Satélites Geoestacionarios y donde encontrarlos
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Satélites Geoestacionarios
Los satélites geoestacionarios son satélite cuya altura y velocidad les permiten coincidir con la velocidad de rotación de la Tierra y parecer mantenerse estáticos desde la Tierra. Pueden cubrir grandes áreas y ofrecen muchos servicios, tales como la televisión satelital, la radio, pronósticos climáticos y gran parte de las tecnologías en telecomunicación.
Pocos aspectos de la era espacial han tenido tanto impacto en nuestras vidas cotidianas como la invención del satélite de comunicaciones. En tan solo unas pocas décadas, han alcanzado incluso los lugares más remotos del mundo de formas que no hace mucho tiempo eran apenas imaginables.
-Extraído de: misistemasolar.com
Hoy en día es posible hablar directamente con escaladores en la cima del Monte Everest o comunicarse a través de Internet con prácticamente cualquier sistema de computadora en la superficie del planeta, todo con la ayuda de satélites a la altura de la órbita terrestre que amplifican el proceso de comunicación.
Los satélites en general pueden funcionar en distintos tipos de órbitas, que van desde constelaciones cercanas a la Tierra como Globalstar hasta la excéntrica y altamente inclinada orbita Molniya utilizada por la Federación Rusa.
Sin embargo, una de las clases más importantes de órbita para el satélite actual es el tipo de órbita geoestacionaria, que resulta ser adecuada no solo para las comunicaciones por satélite, sino también para observaciones meteorológicas y muchos otros tipos de aplicaciones que benefician al hombre en su día a día.
Los satélites geoestacionarios orbitan el ecuador a la misma velocidad que la Tierra gira, una vez por día y en sintonía con la órbita geoestacionaria. Orbitan a una distancia de 35,900 kilómetros sobre un punto casi fijo sobre el Ecuador en la superficie de la Tierra. Este posicionamiento permite el monitoreo continuo de una región específica mientras campo de visión cubre aproximadamente un tercio de la superficie de la Tierra.
Están ubicados exactamente sobre el ecuador de la Tierra y giran alrededor de ésta en una órbita circular. Su velocidad y dirección giratorias (de oeste a este) son exactamente las mismas que las de la tierra, lo que los hace estacionarios desde la superficie de la Tierra.
Un satélite geoestacionario debe estar a una distancia establecida sobre la Tierra o sufrirá una disminución de altitud, por lo tanto, si está demasiado lejos de la Tierra, escapará por completo de su campo de gravedad.
Los satélites geoestacionarios han modernizado y transformado las comunicaciones en todo el mundo, desde la radiodifusión de televisión hasta los pronósticos meteorológicos. También tienen varias aplicaciones importantes en el campo de la inteligencia y estrategia militar.
-Extraído de: misistemasolar.com
Características del Satélite Geoestacionario
El término geoestacionario se deriva del hecho de que este tipo de satélite se ve prácticamente estático en el cielo cuando alguien lo observa desde la superficie de la Tierra. La trayectoria orbital de un satélite geoestacionario se llama Clarke Belt, en honor al autor de ciencia ficción Arthur Clarke, a quien se le atribuye la idea.
Ya desde 1945 se sugería que los satélites artificiales podrían servir para optimizar los procesos de comunicacion a larga distancia, después de estudiar una investigación sobre cohetes alemanes realizada en la Segunda Guerra Mundial. La primera órbita geosincrónica exitosa fue en el año 1963 y la primera órbita geoestacionaria fue en 1964.
Cuando un satélite o nave espacial se encuentra en una órbita geosincrónica, se sincroniza con la rotación de la Tierra, pero la órbita se inclina hacia el plano ecuatorial. Los satélites en estas órbitas cambian de latitud pero permanecen en la misma línea de longitud. Esto difiere de una órbita geoestacionaria a medida que el satélite se mueve en su posición y no se fija en una sola ubicación en el cielo.
Por otra parte, un satélite geoestacionario permanece en la misma posición mientras proporciona cobertura de la misma área en la superficie de la Tierra y puede prestar servicios a áreas o regiones específicas en la superficie de la Tierra tales como televisión, telecomunicaciones y representación de imágenes de una manera predecible y más eficiente que un satélite que tiene que ser constantemente conducido a una posición.
Ubicación de Los Satélites Geoestacionarios
Estos satélites se colocan a gran altitud, lo que les permite inspeccionar toda el área de la superficie de la tierra, excepto las pequeñas regiones en los polos geográficos sur y norte, y ayudan significativamente en los estudios meteorológicos. Las antenas parabólicas altamente direccionales pueden reducir las intervenciones de señales desde fuentes terrestres y también de otros satélites.
El sector orbital es un bucle muy delgado en el plano del ecuador; por lo tanto, se puede mantener un número muy pequeño de satélites dentro de este sector sin conflictos y colisiones mutuas. La ubicación precisa de un satélite geoestacionario fluctúa un poco durante cada ciclo de 24 horas. Esta fluctuación ocurre debido a la interferencia gravitacional entre el satélite, la Tierra, el Sol, la Luna y otros planetas.
Las señales de radio toman aproximadamente 1/4 de segundo para un viaje bidireccional al satélite, lo que resulta en una espera de señal pequeña pero importante. Esta espera es un problema para la comunicación interactiva, como la conversación telefónica.
¿Órbita Geoestacionaria?
Una órbita geoestacionaria es una órbita especial donde cualquier satélite dentro de su rango parecerá estacionario sobre un punto en la superficie de la tierra. Sin embargo, a diferencia de las otras clases de órbitas, donde puede haber una familia de órbitas, solo hay una órbita geoestacionaria.
-Extraído de: misistemasolar.com
Para que cualquier órbita sea geoestacionaria, primero debe ser geosincrónica.Una órbita geosincrónica es cualquier órbita que tiene un período igual al período de rotación de la Tierra.
Sin embargo, este requisito no es suficiente para garantizar una posición fija en relación con la tierra. Si bien todas las órbitas geoestacionarias deben ser geosincrónicas, no todas las órbitas geosincrónicas son geoestacionarias. Desafortunadamente, estos términos a menudo se usan indistintamente.
En la mayoría del tiempo, consideramos que la rotación de la tierra se mide en relación con la posición media del Sol. Sin embargo, dado que el Sol se mueve en relación con las estrellas (espacio inercial) como resultado de la órbita de la Tierra, un día solar medio no es el período de rotación decisivo.
Un satélite geosincrónico completa una órbita alrededor de la Tierra en el mismo tiempo que le toma a la Tierra hacer una rotación en el espacio inercial (o fijo).
Este período de tiempo se conoce como un día sidéreo y equivale a 23:56:04 horas de tiempo solar medio. Sin ninguna otra influencia, la Tierra se orientará de la misma manera en el espacio inercial cada vez que un satélite con este período regrese a un punto particular de su órbita.
Localización Saltelital
Para un observador terrestre, los satélites geoestacionarios son un punto fijo en el cielo. Sin embargo, esto sólo es una mera ilusión óptica, pues giran junto con la Tierra en su viaje por el universo.
-Extraído de: Revista Online “Muy Interesante”
La facilidad de rastreo, o más bien la falta de seguimiento, es una de las principales características de la órbita geoestacionaria que la hace tan valiosa. Un observador en el suelo simplemente puede apuntar una antena hacia un punto fijo en el espacio y luego olvidarse de ella; no se requiere seguimiento.
Sin embargo, antes de que se pueda apuntar la antena, el observador debe determinar primero dónde se encuentra el satélite. El primer paso para determinar la ubicación de un satélite en relación con un observador es determinar tanto la posición del satélite como la del observador en el mismo sistema de coordenadas. (ver articulo: Satélites del planeta Tierra)
Para ello se utiliza el Earth-Centered Fixed (ECF) (latitud, longitud y radio o altitud), como sistema de coordenadas común. Una de las formas más comunes de expresar la posición de un satélite geoestacionario es especificando su longitud, es decir, la longitud en el ecuador sobre la que parece flotar el satélite.
Para que el satélite sea geoestacionario, por supuesto, su latitud debe ser cero y su altitud debe ser de 36.000 kilómetros. Conociendo la longitud del satélite y la latitud y longitud del observador, es posible determinar en dónde observar.
Ventajas y Desventajas del Sistema Geoestacionario
Ventajas
- Los satélites geosíncronos permanecen casi estacionarios con respecto a una determinada estación terrestre. En consecuencia, las estaciones terrestres no necesitan costosos equipos de rastreo.
- Estos satélites 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 tiene una trayectoria visual hacia ellos, y que quedan dentro de la distribución de radiación de las antenas del satélite.
- No hay necesidad de cambiar de uno a otro satélite geosíncrono, en consecuencia, no hay interrupciones causadas por los tiempos de comunicación.
- Son despreciables los efectos del desplazamiento Doppler (cambia las longitudes de ondas de las señales recibidas).
Desventajas
- Requieren a bordo dispositivos complicados y pesado de propulsión, para mantenerlos en órbita fija.
- Los satélites geosíncronos están a gran altura e introducen retardos de propagación muchos mayores. El retardo de propagación de ida y vuelta entre dos estaciones terrestres, pasando por un satélite geosíncrono es de 500 a 600 ms.
- Requieren de mayores potencias de transmisión y receptores más sensibles, por las mayores distancias y mayores perdidas en la trayectoria.
- Se requiere artificios espaciales de gran precisión para poner en orbita un satélite geosíncrono, y para mantenerlo en ella. También se requiere de propulsión a bordo del satélite, para mantenerlo en su orbita respectiva.
Mantenimiento
Para contrarrestar estas perturbaciones, se carga suficiente combustible en todos los satélites geoestacionarios para corregir periódicamente cualquier cambio a lo largo de la vida planificada del satélite. Estas correcciones periódicas se conocen como “mantenimiento de la estación”.
El mantenimiento de la estación norte-sur corrige lentamente la inclinación que aumenta de nuevo a cero y el mantenimiento de la estación este-oeste mantiene al satélite en su posición asignada dentro del cinturón geoestacionario.
Estas maniobras están planificadas para mantener el satélite geoestacionario a una distancia pequeña de su ubicación ideal (norte-sur y este-oeste). Esta tolerancia normalmente está diseñada para garantizar que el satélite permanezca dentro del rango de las antenas de Tierra sin necesidad seguimiento.
Vida Útil del Satélite Geoestacionario
El Primer satélite geoestacionario fue el Syncom 3 lanzado en Cabo Kennedy el 19 de agosto de 1964, fue un satélite experimental de comunicaciones ubicado sobre el ecuador a 180 grados de longitud en el Oceano Pacífico. Este satélite cubrió televisión en vivo sobre los juegos olímpicos de 1964 en Tokyo, Japón, y se usó para varias pruebas de comunicaciones.
Extraído de: Wikipedia.com
Una vez que el satélite haya agotado su combustible, su inclinación comenzará a crecer y comenzará a desplazarse en longitud y puede representar una amenaza para otros satélites geoestacionarios.
A menudo, los satélites geoestacionarios se impulsan a una órbita un poco más alta al final de su vida útil planificada para evitar que causen estragos con otros satélites geoestacionarios. Esta maniobra final asume que no se ha producido ninguna falla no planificada que pueda evitarla (como una falla de energía o comunicaciones).
Satélites Geoestacionarios y su relación con El GPS
El Sistema de Posicionamiento Global o GPS fue desarrollado por los militares de los Estados Unidos y luego se lanzó para el uso civil. Hoy en día se para rastrear aviones, barcos, trenes, autos o literalmente cualquier cosa que se mueva. Cualquiera puede comprar un receptor y rastrear su ubicación exacta usando un receptor GPS.
Es importante destacar que los satélites GPS no se encuentran en la órbita geoestacionaria, ya a que deben ser posicionados a una altura de aproximadamente 19.300 kilómetros y orbitar la Tierra una vez cada 12 horas. Estos satélites viajan alrededor de la Tierra a velocidades de aproximadamente 11.200 kph y funcionan con energía solar.
Tienen baterías de respaldo a bordo para mantenerlas en funcionamiento en caso de un eclipse o cuando no hay energía solar. Los pequeños cohetes propulsores en cada satélite los mantienen volando en la ruta correcta y tiene una vida útil de aproximadamente 10 años hasta que se acaba todo el combustible. Alrededor de 24 satélites GPS orbitan la tierra cada 12 horas.
En cambios, Los satélites geoestacionarios o de comunicaciones están estacionarios en el espacio a 35,900 kilómetros sobre el ecuador de la tierra y se utilizan generalmente para el pronóstico del tiempo, la televisión satelital, la radio satelital y la mayoría de otros tipos de comunicaciones globales.
Se requiere una antena parabólica o receptor instalado para recibir la señal y posicionarla para que apunte directamente al satélite.
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