Cómo Funcionan Los Satélites - #2

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Miles de satélites vuelan sobre la cabeza diariamente, ayudando con cosas como pronósticos del clima y emisiones de tv. Aprende cómo funcionan los satélites en WordsSideKick.com.

Satélites notables

En la interpretación de este artista, Landsat revisa la vista llamativa a continuación.

En la interpretación de este artista, Landsat revisa la vista llamativa a continuación.

No hace mucho tiempo, los satélites eran exóticos, dispositivos de alto secreto utilizados principalmente en una capacidad militar, para actividades como la navegación y el espionaje. Ahora son una parte esencial de nuestra vida cotidiana. Vemos y reconocemos su uso en informes meteorológicos. Miramos señales de televisión transmitidas por DIRECTV y la Red DISH. Tenemos receptores de GPS en nuestros autos y teléfonos inteligentes para ayudarnos a encontrar el camino hacia cualquier destino. Y nos maravillamos con las imágenes capturadas por el Telescopio Espacial Hubble y por las travesuras de astronautas que viven en la Estación Espacial Internacional.

Aún así, muchos satélites escapan a nuestra atención. Vamos a conocer a algunos de estos héroes en órbita anónimos.

Landsat Los satélites han estado tomando imágenes de la Tierra desde principios de la década de 1970, ofreciendo el registro global más largo y continuo de la superficie de nuestro planeta. El 23 de julio de 1972 se lanzó Landsat 1, conocido en ese momento como el satélite Earth Resources Technology Satellite (ERTS). Llevaba dos instrumentos principales: una cámara construida por RCA y un escáner multiespectral, cortesía de Hughes Aircraft Company, capaz de Registro de datos en verde, rojo y dos bandas infrarrojas.El satélite produjo imágenes tan sorprendentes y fue considerado tan exitoso que fue seguido por una serie de compañeros. La NASA lanzó la adición más reciente, Landsat 8, el 11 de febrero de 2013. El dispositivo contiene dos sensores de observación de la Tierra, el Operational Land Imager (OLI) y el Sensor Infrarrojo Térmico (TIRS), que recopilan imágenes multiespectrales de las regiones costeras. Hielo polar, islas y continentes.

Satélites Ambientales Geoestacionarios Operacionales (GOES) rodea la Tierra en órbitas geosincrónicas, cada una de las cuales se desplaza sobre un área fija del globo. Esto permite a los satélites vigilar la atmósfera y detectar condiciones climáticas cambiantes que podrían provocar tornados, huracanes, inundaciones repentinas y tormentas eléctricas. Los meteorólogos utilizan la información para emitir avisos y advertencias para condiciones climáticas adversas. También pueden usar imágenes del GOES para estimar las cantidades de lluvia y las acumulaciones de nevadas, medir la extensión de la capa de nieve y rastrear los movimientos del hielo del mar y del lago. Desde 1974, se colocaron 15 satélites GOES en órbita, pero en cualquier momento se necesitan dos de los dispositivos, GOES East y GOES West, para ver el clima de la Tierra.

Jason-1 y Jason-2 han jugado un papel clave en el análisis a largo plazo de los océanos de la Tierra. La NASA lanzó el Jason-1 el 7 de diciembre de 2001 para asumir los deberes proporcionados por el satélite Topex / Poseidon de la NASA / CNES, que había estado circulando alrededor de la Tierra desde 1992. Durante casi 12 años, Jason-1 hizo un mapa del nivel del mar, la velocidad del viento y altura de las olas para más del 95 por ciento de los océanos sin hielo de la Tierra. La misión revolucionó el estudio de la circulación oceánica y proporcionó datos para indicar que los niveles del mar en todo el planeta estaban aumentando. La NASA retiró oficialmente a Jason-1 el 3 de julio de 2013, pero eso no detuvo las operaciones de observación del océano. En 2008, la agencia espacial lanzó un sucesor a Jason-1 de la Base de la Fuerza Aérea Vandenberg en California. Jason-2 lleva instrumentos de alta precisión para medir la distancia entre el satélite y la superficie del océano hasta unos pocos centímetros. Estas mediciones de la topografía oceánica brindan a los científicos información sobre la velocidad de movimiento de las corrientes oceánicas y la cantidad de calor almacenada en el océano. Estos datos, a su vez, proporcionan información sobre los patrones climáticos globales.

Más superestrellas de satélites

Concepción artística del telescopio espacial James Webb.

Concepción artística del telescopio espacial James Webb.

El 66 Iridium satélites de comunicaciones. orbitar a 500 millas (800 kilómetros) sobre la superficie de la Tierra ha creado un gran revuelo en muchos frentes. Iridium LLC, el propietario original de los satélites, gastó $ 5 mil millones para construir y desplegar las máquinas, y luego las vendió por $ 25 millones en 1999 cuando la compañía quebró. Luego, en 2009, Iridium 33 colisionó con un satélite ruso fuera de servicio en Siberia, creando un gran campo de basura espacial y escombros que permanecerán en órbita durante los próximos años. Hoy en día, Iridium Communications Inc. posee y opera los satélites, que permiten a los suscriptores usar teléfonos satelitales para comunicarse desde cualquier punto del mundo. Los Stargazers también disfrutan de Iridium porque los satélites en la "constelación" son fáciles de detectar, especialmente cuando sus antenas atrapan la luz del sol y brillan en el cielo nocturno.

los OSCAR (Orbitando satélites portadores de radioaficionados), una serie de satélites facilita la comunicación entre estaciones de radioaficionados. Están construidos y operados por una organización sin fines de lucro de operadores de radioaficionados en todo el mundo conocida como AMSAT. Los satélites construidos por AMSAT "enganchan" un lanzamiento de cohete en una base de "espacio de carga útil disponible". Por esta razón, los dispositivos suelen ser bastante pequeños y no tienen sistemas de propulsión que puedan interferir con la carga útil primaria del cohete. Los satélites AMSAT a menudo se pueden escuchar mediante el uso de un receptor de onda corta o un escáner Aradio. Los operadores de Ham utilizan los satélites durante desastres naturales cuando los enlaces terrestres y los sistemas de telefonía celular pueden estar caídos o sobrecargados.

Telescopios espaciales Son satélites que apartan la mirada de la Tierra. Desde sus órbitas muy por encima de nuestra atmósfera, pueden ver el universo sin distorsiones ni interferencias. Sin duda, ha visto algunas de las espectaculares imágenes transmitidas desde el Telescopio Espacial Hubble (HST), que entró en su órbita, a 308 millas (570 kilómetros) sobre la Tierra, en 1990. El HST tiene un sistema de control muy elaborado para que el telescopio pueda apunte a la misma posición en el espacio por horas o días a la vez (a pesar de que el telescopio viaja a 17,000 mph / 27,359 kph!). El sistema contiene giroscopios, acelerómetros, un sistema de estabilización de la rueda de reacción, propulsores y un conjunto de sensores que observan las estrellas de guía para determinar la posición. En 2018, la NASA planea lanzar un compañero para el Hubble: el Telescopio Espacial James Webb (JWST). JWST observará la luz infrarroja desde objetos muy distantes y lo hará desde una órbita elíptica especial, conocida como L2, ubicada a 932,000 (1.5 millones de kilómetros) de la Tierra.

¿Cuánto cuestan los satélites?

En los años posteriores a Sputnik y Explorer 1, los satélites se hicieron más grandes y más complicados. Considere TerreStar-1, un satélite comercial diseñado para proporcionar comunicaciones móviles de voz y datos en América del Norte a teléfonos móviles del tamaño de un teléfono inteligente. Lanzado en 2009, TerreStar-1 pesó 15,233 libras (6,910 kilogramos). Y cuando se implementó completamente, desplegó una antena de banda S que mide 60 pies (18 metros) de ancho y paneles solares masivos que le dan al dispositivo final una envergadura de 106 pies (32 metros) [fuente: de Selding].

La construcción de una máquina tan compleja requiere muchos recursos, por lo que, históricamente, solo las agencias gubernamentales y corporaciones con mucho dinero han podido ingresar al negocio de los satélites. Gran parte del costo se envuelve en el equipo transportado por un satélite: transpondedores, computadoras y cámaras.Un satélite meteorológico típico tiene un precio de $ 290 millones; un satélite espía podría costar $ 100 millones adicionales [fuente: GlobalCom]. Luego está el costo de mantener y reparar satélites. Las empresas deben pagar por el ancho de banda satelital al igual que los propietarios de teléfonos celulares deben pagar para transmitir voz y datos. ¡Los costos de ancho de banda podrían superar los $ 1.5 millones al año [fuente: GlobalCom]!

Otro factor importante con los satélites es el costo del lanzamiento. Lanzar un solo satélite al espacio puede costar entre $ 10 millones y $ 400 millones, dependiendo del vehículo utilizado. Un pequeño vehículo de lanzamiento como el cohete Pegasus XL puede elevar 976 libras (443 kilogramos) a la órbita terrestre baja por aproximadamente $ 13.5 millones. Eso resulta ser casi $ 14,000 por libra. Un vehículo pesado de lanzamiento, por otro lado, cuesta más lanzarlo, pero también proporciona una mayor fuerza de elevación. Por ejemplo, el cohete Ariane 5G puede levantar 39,648 libras (18,000 kilogramos) a la órbita baja de la Tierra a un costo de $ 165 millones. Eso equivale a $ 4,162 por libra, lo que lo hace más rentable por libra [fuente: Futron Corporation]. (Tenga en cuenta que todas las cifras monetarias están en dólares estadounidenses de 2000.)

A pesar de los costos y riesgos asociados con la construcción, lanzamiento y operación de satélites, algunas compañías han logrado hacer crecer su negocio de tecnología espacial. Boeing es una de esas empresas. Su división de Defensa, Espacio y Seguridad logró entregar 10 satélites en 2012 y adquirir pedidos para otros siete, contribuyendo a los casi 32 mil millones de dólares en ingresos de la unidad de negocios [fuente: The Boeing Company].

¿Cómo puedo ver un satélite aéreo?

Ahí va la Estación Espacial Internacional a su paso por el lago Bow en Banff, Alberta, Canadá, el 20 de agosto de 2011. Esta foto es un mosaico de cinco exposiciones de 40 segundos con huecos en la trayectoria causados ​​por intervalos de un segundo entre los fotogramas.. Una llamarada de Iridium también atravesó el sendero de la ISS.

Ahí va la Estación Espacial Internacional a su paso por el lago Bow en Banff, Alberta, Canadá, el 20 de agosto de 2011. Esta foto es un mosaico de cinco exposiciones de 40 segundos con huecos en la trayectoria causados ​​por intervalos de un segundo entre los fotogramas.. Una llamarada de Iridium también atravesó el sendero de la ISS.

Cuando piensas en la observación de estrellas, probablemente te imagines a alguien parado detrás de un telescopio, estudiando los cráteres en la luna, las manchas y las rayas de la superficie marciana oxidada, los anillos de Saturno o las galaxias del Grupo Local. Pero muchos astrónomos aficionados, incluso aquellos sin una óptica costosa, se complacen mucho al ver satélites en órbita alrededor de la Tierra. Si desea participar en la acción, aquí hay algunos consejos:

  • Primero, puede detectar satélites sin ningún instrumento, pero es útil tener un buen par de binoculares. Después de eso, es cuestión de salir en el momento adecuado, justo después del atardecer o antes del amanecer, cuando está oscuro en el suelo, pero los rayos del sol todavía alcanzan las altitudes elevadas donde residen los satélites.
  • Elija una silla que le permita reclinarse cómodamente y oriéntela para que pueda ver una gran extensión del cielo. No importa en qué dirección te encuentres.
  • Desplácese lentamente por el cielo, deteniéndose de vez en cuando para enfocarse en un área. Si eres paciente, pronto podrás detectar un punto brillante de luz que se mueve lentamente sobre el fondo de las estrellas. Realmente no se pueden confundir los satélites con los meteoros o los aviones porque los primeros se cruzan rápidamente en el cielo antes de apagarse y los últimos suelen ir acompañados de luces parpadeantes y ruido del motor. Los satélites se mueven de manera constante e intensa, a menudo demoran de tres a cinco minutos para viajar de un horizonte a otro.
  • Puede esperar ver de 10 a 20 satélites en la hora posterior al crepúsculo. A menudo viajan de oeste a este, pero algunos se mueven de norte a sur o de sur a norte. Estos podrían ser satélites de vigilancia utilizados para espiar a otros países.

Si desea ponerse más serio, puede intentar predecir cuándo pasará un satélite específico. El software satelital especial, disponible para computadoras personales, predice las órbitas de los satélites. El software utiliza Keplerian datos para pronosticar cada órbita y muestra cuándo un satélite tendrá una sobrecarga. Los últimos "Keps" están disponibles en Internet para varios satélites populares. Los satélites utilizan una variedad de sensores sensibles a la luz para determinar su posición. El satélite transmite su posición a la estación terrestre.

Por supuesto, ninguna expedición de "observación satelital" estaría completa sin un vistazo de algunos satélites especiales. Las naves que caen son una de esas cosas. Estos son típicamente satélites muertos que permanecen en órbita pero ahora giran alrededor de uno o más ejes. A medida que giran, sus superficies reflejan la luz del sol, haciendo que los objetos parpadeen a medida que se mueven por el cielo. Los satélites en la constelación de Iridium también pueden proporcionar una experiencia similar. Las llamadas erupciones de Iridium se producen porque cada satélite tiene una forma de seis lados inusual que fácilmente rebota la luz hacia los observadores basados ​​en la Tierra. Una sola llamarada puede brillar con una magnitud aparente mucho mayor que Venus.

La Estación Espacial Internacional (ISS), debido a su tamaño masivo, también brilla tan intensamente como Venus o Júpiter. Pero puede ser difícil verlo porque se mantiene cerca del horizonte y pasa por "períodos de visibilidad", momentos en que es más fácil de detectar que otros. Fuentes como Heavens Above pueden decirle cuándo y dónde mirar para echar un vistazo a la ISS. Necesitará sus coordenadas de longitud y latitud, disponibles en theU.S. Encuesta geológica, y una medida precisa del tiempo.

El futuro de los satélites

Esta ilustración muestra cómo CubeSat1 podría usar su radar y el sensor de cruce de láser para medir la distancia y el movimiento relativo del otro satélite (CubeSat2 a la izquierda).

Esta ilustración muestra cómo CubeSat1 podría usar su radar y el sensor de cruce de láser para medir la distancia y el movimiento relativo del otro satélite (CubeSat2 a la izquierda).

En las más de cinco décadas posteriores al lanzamiento de Sputnik, los satélites, así como sus presupuestos, han tendido a aumentar.Los Estados Unidos, por ejemplo, han gastado $ 200 mil millones en su programa militar por satélite desde su inicio y ahora, a pesar de la inversión, tiene una flota de dispositivos obsoletos sin muchos reemplazos esperando en las alas [fuente: The New Atlantis]. Muchos expertos temen que la construcción y el despliegue de satélites grandes simplemente no sea sostenible, al menos no por parte de las agencias gubernamentales financiadas por los contribuyentes. Una solución es convertir los programas satelitales a intereses privados, como SpaceX, Virgin Galactic u otras compañías espaciales, que a menudo no sufren las mismas ineficiencias burocráticas que la NASA, la Oficina Nacional de Reconocimiento y la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica.

Otra solución consiste en reducir el tamaño y la complejidad de los satélites. Los científicos de la Universidad Politécnica Estatal de California y la Universidad de Stanford han estado trabajando desde 1999 en un nuevo tipo de satélite, llamado CubeSat, que se basa en bloques de construcción de tan solo 4 pulgadas (10 centímetros) de lado. Cada cubo recibe componentes comerciales y se puede combinar con otros cubos, generalmente de equipos diferentes, para hacer una carga útil más compleja. Al estandarizar el diseño y distribuir los costos de desarrollo a múltiples partes, los costos del satélite no aumentan tanto. Una sola nave espacial CubeSat podría costar menos de $ 100,000 para desarrollar, lanzar y operar [fuente: Pang].

En abril de 2013, la NASA puso a prueba este principio básico cuando lanzó tres CubeSats alrededor de teléfonos inteligentes comerciales. El objetivo era colocar los micro-satélites en órbita por un corto tiempo y recopilar algunas fotografías y datos del sistema de los teléfonos. La NASA lanzó los satélites el 21 de abril, y volvieron a entrar en la atmósfera de la Tierra seis días después. Ahora la agencia está estudiando cómo pueden implementar una vasta red de CubeSats para una misión coordinada y de larga duración.

Grandes o pequeños, los futuros satélites deben poder comunicarse de manera eficiente con estaciones basadas en la Tierra. Históricamente, la NASA ha confiado en la comunicación de radiofrecuencia (RF), pero la RF está llegando a su límite a medida que aumenta la demanda de más capacidad. Para superar este obstáculo, los científicos de la NASA han estado desarrollando un sistema de comunicación de dos vías basado en láseres en lugar de ondas de radio. El equipo para ejecutar la prueba se enganchó en la atmósfera lunar y el Dust Environment Explorer de la NASA, que se lanzó en septiembre de 2013 y se dirigió a la luna, donde comenzó a orbitar y recopilar información sobre la atmósfera lunar. El 18 de octubre de 2013, los investigadores hicieron historia cuando usaron un rayo láser pulsado para transmitir datos a lo largo de las 239,000 millas (384,633 kilómetros) entre la Luna y la Tierra a una velocidad de descarga de 622 megabits por segundo.

Para obtener más información sobre satélites y temas relacionados, consulte los enlaces en la página siguiente.

Nota del autor: Cómo funcionan los satélites

No me malinterpretes, es genial ser un beneficiario de la tecnología satelital. Pero no puedo evitar sentirme un poco triste cuando veo imágenes que muestran los cientos de satélites que zumban alrededor del hermoso disco azul de la Tierra. En algunas de esas imágenes, nuestro planeta se parece a una Chia Pet, brotando un desaliñado trapeador de cabello hecho por el hombre. - William Harris


Suplemento De Vídeo: Así funcionan los satélites que utilizamos cada día sin saberlo.




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