El Derecho del Espacio Ultraterrestre, a diferencia de la gran mayoría de regulaciones normativas, se caracteriza por ser un derecho regido por los principios del soft-law. Esto significa que se rige por los lineamientos del consenso, la confianza y la cooperación. Conforme a esto, han sido múltiples los tratados y convenios que se han celebrado en esta materia, y concretamente en lo referente a la regulación de la actividad satelital, se ha facultado a la Unión Internacional de las Telecomunicaciones (UIT) para reglamentar las telecomunicaciones por medio de satélites. (Garcia, 2011)

A veces, a una órbita terrestre geo-síncrona se le llama órbita de Clarke, o cinturón de Clarke, en honor de Arthur C. Clarke, primero en sugerir su existencia en 1945, y en proponer su uso para satélites de comunicaciones. Clarke fue ingeniero, científico y autor de varios libros de ciencia ficción, incluyendo 2001: Odisea del espacio. La órbita de Clarke cumple con el conciso conjunto de especificaciones de órbitas de satélites geo-síncronos: 1) Estar directamente arriba del ecuador 2) viajar en la misma dirección que la de rotación de la Tierra, a 6840 millas por hora 3) tener 22,300 millas de altura sobre la Tierra 4) describir una revolución cada 24 horas. Como se ve en la fig. 18-7, tres satélites en órbitas de Clarke, a 120° de longitud uno de otro, pueden proporcionar comunicaciones en todo el globo terrestre, excepto en las regiones polares. (Garcia, 2011) ORBITA SINCRÓNICA La órbita sincrónica es la órbita que permite a un satélite hacer una revolución alrededor del planeta, mientras el planeta gira alrededor de sí mismo. Esto significa que si la órbita tiene una inclinación y una excentricidad igual a 0, entonces el satélite aparecerá desde el suelo del planeta, « inmóvil », colgando en el cielo todavía en la misma posición por encima del ecuador. Los satélites geoestacionarios se utilizan para la observación continua de un área específica del globo. Cuando la inclinación del plano de la órbita del satélite es ecuatorial (inclinación ≠ 0), el satélite parece oscilar del norte al sur, por encima del ecuador del planeta. Cuando la órbita del satélite es elíptica (excentricidad ≠ 0), el satélite parece oscilar del Este al Oeste. Cuando la inclinación de la órbita del satélite y la excentricidad son ambos diferente de 0, entonces el satélite se mueve a través del cielo produciendo una figura en forma de « 8 », llamado analema. No existe en el sistema solar satélite natural, en una órbita sincrónica de planeta. En la Tierra, las órbitas sincrónicas casi circulares son utilizadas por los satélites artificiales de comunicación, estos son las famosas órbitas geoestacionarias. Un satélite en una órbita sincrónica está siempre en rotación síncrona. Las órbitas geo-síncronas son circulares y, por consiguiente, la velocidad orbital es constante. Sólo hay una órbita geo-síncrona terrestre; sin embargo, está ocupada por gran cantidad de satélites. De hecho, la órbita geo-síncrona es la que más se usa, por la razón obvia de que los satélites en órbitas geo-síncronas permanecen en una posición fija respecto a la Tierra y, en consecuencia, no deben ser rastreados por antenas en estaciones terrestres. CALCULO DE LA ORBITA GEOESTACIONARIA La órbita sincrónica de los planetas se calcula usando la ley de la gravitación universal, que se reduce a: h=√3(G*M*T^2/4π^2)-R h = Altura del satélite artificial G = Constante gravitacional (6.67*10-11) M = Masa del planeta T = Período de rotación del planeta R = Radio del planeta La órbita geoestacionaria (órbita sincrónica de la Tierra) está a una altitud de 35 796 kilómetros (≈ 36 000 kilómetros) y tiene un semieje mayor de 42 167 kilómetros.

2

ÓRBITAS SINCRÓNICAS DE LOS PLANETAS

Planets

Mass

Volume

Radius

Rotation

Synchronous

Synchronous orbit

Satellite

(1024 kg)

(1012 km3)

(km)

period (s)

orbit altitude (km)

Semi-major axis (km)

speed (km/s)

Mercury

0.3302

0.06083

2439.74

5 053 137

240 025

242 464

0.30

Venus Earth

4.8685 5.9736

0.92843 1.08321

6051.83 6371.01

20 939 611 86 163

1 527 832 35 796

1 533 883 42 167

0.46 3.07

Mars Jupiter

0.64185 1898.6

0.16318 1431.28

3389.95 69910.97

88 400 35 629

17 002 89 811

20 392 159 722

1.45 28.17

Saturn Uranus

568.46 86.81

827.13 68.33

58232.00 25361.46

38 256 61 894

53 811 57 173

112 043 82 534

18.40 8.38

Neptune

102.43

62.526

24622.04

57 837

58 739

83 361

9.06

Tabla 1 Órbitas sincrónicas de los planetas

UTILIDAD DE LA ORBITA GEOESTACIONARIA La órbita geoestacionaria es utilizada para colocar los satélites que deben absolutamente cubrir una región determinada o ser apuntado por antenas fijas en el suelo. Los principales satélites que orbitan a 36.000 km de altitud son los satélites de telecomunicación, de teledifusión, de observación y los satélites meteorológicos. (Tomasi, 2003) Cada satélite geoestacionario ofrece la ventaja de 24 hora de servicio sobre aproximadamente un tercio de la superficie terrestre. Así, solo se requieren de 3 satélites para cubrir el globo. Además esta clase de satélites necesita de un sistema de antenas fijas. Las aplicaciones de los Telecomunicaciones, Meteorología, solar, Investigación Espacial.

satélites geoestacionarios son múltiples así: las Recursos Naturales y Medio Ambiente, Transmisión de energía

ÓRBITAS DE SATÉLITES Los satélites asíncronos giran en torno a la Tierra en órbitas elípticas o circulares, como se ve en las ilustraciones. 1a y 1b. En una órbita circular, la velocidad de rotación es constante; sin embargo, en órbitas elípticas la velocidad depende de la altura del satélite sobre la Tierra. Es mayor cuando el satélite está cerca de la Tierra que cuando está más lejos. La mayoría de los satélites asíncronos gira en torno a la Tierra con órbitas prógradas (Movimiento en sentido anti horario en contra de las manecillas del reloj). Por consiguiente, su posición cambia en forma continua con respecto a un punto fijo de la Tierra. Por lo mismo, los satélites asíncronos se deben usar cuando están disponibles, lo cual puede ser sólo de 15 minutos por órbita.

3

Ilustración 1 Orbita de los satélites.

Categorías de elevación de satélites En general, los satélites se clasifican por tener ya sea una órbita terrestre baja (LEO, por low Earth orbit), órbita terrestre intermedia (MEO, por medium Earth orbit) o una órbita terrestre geo-síncrona (GEO, por geo-synchronous Earth orbit). La mayoría de los satélites LEO trabaja en el intervalo de frecuencias de 1.0 a 2.5 GHz y orbitan a unas 480 millas sobre la superficie terrestre Los satélites MEO trabajan en la banda de frecuencias de 1.2 a 1.66 GHz, y giran entre 6000 y 12,000 millas sobre la Tierra. Los satélites geo-síncronos GEO son de órbita terrestre de gran altura, que funcionan principalmente en el espectro de frecuencias de 2 a 18 GHz, cuyas órbitas están a 22,300 millas sobre la superficie terrestre. El satélite artificial gira en la misma dirección que la Tierra sobre su eje, es decir, del oeste al este (en relación al sistema de referencia celeste). El satélite tiene así un periodo orbital exactamente igual al periodo de rotación de la Tierra sobre sí misma, 23 horas 56 minutos y 4,084 segundos, este período se llama el día sideral. (Tomasi, 2003)

POSICIÓN DE LOS SATÉLITES GEOESTACIONARIOS La posición de los satélites geoestacionarios está gestionado por la Unión Internacional de Telecomunicaciones. Esta órbita es relativamente lleno, los satélites al final de su vida tienen que dejar su sitio para los nuevos satélites. Por encima de la órbita geoestacionaria hay un cinturón de 230 kilómetros llamado « órbita cementerio », es el cementerio de los satélites al final de su vida. Cuando un satélite geoestacionario ya no está activo, se envía en esta órbita. Los satélites geoestacionarios giran sobre sí mismos a una velocidad de 100 revoluciones por minuto. Los satélites geoestacionarios son principalmente los satélites de teledifusión, de observación y los satélites meteorológicos. Están a 35 796 kilómetros de altitud y tienen una posición fija con respecto a la superficie de la Tierra, su altura permite "ver" más de una tercera parte del planeta, sólo tres satélites son suficientes para una cobertura casi total del planeta. Los satélites deben estar separados uno de otro por al menos 0,05 ° de longitud, esto representa unos 36 km

4

. Ilustración 2 Orbita Geo-estacionaria. Ilustración 3 Satélites Geoestacionarios

TRAYECTORIAS ORBITALES DE LOS SATÉLITES Aunque hay una cantidad infinita de trayectorias orbitales, sólo tres son útiles para los satélites de comunicaciones. La fig. 18-4 muestra tres trayectorias que puede seguir un satélite al girar en torno a la Tierra: inclinada, ecuatorial y polar. Todos los satélites giran en torno a la Tierra describiendo una órbita que define un plano que pasa por el centro de gravedad de la Tierra, el llamado geo-centro.

Ilustración 4 Trayectoria Orbital de los Satélites

Las órbitas inclinadas son virtualmente todas, excepto las que van directamente arriba del ecuador o directamente arriba de los polos Norte y Sur. La fig. 18-5a muestra el ángulo de inclinación de una órbita satelital. Es el ángulo que forma el plano ecuatorial terrestre con el plano orbital de un satélite, medido en dirección de las manecillas del reloj, en el punto de la órbita donde cruza el plano ecuatorial yendo de sur a norte. Este punto se llama nodo ascendente, y se ve en la fig. 18-5b. El punto donde una órbita polar o inclinada cruza al plano ecuatorial, cuando va de norte a sur, se llama nodo descendente, y la línea que une los nodos ascendente y descendente, que pasa por el centro de la Tierra, se llama línea de los nodos. Los ángulos de inclinación varían de 0 a 180°. Una órbita ecuatorial es cuando el satélite gira en órbita directamente arriba del ecuador, por lo general, en una trayectoria circular. En una órbita ecuatorial, el ángulo de inclinación es 0° y no hay nodos ascendente ni descendente y, por lo mismo, no hay línea de los nodos. Todos los satélites geo-síncronos están en órbitas ecuatoriales. Una órbita polar es cuando el satélite gira en una trayectoria que lo hace pasar sobre los polos Norte y Sur, en una órbita perpendicular al plano ecuatorial. Los satélites de órbita polar siguen una trayectoria de baja altura, cercana a la Tierra, y que pasa sobre y muy cerca de los polos Norte y Sur. El ángulo de inclinación de un satélite en órbita polar es de casi 90°. Es interesante notar que se puede cubrir el 100% de la superficie terrestre con un solo satélite en órbita polar. Los satélites en órbitas polares giran en torno a la Tierra en una órbita longitudinal, mientras la Tierra gira sobre su eje en una rotación latitudinal. En consecuencia, la figura de radiación del satélite es una línea diagonal que

5

forma una espiral sobre la superficie terrestre, que se asemeja a un anuncio de peluquería. En consecuencia, todo lugar sobre la Tierra queda dentro del alcance de radiación del satélite en órbita polar, dos veces al día.

Ilustración 5 a) Angulo de Inclinación; 5 b) Nodo ascendente, nodo descendente y linea de los nodos.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS SATÉLITES GEOSÍNCRONOS Las ventajas y desventajas de los satélites geo-síncronos son las siguientes: Ventajas 1. Los satélites geo-síncronos permanecen casi estacionarios con respecto a una determinada estación terrestre. En consecuencia, las estaciones terrestres no necesitan costosos equipos de rastreo. 2. Los satélites geo-síncronos están disponibles para todas las estaciones terrestres dentro de su sombra el 100% del tiempo. La sombra de un satélite abarca todas las estaciones terrestres que tienen una trayectoria visual hacia ellos, y que quedan dentro de la distribución de radiación de las antenas del satélite. 3. No hay necesidad de cambiar de uno a otro satélite geo-síncrono porque pasen por su respectiva órbita. En consecuencia, no hay interrupciones de transmisión causadas por los tiempos de conmutación. 4. Son despreciables los efectos del desplazamiento Doppler. Desventajas 1. Una desventaja obvia es que los satélites geo-síncronos requieren a bordo dispositivos complicados y pesados de propulsión, para mantenerlos en órbita fija 2. Los satélites geo-síncronos están a gran altura e introducen retardos de propagación mucho mayores. El retardo de propagación de ida y vuelta entre dos estaciones terrestres, pasando por un satélite geo-síncrono, es de 500 a 600 ms. 3. Los satélites geo-síncronos requieren mayores potencias de transmisión y receptores más sensibles, por las mayores distancias y mayores pérdidas en la trayectoria. 4. Se requieren artificios espaciales de gran precisión para poner en órbita un satélite geo-síncrono, y para mantenerlo en ella. También, se requieren motores de propulsión a bordo del satélite, para mantenerlo en su órbita respectiva.

6

Ilustración 6. Tres Satélites geo-síncronos en órbitas de Clarke SATURACIÓN DE LA ÓRBITA GEOESTACIONARIA Las opiniones que se han dado con respecto al tema son tan extremas que algunos estudios han plateado el hecho de que en la órbita caben 180 satélites, existiendo un criterio tan opuesto que se estima en una cifra de 1800 satélites. Sin embargo, los comités especializados de las naciones unidas han concluido que resulta imposible determinar el número de satélites que puede ser colocado en la órbita geoestacionaria. Pese a ello, los satélites de telecomunicaciones han sido colocado en la órbita desde 1964, y evidentemente el número de estos han ido incrementado de un año a otro, es así que en el ano de 1977 había tan solo 9 satélites y solo tres años después el numero incremento a 274, manteniendo esa cifra hasta 1990 Según cálculos de Henry Jad Mikhail en una declaración realizada en Bogotá, se calcula que se colocan 27 satélites geoestacionarios cada ano. Sin embargo existen dos factores que limitan el número de satélite que pueden ser colocados en la órbita, estos son: la interferencia física entre satélite y la interferencia de las frecuencias radiales

LA INTERFERENCIA FÍSICA ENTRE SATÉLITES. La mayoría de criterios expuestos con respecto a este tema han señalado que no tiene sentido determinar el límite de la capacidad de la órbita geoestacionaria para la colocación de satélites, por el hecho de que las características físicas de estos satélites ubicados en la órbita varían, notoriamente, uno de otro. En este aspecto, la ONU, en su documento sobre la "Utilización Eficiente de la Órbita Geoestacionaria" indica que lo correcto sería referirse a las limitaciones en función de la superficie de la zona de sección transversal, sujeta a colisión. Sin embargo, según el mismo documento de la ONU; se calcula que la órbita geoestacionaria tiene capacidad para 1800 satélites, de 0,2 grados de ancho cada uno, puesto que la mayoría de satélites actuales pueden mantener su posición con una variación de 0,1 grados de longitud. Si se colocan dos o más satélites en la misma posición nominal, el riesgo de colisión depende del tamaño de los satélites. Se ha calculado que entre 1986 v 1990 habría en la órbita geoestacionaria 135 satélites activos y 140 satélites inactivos con una superficie media de 21𝑚2 . Las posibilidades de colisión serian 1,2x10. Se ha determinado, que el peligro de colisión es mucho mayor entre los satélites activos y los satélites geoestacionarios cuya vida útil ha cesado y por lo tanto se encuentran a la deriva, esta clase de satélites poseen por lo general una órbita geo sincrónica que cruza la órbita geoestacionaria dos veces al día, por lo que las posibilidades de colisión serían mucho más grandes.

7

Ilustración 7 Interferencia física entre Satélites

Existe así mismo, factores que intervienen en la efectividad de los satélites de menores dimensión, efectividad ocasionada por aquellos satélites mucho más grandes que limitan la utilización de la luz solar, privando a estos satélites pequeños de la fuente de energía indispensable para las comunicaciones, que se supone no deben dejar de transmitir ni un solo momento. Hace aproximadamente 20 años atrás, la tasa de crecimiento con relación al uso de la órbita geoestacionaria subió el 18%, se cree, que si se mantiene esta tasa de crecimiento, en un futuro, no muy lejano, la órbita sincrónica geoestacionaria, como recurso natural, estará completamente congestionada. Por otro lado, si bien es cierto que el peligro de colisión entre los satélites ubicados en la órbita es poco probable hoy en día; no sucederá lo mismo en un futuro, cuando los satélites sigan siendo enviados y colocados en la órbita, provocando así saturación de esta y mayores posibilidades de colisión entre satélites, lo que demuestra que la demanda de acceso a la órbita es cada vez mayor. A este respecto, es necesario considerar, que hoy en día son pocos los países que no cuentan aún con los recursos económicos y tecnológicos para fabricar, enviar y colocar un satélite en esta zona natural. Con respecto a esta situación, evidentemente preocupante, la Declaración de Bogotá; expresa que: “la órbita geoestacionaria constituye un recurso naturales caso, cuya importancia y valor se incrementa aceleradamente con el avance de la tecnología espacial y con las crecientes necesidades de comunicación. El avance tecnológico ha permitido que cada día aumente el número de satélites en explotación que utiliza esta orbita, por lo que su saturación podrían ocurrir en un futuro cercano. Las soluciones propuestas por la Unión Internacional de Telecomunicaciones, tendientes a conseguir una mejor utilización de la órbita geoestacionaria que prevenga su inminente saturación, son de difícil practica en el momento, resultando injustas por cuanto aumentan considerablemente los costos de explotación de este recurso, especialmente para los países en desarrollo que no están en iguales condiciones tecnológicas y financieras ante los países industrializados, que gozan de aparente monopolio en la explotación y uso de la órbita geoestacionaria". (Garcia, 2011)

LA INTERFERENCIA DE LAS FRECUENCIAS RADIALES. En este tipo de artificiales.

interferencias,

se

ha

determinado

que

existen

dos limitaciones; las naturales y las

Las limitaciones naturales son consecuencia de una serie de elementos, tales como los gases atmosféricos, las precipitaciones y las nubes. En cambio, las limitaciones artificiales surgen de la interferencia existente entre los sistemas de comunicaciones y por la interferencia entre sistemas de satélites. La interferencia se refiere a "una degradación de rendimiento en un sistema de comunicaciones debido a señales ajenas a este". La interferencia pueden originarse de señales que se encuentren consignadas a otra zona o de señales distintas a una frecuencia distinta. Este tipo interferencias no se logran eliminar por completo debido a que todos los sistemas de comunicaciones difunden un mínimo de energía externa a su zona de servicio, sin embargo pueden ser reducidas a un mínimo si al diseño de los sistemas se lo planificado adecuada y minuciosamente.

8

Sabemos plenamente, que en el transcurso de los años la órbita geoestacionaria podría quedar completamente saturada de satélites de comunicaciones, agotando por completo este recurso natural de mucha utilidad y del cual no todos las países han tenido la oportunidad de explotarlo, más existen beneficios para la gran mayoría de países del mundo, por esta razón las alternativas para evitar su congestión son temas ampliamente analizados y discutidos. En este aspecto se ha determinado que la capacidad de la órbita geoestacionaria podría ser aumentada si se reduce el ancho de la banda de transmisión y limitando la superficie y el ancho de bandas adyacentes a fin de evitar la interferencia. En la Conferencia Administrativa Mundial de Radiocomunicaciones de 1979, debido a la creciente demanda de comunicaciones, se extendió el ancho de la banda de 6.4 GHz "GIGAHERCIO" a 600 MHz, en varias frecuencias. Estas frecuencias son utilizadas en el campo de las telecomunicaciones, en lo que se conoce como radiodifusión, telegrafía inalámbrica, teléfono, televisión, radares, sistemas de navegación y en general todo aquello que se encuentra sometida a la comunicación espacial, en la actualidad no existen planes para una ampliación de frecuencias, esto debido a la escasez tecnológica y a la disminución atmosférica. La distancia entre satélites colocados en la órbita, debe ser suficiente para evitar interferencias con satélites vecinos, no obstante, no solo debería tomarse en cuenta el ancho del haz principal de los satélites, sino además el nivel de radiación que produzcan estos a través de sus lóbulos laterales(Radiación máxima). La Unión Internacional de Telecomunicaciones, ha proporcionado algunos datos técnicos, entre ellos; aquel referente a la capacidad de la órbita geoestacionaria. La UIT, considera que la capacidad de esta zona es de 188 posiciones orbitales, con aproximadamente una separación de 6 grados entre cada satélite. (Garcia, 2011) COBERTURA DE LOS SATÉLITES. Una posible clasificación de los satélites de comunicaciones es en términos de su cobertura. En términos generales puede hablarse de cobertura regional o hemisférica y depende de la configuración de las antenas a bordo del satélite, como se ilustra en la ilustración 8 para el caso de cobertura regional. En este caso la antena a bordo del satélite, que cumple las funciones de receptora y transmisora, debe mantener absoluta mente rígida. Ya que cualquier desviación dé ésta, considerando la distancia entre la tierra y el satélite. Haría que el satélite dejara de apuntar a la zona deseada.

Ilustración 8 Cobertura de un Satélite. En el caso de cobertura hemisférica el ancho del haz de la antena debe iluminar toda la porción visible de la tierra, con lo que el ángulo de abertura del haz debe ser de unos 18°. Las regiones polares en un radio de unos 5° quedan fuera de la cobertura del satélite. Una vez que el vehículo espacial alcanza su posición en la órbita geoestacionaria, su posición debe mantenerse fija, a fin de que su antena o antenas, altamente direccionales apunten siempre en la dirección deseada. Sobre el satélite actúan diferentes fuerzas tales como el gradiente gravitacional, es decir. la diferencia en la atracción gravitacional causado por la diferencia de distancia del centro de masa de la tierra a las diversas partes del vehículo, el campo magnético terrestre, la presión de la radiación solar y el movimiento no compensado de los motores inerciales, engranajes y palancas. Aunque dichas fuerzas sean pequeñas, actúan de forma continua sobre el vehículo y es necesario compensarlas o corregirlas. La forma más simple de estabilización es giroscópica, en que el vehículo completo gira alrededor de su eje vertical como una peonza a una velocidad de 30 a 100 rpm. Esto hace que el satélite se comporte como un volante giroscópico con elevado momento de inercia que le proporciona rigidez en la posición. De modo que el efecto total sea que la antena apunte su haz de forma estacionaria hacia la tierra. Un satélite no estabilizado giroscópicamente y apuntando a una región fija en la tierra como se ilustra en la figura, tiene tres tipos de movimiento, similares a los de un barco navegando: desviación, cabeceo y rotación. La desviación seria en este caso en el plano horizontal, semejante a las desviaciones de la proa de un barco respecto a una

9

dirección fija. El cabeceo sería en este caso en el plano vertical, similar al cabeceo de un barco cuando la proa y la popa suben y bajan mientras navega. Finalmente, la rotación seria lateral, perpendicular a la dirección de apuntamiento, como en el caso de un barco sujeto a oleaje lateral que se inclinara de babor a estribor. Los satélites estabilizados en tres ejes tienen pequeños volantes giratorios, llamados volantes de reacción o de momento, que giran para mantener al satélite en la posición deseada respecto a la tierra y al sol. Si los sensores del satélite detectan desviaciones respecto a la posición correcta, los volantes de reacción aumentan o reducen su velocidad para regresar al satélite a la posición correcta. Algunos vehículos utilizan también pequeños impulsores de propulsión, para proporcionar empujes suaves y corregir así los desvíos de posición. Tanto este sistema como el de estabilización giroscópica tienen ventajas y desventajas. En la actualidad los satélites de comunicaciones tienden más a ser del tipo de estabilización por tres ejes que giroscópica. Una ventaja de los satélites estabilizados por tres ejes es que pueden desplegar paneles solares de gran tamaño, por ejemplo de hasta 20 metros de longitud, una vez que se encuentran en su posición orbital y generar más energía que los, satélites cilíndricos giratorios. (vega, 2016)

VIDA ÚTIL DE LOS SATÉLITES

Actualmente la vida útil de los satélites más recientes se estima superior a los 15 años. En la vida útil influyen, además de las posibles averías, una serie de factores como el deterioro de las celdas solares y, de manera importante, el agotamiento del combustible necesario para mantener la posición del satélite de forma precisa. Cuando el combustible se agota, el satélite ya no puede corregir la deriva causada por los campos gravitatorios de la tierra, el sol, la luna y otros cuerpos en órbita así como la presión de la radiación solar y queda en tales condiciones, inútil para las comunicaciones. Según se mencionó, la órbita geoestacionaria es única y está a unos 36000 km de la superficie terrestre, de modo que todos los satélites de comunicaciones tienen que situarse en esa órbita. En otras palabras, la órbita geoestacionaria equivale a un estacionamiento con un número limitado de plazas y constituye por tanto un recurso limitado. Actualmente hay miles de objetos en dicha órbita, la mayor parte "basura espacial" que incluye tanto satélites inoperativos como restos de cohetes. Teniendo que los viajes espaciales tripulados, con excepción del Proyecto Apolo a la luna a finales de la década de 1960 y años siguientes, no alcanzan órbitas superiores a unos centenares de kilómetros de la tierra, los satélites de comunicaciones, hasta ahora y en el futuro previsible, no pueden ni recuperarse ni repararse en órbita, de modo que constituyen literalmente basura. (vega, 2016)

ECUADOR EN LA ÓRBITA GEOESTACIONARIA A Ecuador le corresponden dos segmentos de la órbita geoestacionaria: uno sobre la parte continental, más las 200 millas marítimas, y otro por el archipiélago de las Islas Galápagos, señala Franklin López, director del Observatorio Astronómico de la Escuela Politécnica Nacional. El segmento continental tiene una longitud orbital de 5.090,7 kilómetros (correspondientes a 920,9 km de extensión terrestre) y el insular tiene una longitud orbital de 6.689,6 km (equivalentes a 1.012,8 km de extensión terrestre). Esto quiere decir que el país puede reclamar derechos sobre 11.780,3 km de la órbita geoestacionaria (ELUniverso, 2008). ANTECEDENTES NEE-01 PEGASO El 25 de Abril de 2013 a las 23h13m00s hora local, Ecuador lanzó al espacio su primer satélite, el NEE-01 PEGASO, su primera transmisión de video fue captada por la estación terrena HERMES-A el 5 de Mayo de 2013. En Mayo 23, 2013 el NEE-01 PEGASO sufrió un anomalía en órbita que causó pérdida de actitud y daños físicos en el satélite, justo después de un encuentro cercano con el objeto SCC-15890 Mayo 23, 2013 a las 00h38m17s. La causa real de esta anomalía es aún desconocida. El NEE-01 sobrevivió la anomalía y sigue en órbita. Debido a este problema, su antena no podía apuntar correcta y establemente hacia la estación terrena y aunque seguía transmitiendo y funcionando, su señal no podía ser decodificada. La Agencia Espacial Civil Ecuatoriana trabajó sin descanso para estabilizar al NEE-01 y recuperar el uso de su señal.

10

Ilustración 9 Pegaso NEE-01 El NEE-02 KRYSAOR El NEE-02 KRYSAOR es un satélite clase PEGASO, esto significa que es un satélite gemelo al NEE-01, fue construido después de PEGASO y su función principal actual es la de servir como repetidora orbital para recibir la señal del NEE-01 PEGASO. El 25 de Enero de 2014 en NEE-02 recuperó el acceso a la señal del NEE-01 en una operación sin precedentes en la historia espacial usando el módulo de repetición PERSEO.

El NEE-02 KRYSAOR lleva a bordo una micro-repetidora y antenas especiales montadas en sus alas, juntos estos subsistemas componen el modulo PERSEO, actualmente el NEE-02 retransmite la señal del NEE-01 cada vez que vuelan en paralelo a un rango máximo de 3000kms a 650 km de altura.

Ilustración 10 Krysaor NEE-02 La misión del NEE-02 es la misma que la PEGASO cumpliendo funciones de centinela orbital para vigilar posibles amenazas de cuerpos cercanos a la tierra en su fase final de aproximación y control de basura orbital. Además lleva nuevos avances en despliegue activo de sus paneles solares, transmisión digital de alta velocidad y una cámara de resolución superior a la PEGASO. (Agencia Espacial Civil Ecuatoriana, n.d.)

CONCLUSIONES

La investigación que realizamos ha contribuido de manera muy importante para nosotros, ya que nos ayudó a identificar y conocer este recurso en toda su grandiosidad, ha resultado de mucha utilidad para estar al tanto, con posterioridad, su significado, su ubicación y para que nos sirve la Órbita Geoestacionaria.

RECOMENDACIONES

Se recomienda a toda la comunidad estudiantil y al público en general a indagar un poco más sobre este tema que verdaderamente tiene importancia debido a que actualmente se vive en la era tecnológica, el internet de las cosas y es muy importante en la comunicación actual. A lo largo de la investigación se encontraron antecedentes valederos sobre nuestro espacio de órbita geoestacionaria En una sección del documento se acota el por qué el origen de un segundo satélite en Ecuador. Se ve referenciado algunas ventajas y desventajas más relevantes acerca del uso de satélite geo-síncronos aplicado a la comunicación.

11