Satelites

HACES SATELITALES

Los satélites proyectan haces sobre la superficie terrestre que pueden llegar a tener diámetros desde 600 hasta 58.000 Km. Los haces satelitales son divididos en celdas, cuyas frecuencias pueden ser reutilizadas en diferentes celdas no adyacentes, según un patrón conforme al Seamless handover.

HACES LOCALES Y ZONALES

Los haces más pequeños son los haces localizados y les siguen los haces zonales. Los localizados concentran su potencia en áreas geográficas muy pequeñas y suelen tener EIRP mayores que los que abarcan áreas mucho mayores porque determinada potencia de salida se puede concentrar más. Los haces localizados y los zonales cubren menos del 10% de la superficie terrestre. A mayor frecuencia de bajada, el haz puede enfocarse con más facilidad hacia una zona más pequeña

HACES HEMISFÉRICOS

Las antenas de enlace descendente hemisférico abarcan en forma característica hasta el 20% de la superficie terrestre y por consiguiente, tienen EIRP 3 dB o 50% menores que las transmitidas por haces localizados que abarcan el 10% de la superficie terrestre.

HACES GLOBALES

Tienen un ancho de banda aproximado de 17° y pueden abarcar 42% de la superficie terrestre, que es la visual máxima de cualquier satélite geosíncrono. Su nivel de potencia es menor respecto a los haces localizados, zonales o hemisféricos, por lo que se necesitan platos receptores grandes para detectar en forma adecuada la emisión de videos, audio y datos.

LANZAMIENTO DE UN SATÉLITE

El lanzamiento de un satélite se da mediante cohetes vectores que los llevan, como carga, hasta la órbita donde comenzarán a brindar servicio.

El proceso de colocación en órbita puede darse en dos o tres etapas. En la imagen se ve el ejemplo de un cohete que en dos etapas coloca un satélite en una órbita de 689 kilómetros de altura. En la primera etapa se acelera el vehículo hasta cierta velocidad y altura, a partir de ahí, ya a unos 112 kilómetros de altura -donde la acción de la gravedad es más baja-, comienza la segunda etapa en la que se separa el tanque principal de combustible del cohete, y comienzan a funcionar los propulsores más pequeños, pero que como la masa del vector ya es mucho menor no requieren tanto combustible para llevarlo hasta los 695,8 kilómetros de altura donde se colocará el satélite.

Finalmente al finalizar la etapa 2, a 689 kilómetros de altura, se separa el satélite de lo que queda del cohete, y este último se aleja, convirtiéndose en basura espacial, aunque en unos años, dada la falta de combustible que le permita mantenerse en órbita, terminará siendo vencido por la gravedad terrestre reingresando a la atmósfera donde se desintegrará. Mientras tanto, a partir de ese momento el satélite deberá ser ajustado y configurado remotamente desde el centro de control terrestre, testeado y luego comenzará a brindar los servicios por el que fue desarrollado.

Etapas del lanzamiento de un satélite mediante un cohete:

ETAPA 1:

Minuto 0: Velocidad 0, altura 0. En la plataforma de lanzamiento

1 minuto 4 segundos: Velocidad 2.818 km/h, altura 19,5 kilómetros. Se agotan los propulsores de lanzamiento.

1 minuto 22.5 segundos: Velocidad 3.306 km/h, altura 29,3 kilómetros. Se separan los propulsores de lanzamiento.

4 minutos 24 segundos: Velocidad 18.095 km/h, altura 112 kilómetros. Se termina el combustible del tanque principal del cohete y se separa.

ETAPA 2:

4 minutos 40 segundos: Velocidad 18.077 km/h, altura 112,2 kilómetros. Se enciende el propulsor de la cabeza del cohete.

4 minutos 45 segundos: Velocidad 18.116 km/h, altura 125,6 kilómetros. Se separa la carcasa del cohete para perder masa en kilogramos y ganar rendimiento al necesitar menos combustible para mover el vehículo ahora más liviano (esto se llama carenaje).

11 minutos 16 segundos: Velocidad 28.567 km/h, altura 188,5 kilómetros. Comienza a subir la cabeza del cohete que queda hasta la órbita satelital.

1 hora 0 minutos 12 segundos: Velocidad 27.039 km/h, altura 690 kilómetros. Se acerca a la altura de la órbita satelital.

1 hora 2 minutos 20 segundos: Velocidad 27.042 km/h, altura 689,9 kilómetros. Se suelta la carga (satélite) que lleva el vehículo vector (cabeza del cohete).

1 hora 35 minutos 15 segundos: Velocidad 27.037 km/h, altura 695,8 kilómetros. Se aleja lo que queda del cohete del satélite colocado. A partir de ese momento comienzan los ajustes del satélite remotamente desde el centro de control terrestre para que comience a brindar sus servicios. Lo que queda del cohete se convierte en basura espacial.

TRAYECTORIA DEL LANZAMIENTO DE UN SATELITE

¿Cómo se las arreglan los ingenieros para lanzar un satélite artificial y ponerlo en la órbita correcta, o para lanzar una nave interplanetaria y que llegue exactamente a la posición donde se encuentra otro cuerpo celeste como Júpiter? Bueno, el truco consiste en usar la precisión de las leyes de Newton para calcular la trayectoria. Conocer bien una trayectoria implica conocer bien la posición y la velocidad (incluyendo la dirección) en cualquier instante de tiempo. La aceleración puede ser entonces calculada a partir de la ley de Newton y a partir de este conocimiento calcular la nueva posición y las nuevas velocidades en un instante posterior. Vamos a ver los detalles de este cálculo. Pero antes estudiemos cualitativamente el tipo de trayectorias que se pueden obtener. Supongamos para ello que queremos situar un satélite artificial en una órbita perfectamente circular. Ya hemos visto que para mantener un cuerpo en una órbita circular de radio R es necesario que la relación entre la aceleración y la velocidad sea exactamente:

A una distancia R del centro de la Tierra, un cuerpo que gire estará sometido a una aceleración gravitatoria dada por:

Donde M es la masa de la Tierra. Si igualamos ambas aceleraciones, podemos obtener una relación entre la velocidad y el radio de la órbita dada por:

Para un cuerpo en las cercanías de la superficie terrestre, tenemos que g = 9.81 y R = 6380 km, y por tanto esta velocidad es

que en astronáutica se conoce con el nombre de primera velocidad cósmica, y es la velocidad mínima que hay que imprimir a un cuerpo (despreciando el rozamiento del aire) para que éste no caiga al suelo, sino que vuele alrededor de la tierra (circunferencia C de la figura 24). Si imprimimos al cuerpo una velocidad ligeramente superior a la primera velocidad cósmica, éste empezará a alejarse de la Tierra, pero la gravedad terminará venciendo y lo traerá de nuevo al punto de partida, de tal manera que el objeto

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