Los
satélites
¿Qué es un satélite?
Un satélite artificial es una
nave espacial fabricada por el hombre enviada en un vehículo de lanzamiento al
espacio exterior. Los satélites artificiales pueden orbitar alrededor de lunas
u objetos naturales del espacio, cometas, asteroides, planetas, estrellas o
incluso galaxias. Tras su vida útil, los satélites artificiales pueden quedar
orbitando como basura espacial.
Pueden ser utilizados para la observación del
espacio, identificación de posiciones exactas en la Tierra, misiones militares,
cartografía, tiempo meteorológico, comunicaciones, etc. Dependiendo de su
misión, será el tipo de satélite diseñado.
Los satélites destinados a las comunicaciones
son aptos en la emisión de señales de radio en regiones amplias o con escaso
desarrollo, ya que se pueden utilizar como grandes antenas. El primer satélite
de comunicaciones fue el Telstar 1, colocándose en órbita en 1962 y
la primera transmisión de televisión se realizó en 1964.
¿Cómo funciona?
Dado que las microondas (tipo de onda de radio) viajan en línea recta,
como un fino rayo a la velocidad de la luz, no debe haber obstáculos entre las
estaciones receptoras y emisoras.
Por la curvatura de la Tierra, las estaciones localizadas en lados
opuestos del globo no pueden conectarse directamente, sino que han de hacerlo
vía satélite. Un satélite situado en la órbita geoestacionaria (a una altitud
de 36 mil km) tarda aproximadamente 24 horas en dar la vuelta al planeta, lo
mismo que tarda éste en dar una vuelta sobre su eje, de ahí que el satélite
permanezca más o menos sobre la misma parte del mundo.
Como queda a su vista un tercio de la Tierra, pueden comunicarse con él
las estaciones terrenas -receptoras y transmisoras de microondas- que se
encuentran en ese tercio. Entonces, ¿cómo se conectan vía satélite dos lugares
distantes?
Una estación terrena que está bajo la cobertura de un satélite le envía
una señal de microondas, denominada enlace ascendente. Cuando la recibe, el
transponedor (aparato emisor-receptor) del satélite simplemente la retransmite
a una frecuencia más baja para que la capture otra estación, esto es un enlace
descendente. El camino que recorre esa comunicación, equiparándolo con la
longitud que ocuparía un cable, es de unos 70 mil km, lo cual equivale, más o
menos, al doble de la circunferencia de la Tierra, y sólo le toma alrededor de
1/4 de segundo cubrir dicha distancia.
¿Cómo comenzó todo?
El origen de los satélites artificiales está íntimamente ligado al
desarrollo de los cohetes que fueron creados, primero, como armas de larga
distancia; después, utilizados para explorar el espacio y luego, con su
evolución, convertidos en instrumentos para colocar satélites en el espacio.
No fue sino hasta 1945, cuando el entonces Secretario de la Sociedad
Interplanetaria Británica, Arthur C. Clarke, publicó un artículo -que muchos
calificaron como fantasioso- acerca de la posibilidad de transmitir señales de
radio y televisión a través de largas distancias (transatlánticas) sin la
necesidad de cables coaxiales (en el caso de la televisión o relevadores en el
de la radio), proponiendo un satélite artificial ubicado a una altura de 36 mil
km, que girara alrededor de la Tierra una vez cada 24 horas, de tal forma que
se percibiera como fijo sobre un punto determinado y, por lo tanto, cubriendo
en su transmisión una fracción de la superficie terrestre. Este artefacto
estaría equipado con instrumentos para recibir y transmitir señales entre él
mismo y uno o varios puntos desde tierra; también, añadía que para hacer
posible la cobertura de todo el planeta habrían de colocarse tres de estos
satélites de manera equidistante a la altura mencionada, en la línea del
Ecuador. El artículo presentaba, además, algunos cálculos sobre la energía que
se requeriría para que dichos satélites funcionaran, y para ello proponía el
aprovechamiento de la energía solar.
Con esos elementos en mente, la Marina de los Estados Unidos de América
(E.U), unos años más tarde, utilizó con éxito el satélite natural de la Tierra
-la Luna- para establecer comunicación entre dos puntos lejanos en el planeta,
transmitiendo señales de radar que dicho cuerpo celeste reflejaba, logrando con
ello comunicar a la ciudad de Washington con la Isla de Hawai. Esto comprobó
que se podrían utilizar satélites artificiales con los mismos fines, pero
salvando la desventaja de depender de la hora del día para obtener las señales
reflejadas.
Tipos de satélites
Los satélites se pueden clasificar según su objetivo o por su órbita.
Los satélites utilizados para las comunicaciones son: geocéntricos y
de órbita baja terrestre.
*Satélites geocéntricos (GEO)
El período orbital de los satélites depende de su distancia a la Tierra.
Cuanto más cerca esté, más corto es el periodo. Los primeros satélites de
comunicaciones tenían un periodo orbital que no coincidía con el de rotación de
la Tierra sobre su eje, por lo que tenían un movimiento aparente en el cielo;
esto hacía difícil la orientación de las antenas, y cuando el satélite
desaparecía en el horizonte la comunicación se interrumpía.
Existe una altura para la cual el periodo orbital del satélite coincide
exactamente con el de rotación de la Tierra. Esta altura es de 35.786,04
kilómetros. La órbita correspondiente se conoce como el cinturón de Clarke, ya
que fue el famoso escritor de ciencia ficción Arthur C. Clarke el primero en
sugerir esta idea en el año 1945.
Vistos desde la Tierra, los satélites que giran en esta órbita parecen
estar inmóviles en el cielo, por lo que se les llama satélites
geoestacionarios. Esto tiene dos ventajas importantes para las comunicaciones:
permite el uso de antenas fijas, pues su orientación no cambia y asegura el
contacto permanente con el satélite. Los satélites comerciales funcionan en
tres bandas de frecuencias, llamadas C, Ku y Ka. La gran mayoría de emisiones
de televisión por satélite se realizan en la banda Ku.
*Satélites de órbita baja (LEO)
Como hemos dicho, los satélites con órbitas inferiores a 36.000 km
tienen un período de rotación inferior al de la Tierra, por lo que su posición
relativa en el cielo cambia constantemente. La movilidad es tanto más rápida
cuanto menor es su órbita. En 1990 Motorola puso en marcha un proyecto
consistente en poner en órbita un gran número de satélites (66 en total).
Estos satélites, conocidos como satélites Iridium se colocarían en
grupos de once en seis órbitas circumpolares (siguiendo los meridianos) a 750
km de altura, repartidos de forma homogénea a fin de constituir una cuadrícula
que cubriera toda la tierra. Cada satélite tendría el periodo orbital de 90
minutos, por lo que en un punto dado de la tierra, el satélite más próximo
cambiaría cada ocho minutos.
Cada uno de los satélite emitiría varios haces diferentes (hasta un
máximo de 48) cubriendo toda la tierra con 1628 haces; cada uno de estos haces
constituiría una celda y el satélite correspondiente serviría para comunicar a
los usuarios que se encontraran bajo su huella. La comunicación
usuario-satélite se haría en frecuencias de banda de 1,6 GHz, que permite el
uso de dispositivos portátiles. La comunicación entre los satélites en el
espacio exterior se llevaría a cabo en una banda Ka.
Las actividades en el espacio, incluyendo la tecnología satelital, se
remonta a tiempos muy remotos, cuando el hombre empezó a medir los movimientos
de las estrellas, dando origen a una de las ramas más antiguas de la ciencia,
la Mecánica Celeste. Mucho después, se empezaron a realizar los primeros
cálculos científicos sobre la tasa de velocidad necesaria para superar el tirón
gravitacional de la Tierra.
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