Cómo funcionan los satélites: órbitas, componentes y aplicaciones
Vivimos nuestras vidas sabiendo que muchos satélites orbitan nuestro planeta todos los días y que nos están ayudando de varias maneras. Quizás le sorprenda saber que hay casi 4.900 satélites orbitando la Tierra. Las preguntas más obvias que nos vienen a la mente son ¿Por qué estos satélites están en órbitas totalmente diferentes, cómo lleva a cabo un satélite todas sus funciones y cuáles son los componentes dentro de ellos que les ayudan a realizar todas las tareas asignadas? Exploremos las respuestas a todas estas preguntas en detalle.
¿Por qué los satélites permanecen en órbita?
Es un hecho bien conocido que un satélite permanece en órbita debido al equilibrio entre la atracción gravitacional y la fuerza centrífuga. La velocidad angular del satélite se decide mediante la ecuación de equilibrio de fuerzas que equilibra las fuerzas gravitacional y centrífuga. Cuando se despliega el satélite, se le da suficiente velocidad para equilibrar estas dos fuerzas. Un satélite cercano a la Tierra requiere más velocidad para resistir la atracción gravitacional que los situados más lejos de la Tierra. Debido a la insignificante resistencia en el espacio, los satélites nunca pierden velocidad. Esto significa que los satélites continuarán su movimiento circular alrededor de la Tierra sin ninguna fuente de energía externa.
Tipos de órbitas de satélites
Los satélites se colocan en órbita terrestre baja (LEO), órbita terrestre media (MEO) o en órbita terrestre geosincrónica (GEO). Estas tres órbitas tienen diferentes características y propósitos.
Órbita terrestre baja (LEO)
LEO es el más cercano a la Tierra, con una altitud de entre 160 y 2.000 kilómetros y un período orbital de aproximadamente 1,5 horas. Los satélites en LEO se utilizan para aplicaciones como observación de la Tierra, pronóstico del tiempo, estudio de áreas geográficas y llamadas telefónicas por satélite. Sin embargo, dado que los satélites LEO cubren menos área de la Tierra, se necesitan muchos satélites para obtener cobertura global.
Órbita Terrestre Media (MEO):
- Altura: Los satélites en MEO se encuentran en altitudes que van desde aproximadamente 2,000 hasta 35,786 kilómetros.
- Características: MEO es comúnmente utilizado para sistemas de navegación global, como el Sistema de Posicionamiento Global (GPS).
- Ventajas: Las órbitas MEO brindan una cobertura global eficiente con una constelación de satélites relativamente pequeña. Esto los hace ideales para aplicaciones de navegación y sincronización de tiempo.
Órbita terrestre geosincrónica (GEO)
GEO es una órbita alta a una altura de 35.786 kilómetros. Los satélites en GEO giran a la misma velocidad angular que la Tierra, lo que significa que tardan exactamente 23 horas, 56 minutos y 4 segundos en completar una rotación dentro de la órbita geosincrónica. Una categoría especial de órbita dentro de GEO es la órbita geoestacionaria, que permanece estacionaria con respecto al ecuador de la Tierra. Los satélites GEO son ideales para la transmisión de televisión, ya que su posición estacionaria significa que no es necesario ajustar el ángulo de la antena parabólica. Esta es la razón por la que el cinturón geoestacionario está tan poblado de satélites.
Componentes de un satélite
Ahora veamos los principales componentes de los satélites y sus funciones.
Transpondedores
En el corazón de los satélites de comunicaciones se encuentran los transpondedores. La tarea principal de un transpondedor es cambiar la frecuencia de la señal recibida, eliminar cualquier ruido de la señal y amplificar la potencia de la señal. Un satélite puede tener 20 o más transpondedores.
Fuente de alimentación
Para el suministro de energía, un satélite tiene la opción de baterías y paneles solares. Los paneles solares se utilizan para alimentar los equipos electrónicos, mientras que las baterías se utilizan durante un eclipse. Un sensor solar ayuda a orientar los paneles solares en la dirección correcta para maximizar la extracción de energía del sol.
Antena
Las antenas más comunes fijadas a los satélites son las antenas reflectoras, que reciben señales de entrada. Sin embargo, el campo gravitacional alrededor de un satélite no es uniforme, por lo que a veces el satélite se desplaza de su posición orbital prevista. Para evitarlo, los satélites utilizan propulsores para mantenerlos en la posición correcta y evitar la basura espacial.
Sistemas de control
La posición del satélite y el control de los propulsores se controlan continuamente desde una estación terrestre. La estación terrestre también monitorea la salud y la velocidad del satélite a través de sistemas de control y telemetría de seguimiento.
Fin de vida útil y eliminación
Cuando un satélite ya no funciona o se acerca al final de su vida útil, se transfiere a una órbita cementerio activando los propulsores. Esta operación consume una cantidad significativa de combustible, pero garantiza que los satélites inactivos no dañen a otros satélites o naves espaciales operativas.
Entonces, veamos más de cerca los diferentes tipos de satélites y cómo funcionan. Los satélites desempeñan un papel crucial en nuestra vida diaria, desde la comunicación hasta la navegación y la previsión meteorológica. Comprender las complejidades de estas maravillas tecnológicas nos ayuda a apreciar su importancia.
En qué año se inventó el satélite
El primer satélite artificial fue lanzado al espacio en el año 1957. Este satélite, llamado Sputnik 1, fue creado por la Unión Soviética y marcó el comienzo de la era espacial. Fue lanzado desde el cosmódromo de Baikonur y orbitó alrededor de la Tierra durante aproximadamente tres meses. El Sputnik 1 pesaba alrededor de 83 kilogramos y su principal objetivo era transmitir señales de radio a la Tierra.
En el año 1962 fue lanzado el primer satélite de comunicaciones. Este satélite, llamado Telstar 1, fue desarrollado por los Estados Unidos y la Unión Europea. Fue el primer satélite capaz de transmitir señales de televisión y teléfono a través del océano Atlántico. El Telstar 1 fue un hito importante en el desarrollo de la comunicación global y ayudó a establecer la infraestructura para futuros satélites de comunicaciones.
En 1969, se lanzó el primer satélite lunar. Este satélite, llamado Luna 2, fue enviado por la Unión Soviética y fue el primero en alcanzar la Luna. Aunque no era un satélite en el sentido tradicional, ya que no orbitaba alrededor de la Tierra, marcó un hito importante en la exploración espacial. Luna 2 impactó la superficie lunar y fue la primera nave espacial en llegar a otro cuerpo celeste en el sistema solar.
El primer satélite de navegación fue lanzado en el año 1978. Este satélite, llamado Transit-1B, fue desarrollado por los Estados Unidos y fue el precursor del sistema de navegación por satélite GPS. Transit-1B permitió la navegación precisa de barcos y aviones al utilizar señales de radio transmitidas por satélites en órbita. Este hito sentó las bases para el desarrollo posterior de sistemas de navegación por satélite utilizados en todo el mundo.
Hasta la fecha, se han lanzado miles de satélites al espacio. Estos satélites tienen una amplia variedad de funciones, que van desde la comunicación y la observación de la Tierra hasta la investigación científica y la exploración del espacio. El desarrollo y lanzamiento de satélites ha revolucionado nuestra forma de comunicarnos, navegar y comprender el mundo que nos rodea. A medida que la tecnología continúa avanzando, es probable que veamos el lanzamiento de satélites cada vez más sofisticados y con capacidades aún más impresionantes.
Órbita estacionaria
Una órbita estacionaria es una órbita en la cual un satélite se mantiene en una posición fija sobre la Tierra. Esto significa que el satélite se mueve al mismo ritmo que la rotación de la Tierra, lo que le permite permanecer en una posición constante sobre un punto específico en la superficie terrestre.
Para que un satélite se mantenga en una órbita estacionaria, debe estar ubicado a una altitud determinada sobre la línea ecuatorial. Esta altitud, conocida como «órbita geoestacionaria», es de aproximadamente 35,786 kilómetros sobre la superficie de la Tierra. En esta posición, el satélite puede completar una órbita alrededor de la Tierra en el mismo tiempo que la Tierra tarda en rotar sobre su eje.
La órbita estacionaria tiene numerosas aplicaciones prácticas. Uno de los usos más comunes es en las comunicaciones por satélite. Los satélites en órbita estacionaria se utilizan para transmitir señales de televisión, telefonía móvil, internet y otros servicios de telecomunicaciones a larga distancia. Al estar en una posición fija sobre la Tierra, estos satélites pueden proporcionar una cobertura constante a una amplia área geográfica.
Otra aplicación importante de la órbita estacionaria es en la observación de la Tierra. Los satélites en órbita estacionaria pueden capturar imágenes de la superficie terrestre con una resolución y frecuencia consistentes. Esto es especialmente útil en áreas como la meteorología, la vigilancia ambiental y la cartografía, donde se requiere un monitoreo constante de las condiciones terrestres.
En resumen, la órbita estacionaria es una posición en la cual un satélite se mantiene fijo sobre la Tierra. Esta órbita se logra ubicando el satélite a una altitud específica sobre la línea ecuatorial. La órbita estacionaria tiene aplicaciones importantes en las comunicaciones por satélite y la observación de la Tierra, entre otros campos. Gracias a esta órbita, los satélites pueden proporcionar cobertura constante y capturar imágenes consistentes de la superficie terrestre.
