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Ciencia y tecnología

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Tiempo de lectura:
07:06 min.
13/Dic/2011
Lo Que Nunca Viste

Satélites

Pocas veces nos paramos a pensar en la importancia que tienen los satélites en nuestra vida diaria. Son más importantes de lo que parece. Los hay de todo tipo y con todo tipo de finalidades.

Según la distancia a la que se encuentran de la Tierra los científicos clasifican los satélites en GEO, MEO y LEO. GEO es la abreviatura de Órbita Terrestre Geosíncrona, lo que significa, que da una vuelta a la Tierra en 24 horas y se encuentran, por tanto, a 35.800 kilómetros de la superficie de la Tierra; las órbitas MEO son aquellas que corresponden a distancias medias (entre 10.000 y 20.000 kilómetros); y las LEO las que corresponden a distancias bajas (menos de 10.000 kilómetros).

Un dato a tener en cuenta sobre los satélites es que cuanto más lejos están, más lentos deben ir. Consideremos la Luna. Se encuentra a unos 380.000 kilómetros de la Tierra y su velocidad tangencial (o sea, la velocidad lineal a la que saldría si la Tierra desapareciera de golpe) es de 1 kilómetro por segundo.

Las órbitas ideales en muchos casos serían aquellas en las que los satélites estuvieran siempre sobre el mismo punto de la Tierra. A esas órbitas las llamamos geoestacionarias. Dichas órbitas sólo pueden darse cuando el satélite se encuentra sobre el ecuador. Si fuera de norte a sur, por ejemplo, estaría medio día sobrevolando el hemisferio norte y el otro medio día el hemisferio sur; y lo que pretendemos es, precisamente, que no cambie de punto sobre la superficie. El giro de la Tierra debería, por tanto, acompañar al giro del satélite. A los satélites que están en una órbita GEO fuera del ecuador se les llama “geosincrónicos”; sólo son geoestacionarios los que están por encima del ecuador.

El METEOSAT, por ejemplo, se encuentra sobre el golfo de Guinea, justo sobre un punto en la intersección del ecuador con el meridiano de Greenwich; y el AMAZONAS 2 de Hispasat se encuentra también sobre el ecuador pero a 61º Oeste, por encima de América del Sur. Ambos fueron llevados a esas órbitas por cohetes Ariane 5.

Luego están los satélites espía. Aunque en su día se usaban con fines exclusivamente militares hoy los utilizan los gobiernos y las industrias para controlar inundaciones, incendios, salud de los cultivos, etc. Si quisieran poner en marcha uno de estos satélites, ¿en qué órbita lo pondrían? Por un lado, lo ideal sería una órbita geoestacionaria para poder observar en todo momento los mismos puntos de forma continuada en el tiempo, pero entonces estaría muy lejos y no podríamos ver tan bien como quisiéramos. Es cierto que existen telescopios, pero hay un punto a partir del cual una imagen ya no se puede ampliar debido a la naturaleza ondulatoria de la luz. Por otro lado, queremos estar cerca de la superficie de la Tierra para poder ver con más detalle, por lo que queremos una órbita muy baja y perderíamos el punto de vista al cabo de poco tiempo, cosa que tampoco nos gustaría. Veamos esto con algo más de detalle.

Decíamos que podríamos ponerlos en la órbita geoestacionaria a 35.800 kilómetros, pero esa distancia es demasiado grande incluso para un telescopio. La falta de nitidez en los telescopios viene determinada por la fórmula: b=h*L/d; donde b es la resolución, d el diámetro de la lente o espejo del telescopio, h la distancia a la que se encuentra del objeto (en este caso, la altura sobre la superficie de la Tierra) y L la longitud de onda de la luz. Si estuviera en una órbita geoestacionaria, la h sería 35.000 kilómetros y la longitud de onda de la luz es de unos 520 nanómetros. Poniendo todo esto en la fórmula nos sale una resolución de 7,58 metros. Esto quiere decir que si tuviéramos dos objetos situados a menos de 7,58 metros el uno del otro, se verían tan borrosos que no habría forma de ver si son dos o uno. Por tanto, descartemos la GEO en los satélites espía.

Por el contrario, si los ponemos muy bajos, en una órbita LEO para poder ver mejor, hemos de ir más deprisa. Para ello, la altura ideal oscila entre los 150 y 300 kilómetros (una órbita LEO). En una órbita de este tipo un satélite va a unos 8 kilómetros por segundo, lo que hace que dé una vuelta a la Tierra cada hora y media. El problema es que tenemos muy poco tiempo para observar un objetivo: del orden de unos 75 segundos y durante unos 600 kilómetros de recorrido. Si estuviese al doble de altura, tardaríamos el doble de tiempo, pero la mitad de resolución. Una vez que el satélite ha perdido su objetivo de vista debe dar una vuelta a la Tierra para volver a verlo, lo que significa que no lo podrá hacer hasta pasada hora y media. Y eso suponiendo que la Tierra no rota sobre su eje. De hecho, si un punto del ecuador tarda 24 horas en dar una vuelta a una circunferencia de 40.000 kilómetros de contorno, significa que se mueve a unos 1.600 kilómetros por hora, lo que hace que cuando el satélite intente avistar el mismo punto, este puede haberse desplazado alrededor de unos 2.500 kilómetros. Por supuesto, este cálculo depende de la longitud (me refiero a la longitud cartográfica) del punto que queramos observar.

Pero claro, ganamos en resolución. Si aplicamos la misma fórmula del telescopio al Hubble a 300 kilómetros de altura su resolución sería de 6 centímetros, lo permitiría identificar a una persona. Pero cuidado, que no todos los satélites espía llevarían la tecnología del Hubble. La conclusión es que los satélites espía deben estar a una órbita baja para poder tener una buena resolución, pero no son capaces de leer matrículas de coches, reconocer personas y cosas por el estilo.


Entre medio de estos dos tipos de satélites anteriores, los GEO y los LEO, se encuentran los que siguen una órbita terrestre media, los MEO, entre ellos, los fascinantes GPS. Es auténticamente impresionante ver hasta dónde ha llegado esta tecnología: hay coches que lo llevan, los utilizan los deportistas, las bombas inteligentes para poder ser guiadas a su objetivo con un margen de error de escasos metros, etc.

Un receptor GPS capta las señales de algunos de los 24 satélites de posicionamiento global que actualmente orbitan nuestro planeta. Hay quien piensa que nuestros aparatos emiten señales para comunicarse con el satélite pero en realidad son receptores y no emisores. No hemos de olvidar que en principio se concibieron para uso militar y un soldado nunca quiere revelar su posición, cosa que haría emitiendo ondas de radio. Los satélites GPS están en constante movimiento y emitiendo de forma continua en qué posición se encuentran. Nuestro receptor GPS lleva un pequeño ordenador que mide el tiempo que tarda en llegar la señal desde los mismos calculando la distancia a cada uno de ellos. Una vez computada la distancia a tres de ellos ya puede determinar en qué lugar se encuentra de la Tierra.

También hay quien piensa que los satélites GPS están en órbitas geosincrónicas, pero no es así, ya que tendrían que llevar radiotransmisores mucho más potentes para que las señales llegasen a nuestros receptores. Por otro lado, tampoco pueden estar demasiado cerca, ya que entonces irían demasiado rápidos. Por ese motivo se llegó a una solución intermedia y se encuentran a unos 20.000 kilómetros de altura. Su velocidad es de unos 4 kilómetros por segundo y con esa velocidad tardan 12 horas en circunvolar la Tierra.

Los GPS llevan un reloj atómico interno muy preciso, del orden de los nanosegundos ¿Tan importante es esa precisión? Pues lo es tanto que deben tenerse en cuenta los efectos relativistas. Por un lado, tenemos la dilatación del tiempo dada la velocidad que llevan y, por otro, la gravedad a esa altura es menor que la que tenemos en la superficie de la Tierra. Restando la diferencia de ambos fenómenos obtenemos que al final de cada día, el reloj del satélite marca 39 millonésimas de segundo más que otro igual y en reposo situado en la superficie de la Tierra.

No parece una diferencia muy grande, pero hay que tener en cuenta que la velocidad de la luz se usa en los cálculos de nuestra posición. Cualquier millonésima que nos dejemos en el tintero multiplicada por esta cifra se transforma en un error que podría representar un error de 11 kilómetros más cada día al calcular nuestra posición. Así que los satélites deben tener en cuenta esas 39 millonésimas de segundo de más cada día para que podamos utilizar estos servicios.
Fecha
13/Dic/2011
Etiquetas
satelite GPS distancia tierra cientificos satelites orbitas lentos ecuador GEO MEO LEO segundos GPS longitud telescopio kilometros

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NASA movera la tierra para detener calentamiento.

NASA movera la tierra para detener calentamiento.

Esto es solo una idea que han planteado los cientificos de la NASA para asi detener los estragos del calentamiento global y propusieron esta solucion que no debe ser puesta en marcha sin ser consultada con la humanidad.

21/Feb/2012
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