INSTITUTO DE NIVEL TERCIARIO DE EDUCACIÓN TÉCNICA Y FORMACIÓN PROFESIONAL

PROFESORADO DE TERCER CICLO Y EDUCACIÓN POLIMODAL EN TECNOLOGÍA

CÁTEDRA: CULTURA Y CIVILIZACIÓN

TEMA: “Satélites Artificiales”

AÑO: 2º “a”

INTEGRANTES DEL GRUPO:

FLORES Gabriela Mónica

NAVARRO, Silvia

RIQUELME, Jesús

Año: 2012

Introducción

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

Un satélite artificial es una nave espacial fabricada en la Tierra o en otro lugar del espacio y enviada en un vehículo de lanzamiento, un tipo de cohete que envía una carga útil 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, estos satélites artificiales pueden quedar orbitando como basura espacial.

Los satélites artificiales nacieron durante la guerra fría entre los Estados Unidos y La Unión Soviética, que pretendían ambos llegar a la Luna y a su vez lanzar un satélite a la órbita espacial. En mayo de 1946, el Proyecto RAND presentó el informe del (Diseño preliminar de una nave espacial experimental en órbita), en el cual se decía que «Un vehículo satélite con instrumentación apropiada puede ser una de las herramientas científicas más poderosas del siglo XX. La realización de una nave satélite produciría una repercusión comparable con la explosión de la bomba atómica.

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Desarrollo

El primer satélite activo de comunicaciones lanzado al espacio fue el Telstar 1, un satélite norteamericano y de construcción privada, financiado por la archiconocida American Telephone and Telegraph Company. Fue lanzado al espacio un 10 de Julio de 1962 con dos objetivos principales: Transmitir señales de televisión y conversaciones a través del Océano Atlántico. No era muy grande, apenas medía algo más de un metro de altura y pesaba unos 77 kilogramos.

El Telstar 1 marcó un antes y un después en la recién nacida era de la televisión. Una de sus primeras pruebas fue hacer posible la primera llamada de teléfono transmitida a través de un satélite, algo que cambiaría el mundo. La construcción del satélite costó unos $50 millones de dólares y gracias a su reducido tamaño pudo ser lanzado en un cohete Delta, propiedad de la NASA.

Hoy las comunicaciones actuales vía satélite únicamente utilizan sistemas activos, en los que cada satélite artificial lleva su propio equipo de recepción y emisión. Score, lanzado por Estados Unidos en 1958, fue el primer satélite activo de comunicaciones y uno de los primeros adelantos significativos en la exploración del espacio. Iba equipado con una grabadora de cinta que almacenaba los mensajes recibidos al pasar sobre una estación emisora terrestre, para volverlos a retransmitir al sobrevolar una estación receptora. El Telstar 1, lanzado por la American Telephone and Telegraph Company en 1962, hizo posible la transmisión directa de televisión entre Estados Unidos, Europa y Japón y era capaz de repetir varios cientos de canales de voz. Lanzado con una órbita elíptica de 45° respecto del plano ecuatorial, Telstar sólo podía repetir señales entre dos estaciones terrestres durante el breve espacio de tiempo durante cada revolución en el que ambas estaciones estuvieran visibles.

Actualmente hay cientos de satélites activos de comunicaciones en órbita. Reciben las señales de una estación terrestre, las amplifican y las retransmiten con una frecuencia distinta a otra estación. Cada banda de frecuencias utilizada, de un ancho de 500 MHz, se divide en canales repetidores de diferentes anchos de banda (ubicados en 6 GHz para las transmisiones ascendentes y en 4 GHz para las descendentes). También se utiliza mucho la banda de 14 GHz (ascendente) y 11 o 12 GHz (descendente), sobre todo en el caso de las estaciones fijas (no móviles). En el caso de las estaciones pequeñas móviles (barcos, vehículos y aviones) se utiliza una banda de 80 MHz de anchura en los 1,5 GHz (ascendente y descendente). Las baterías solares montadas en los grandes paneles de los satélites proporcionan la energía necesaria para la recepción y la transmisión.

Algunos de los satélites lanzados al espacio

El primero fue el "Sputnik I" y fue lanzado por Unión de Repúblicas Soviéticas Socialistas el 4 de octubre de 1957; el "Sputnik 2 se lanzó el 3 de noviembre de 1957 llevando al primer ser vivo al espacio, la perrita "Laika", convirtiéndose esta en la primera víctima espacial, a mediados del siglo pasado, de ahí en adelante, los avances tecnológicos en ese campo han sido enormes

Satélite ambientalEl satélite Nimbus rodea la Tierra en una órbita que pasa por los polos norte y sur varias veces al día, fotografiando la superficie a su paso. Como la Tierra gira, cada paso produce una nueva serie de imágenes y puede reflejar el planeta entero todos los días. La información gráfica sobre la atmósfera terrestre y los océanos se transmite a la superficie, donde se utiliza para controlar los cambios en el medio ambiente.

SATELITES METEOROLOGICO

Un satélite meteorológico es un tipo de satélite artificial que se utiliza principalmente para supervisar el tiempo atmosférico y el clima de la Tierra. Sin embargo, ven más que las nubes, las luces de la ciudad, fuegos, contaminación, auroras, tormentas de arena y polvo, corrientes del océano, etc., son otras informaciones sobre el medio ambiente recogidas por los satélites. Las imágenes obtenidas por los satélites meteorológicos han ayudado a observar la nube de cenizas del Monte Saint Helens y la actividad de otros volcanes como el Monte Etna. El humo de los incendios del oeste de Estados Unidos como Colorado y Utah también han sido monitorizados.

Telstar Telstar fue uno de los primeros satélites de comunicación activos, lanzado por Estados Unidos en 1962. Este satélite transmitió las primeras imágenes en directo entre Estados Unidos y Europa.

Satélite de comunicacionesEl satélite de comunicaciones Syncom 4 se puso en órbita desde la lanzadera espacial Discovery. Los modernos satélites de comunicaciones reciben, amplifican y retransmiten la información a la Tierra, y proporcionan enlaces de televisión, telefax, teléfono, radio y datos digitales alrededor del mundo. El Syncom 4 está en órbita geoestacionaria, es decir, gira en órbita a la misma velocidad que la Tierra, de modo que se mantiene en una posición fija respecto a ésta. Este tipo de órbita permite la comunicación ininterrumpida entre las estaciones terrestres.

Vehículo explorador LunokhodEn 1970 y 1973 el programa soviético Luna envió dos vehículos exploradores a nuestro satélite. Estos vehículos de ocho ruedas caían por las rampas para abandonar la nave nodriza (Luna 17 y Luna 21). Los Lunokhod llevaban cámaras, analizadores de suelos y baterías solares.

SkylabEl Skylab fue lanzado por Estados Unidos en 1973, orbitó alrededor de nuestro planeta durante seis años y proporcionó datos científicos sobre el Sol y la Tierra. Durante tres misiones distintas, los astronautas vivieron a bordo del Skylab y realizaron experimentos científicos y controles de su propia salud en el espacio.

Misión Máxima Solar El satélite Misión Máxima Solar era un satélite diseñado para estudiar la radiación solar. Lanzado a comienzos de 1980, el aparato se estropeó tres años después. Fue reparado y relanzado por una lanzadera espacial en 1984 y recogió información hasta 1988, cuando sus instrumentos se averiaron por una erupción solar. La información recogida por el satélite indicaba que la corona del Sol experimenta inesperadamente gran cantidad de una violenta actividad relacionada con las manchas solares. Los datos también mostraron que las manchas solares reducen la cantidad de energía solar que llega a la atmósfera de la Tierra.

Voyager 2 y Urano

En su viaje a través del Sistema Solar, en enero de 1986 la sonda planetaria Voyager 2 se aproximó al planeta Urano, descubriendo cuatro nuevos anillos y diez nuevas lunas alrededor de este planeta.

Estación espacial soviética MirLa estación espacial soviética Mir, vista aquí desde una nave espacial, fue puesta en órbita el 19 de febrero de 1986. El 22 de marzo de 1995, Valeri Polyakov completó una estancia de 437 días a bordo de la Mir.

Sistema de repetición de satélites

Los satélites han revolucionado el mundo de las comunicaciones al proporcionar enlaces telefónicos por todo el mundo y retransmisiones en directo. El satélite recibe una señal de microondas procedente de una estación en tierra (el enlace ascendente), la amplifica y la retransmite de nuevo hacia una estación receptora en tierra con una frecuencia diferente (el enlace descendente). Un satélite de comunicaciones se halla en órbita geoestacionaria, lo que significa que se desplaza con la misma velocidad de giro que la tierra. El satélite permanece en una misma posición relativa a la superficie terrestre, de forma que la estación emisora nunca pierde el contacto con el receptor.

La conquista del espacioA partir del año 1957. Comienza las experiencias con satélites de comunicaciones.

Progresiva y vertiginosamente la tecnología satelital inicio

su camino a la perfección hasta concretar

la llegada del hombre al espacio.Juri A. Gagarin – 1.961 – Unión

SoviéticaNeil Armstrong – 1.969 - Estados

Unidos

Los satélites artificiales se utilizan para múltiples tareas:

Satélites de telecomunicaciones: estos satélites se utilizan para transmitir información de un punto a otro de la Tierra, en particular, comunicaciones telefónicas, datos o programas televisados. Estos últimos se difunden principalmente por la flota Eutelsat (Hot-Bird, Atlantic BIRD 3, W1, 2,3...) y la flota SUS -Sociedad Europea de Satélites - (Astra 1 y 2).El primer satélite de comunicaciones, el Telstar 1, se puso en órbita en 1962. La primera transmisión de televisión vía satélite se llevó a cabo en 1964. Satélites geoestacionarios: El periodo 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: Como hemos dicho, los satélites con órbitas inferiores a 36000 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.

Satélites de órbita media Ubicados en una órbita terrestre media a 10 mil Km. de altitud. Los receptores pueden rastrear la señal de los satélites

posicionando horizontalmente sus antenas durante largos periodos de tiempo. Su periodo de rotación es de 6 horas.

Satélites de observación terrestre: estos satélites observan la Tierra, con un objetivo científico o militar. El espectro de observación es extenso: óptico, radar, infrarrojo, ultravioleta, escucha de señales radioeléctricas... Entre éstos se encuentran los satélites Spot, LandSat, Feng Yun. Los satélites de observación terrestre son satélites artificiales diseñados para observar la Tierra desde una órbita. Son similares a los satélites espías pero diseñados específicamente para aplicaciones no militares como control del medio ambiente, meteorología, cartografía, etc.Funcionamiento

Los satélites de observación de la tierra, se dividen, según su órbita, en satélites de órbita baja (LEO) y satélites de órbita geoestacionaria (GEO).

Los LEO varían en un rango de típicamente, 200 a 1200 Km. sobre la superficie terrestre, lo que significa que poseen periodos comprendidos entre 90 minutos y 5 horas y por lo tanto son excelentes candidatos para realizar exploraciones exhaustivas de la superficie terrestre(detección de incendios, determinación de la biomasa, estudio de la capa de ozono, etc...). Los GEO tienen una órbita fija a 35875 Km. de distancia, en órbita ecuatorial (lo que significa que quedan en dirección sur para los habitantes del hemisferio norte, en dirección norte para los habitantes del hemisferio sur y justo encima de los habitantes del ecuador). Además, por las características de la órbita geoestacionaria, siempre permanecen fijos en el mismo punto. Son excelentes para estudios de meteorología (Meteosat).

Los instrumentos de observación dependen del objeto del estudio; variando desde observación en el espectro visible, las microondas, etc.La mayoría de satélites se limitan a instrumentos pasivos, esto es, a recoger la radiación ya presente, principalmente en el espectro visible. Dichos satélites van equipados con lentes similares a las de un telescopio terrestre, una cámara CCD, etc...

Satélites de observación espacial: estos satélites observan el espacio con un objetivo científico. Se trata en realidad de telescopios en órbita. En estos satélites el espectro de observación también es amplio. El telescopio espacial Hubble es un satélite de observación espacial.El Telescopio espacial Hubble (HST por sus siglas inglesas) es un telescopio robótico localizado en los bordes exteriores de la atmósfera, en órbita circular alrededor de la Tierra a 593 Km. sobre el nivel del mar, con un periodo orbital entre 96 y 97 min. Fue puesto en órbita el 24 de abril de 1990 como un proyecto conjunto de la NASA y de la ESA inaugurando el programa de Grandes Observatorios. El telescopio puede obtener imágenes con una resolución espacial mayor de 0,1 segundos de arco.

Satélites de localización: estos satélites permiten conocer la posición de objetos a la superficie de la Tierra. Por ejemplo, el sistema americano GPS, el sistema ruso GLONASS o el futuro sistema europeo Galileo.

El Global Positioning System (GPS ) o Sistema de PosicionamientoMundial (aunque se le suele conocer más con las siglas GPS su nombre más correcto es NAVSTAR GPS) es un Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS) el cual permite determinar en todo el mundo la posición de una persona, un vehículo o una nave, con una precisión hasta de centímetros usando GPS diferencial, aunque lo habitual son unos pocos metros. El sistema fue desarrollado e instalado, y actualmente es operado, por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos. El GPS funciona mediante una red de 24 satélites (21 operativos y 3 de respaldo) en órbita sobre el globo a 20.200 Km. con trayectorias sincronizadas para cubrir toda la superficie de la tierra. Cuando se desea determinar la posición, el aparato que se utiliza para ello localiza automáticamente como mínimo cuatro satélites de la red, de los que recibe unas señales indicando la posición y el reloj de cada uno de ellos. En base a estas señales, el aparato sincroniza el reloj del GPS y calcula el retraso de las señales, es decir, la distancia al satélite. Por "triangulación" calcula la posición en que éste se encuentra. La triangulación en el caso del GPS, a diferencia del caso 2-D que consiste en averiguar el ángulo respecto de puntos conocidos, se basa en determinar la distancia de cada satélite respecto al punto de medición. Conocidas las distancias, se determina fácilmente la propia posición relativa respecto a los tres satélites. Conociendo además las coordenadas o posición de cada uno de ellos por la señal que emiten, se obtiene la posición absoluta o coordenada reales del punto de medición. También se consigue una exactitud extrema en el reloj del GPS, similar a la de los relojes atómicos que desde tierra sincronizan a los satélites

Estaciones espaciales: estos satélites están destinados a estar habitados por el hombre, con un objetivo científico. Entre estos se encuentra la Estación Espacial Internacional, que está en órbita desde 1998 y habitada permanentemente desde 2002. Otras estaciones espaciales desaparecidas son las rusas Salyut y MIR y la estación americana Skylab.

Sondas espaciales: Una sonda espacial está destinada a observar otro cuerpo celeste y por lo tanto debe estar en condiciones de desplazarse.

Beagle 2 (Marte) agencia europea

Galileo (Júpiter) NASA

Hayabusa (asteroide Itokawua) agencia japonesa

Lunokhod (luna) soviéticos

Mars Pathfinder (Marte) NASA

Pioneer 10 (Júpiter) NASA

Pioneer 11 (Saturno)

FUNCIONAMIENTO BASICO DE UN SATELITE

Un satélite puede dividirse en dos partes fundamentales para su operación: el conjunto de equipos y antenas que procesan las señales de comunicación de los usuarios como función substancial, denominado carga útil o de comunicaciones, y la estructura de soporte con los elementos de apoyo a dicha función, denominada plataforma.

La carga útil tiene el amplio campo de acción de la cobertura de la huella del satélite y del empleo de las ondas de radio en una extensa gama de frecuencias que constituyen la capacidad de comunicación al servicio de los usuarios, en tanto que la acción de los elementos de la plataforma no se extiende fuera de los límites del propio satélite, salvo en la comunicación con el centro de control.

La estructura de la plataforma sirve de soporte tanto para sus demás elementos como para la carga útil. Debe tener la suficiente resistencia para soportar las fuerzas y vibraciones del lanzamiento y a la vez un peso mínimo conveniente. Está construida con aleaciones metálicas ligeras y con compuestos químicos de alta rigidez y bajo coeficiente de dilatación térmica.

Los sistemas de propulsión pueden incluir un motor de apogeo que permite al satélite llegar a su órbita de destino después de ser liberado por el vehículo de lanzamiento si este no lo hace directamente. Los satélites pueden emplear propulsantés líquidos, gas o iones. En los satélites geoestacionarios típicos los propulsantes químicos requeridos para conservar su posición durante su vida útil representa el 20 o 40% de masa adicional a la de nave sin combustible.

El subsistema de control de orientación está constituido por las partes y componentes que permiten conservar la precisión del apuntamiento de la emisión y recepción de las antenas del satélite dentro de los límites de diseño, corrigiendo no sólo las desviaciones de estas por dilatación térmica e imprecisión de montaje, sino de toda la nave en su conjunto.

El subsistema de energía está constituido generalmente por células solares que alimentan los circuitos eléctricos de la nave, las baterías que aseguran el suministro durante los eclipses y los dispositivos de regulación.

El subsistema de telemetría permite conocer el estado de todos los demás subsistemas. Utiliza un gran número de sensores que detectan o miden

estados de circuitos y variaciones de temperatura, presión, voltaje, corriente eléctrica, etc., convierte esa información en datos codificados y los envía en secuencia al centro de control a través de un canal especial de comunicación, se repite esto en intervalos de tiempo iguales.

El sistema de telemando permite enviar órdenes al satélite desde el centro de control a través de un canal de comunicación dedicado que se activa cuando éstas se transmiten. Los comandos pueden tener efecto tanto sobre la carga útil como sobre la plataforma y solo son admitidos por el satélite mediante códigos de seguridad que evitan su acceso ilegítimo.

Para evitar variaciones de temperatura extremas en los componentes del satélite, fuera de las toleradas por el sistema, el subsistema de control térmico emplea conductores de calor y radiadores que lo disipan fuera de la plataforma. También protege contra el frío intenso por medio de calefactores eléctricos y emplea materiales aislantes para lograr el equilibrio térmico requerido dentro de la nave.

Servicios de los satélites

EL SATÉLITE Y LOS SISTEMAS ÓPTICOS Los satélites han revolucionado el mundo de las comunicaciones al proporcionar enlaces telefónicos por todo el mundo y retransmisiones en directo el satélite recibe una señal de microondas procedente de una estación en tierra. LA COMUNICACIÓN VÍA SATÉLITE Son cualquier tipo de comunicación cuyo soporte es una nave en órbita terrestre, capaz de cubrir grandes distancias mediante la reflexión, o repetición de señales de radiofrecuencia. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA Un satélite puede definirse como un repetidor de radio, en el cielo una estación basada en tierra para controlar su funcionamiento y una red de usuario de las estaciones terrestres que proporciona las facilidades para la transmisión y recepción del tráfico de comunicaciones a través del sistema de satélite

CARACTERÍSTICAS DE LAS COMUNICACIONES POR SATÉLITE

Estos artefactos son muy útiles para el hombre moderno, son los protagonistas principales de las comunicaciones en el mundo gracias a ellos recibimos señales de radio y televisión. Las ventajas son: El costo de un satélite es independiente a la distancia que vaya a cubrir. La comunicación entre dos estaciones terrestres No necesita de un gran número de repetidoras, puesto que solo utiliza un satélite. Grandes cantidades de ancho de bandas están disponibles en los circuitos satelitales generando mayores velocidades, en la

transmisión de voz, data y video, sin hacer uso de un costoso enlace telefónico

Los satélites comerciales ofrecen una amplia gama de servicios de comunicaciones. Los programas de televisión se retransmiten internacionalmente, dando lugar al fenómeno conocido como aldea global. Los satélites también envían programas a sistemas de televisión por cable, así como a los hogares equipados con antenas parabólicas. Además, los terminales de muy pequeña apertura (VSAT) retransmiten señales digitales para un sinfín de servicios profesionales. Los satélites Intelsat llevan ahora 100.000 circuitos de telefonía, y utilizan cada vez más la transmisión digital. Los métodos de codificación digital han permitido reducir a una décima parte la frecuencia de transmisión necesaria para soportar un canal de voz, aumentando en consecuencia la capacidad de la tecnología existente y reduciendo el tamaño de las estaciones terrestres que proporcionan los servicios de telefonía.

La International Maritime Satellite Organization (INMARSAT), fundada en 1979, es una red móvil de telecomunicaciones que ofrece servicios de enlaces digitales de datos, telefonía y transmisión de telecopia (fax) entre barcos, instalaciones en alta mar y estaciones costeras en todo el mundo. También está ampliando los enlaces por satélite para transmisión de voz y de fax en los aviones en rutas internacionales.

Conclusión

Los satélites artificiales caracterizan la época en que vivimos. Gracias a ellos atravesamos por una era de explosión de información impensable unos cuantos años atrás. Desde mediados de los años sesenta, con la introducción de los satélites geoestacionarios, podemos apreciar por televisión eventos que ocurren al otro lado del mundo casi simultáneamente. En los últimos años la red de telefonía celular dirigida por satélite permitirá a cualquier usuario realizar llamadas desde y hacia cualquier parte del mundo con tarifas al alcance de todos.

Así mismo, los satélites permiten la rápida transmisión de datos que incluye la red Internet la cual permite, para quien este conectado, en cualquier parte del mundo, tener acceso a una cantidad astronómica de información sobre cualquier tópico imaginable, enviar mensajes o sostener comunicaciones prácticamente simultáneas con personas situadas aún en otros continentes. Los descubrimientos científicos realizados por satélites los ha convertido en una herramienta poderosa para seguir comprendiendo y revivir los secretos del universo y de nuestro planeta.

Se espera que los telescopios del siglo XXI sean grandes satélites artificiales captando ondas electromagnéticas en diversas longitudes de onda. Desafortunadamente el problema de acumulación de basura espacial seguirá creciendo, hoy no existe una manera práctica de recogerla o destruirla y todo hace pensar que el ritmo de lanzamiento de satélites aumentará.

Por ahora existen soluciones parciales para el caso de los satélites geoestacionarios en donde al final de su vida operativa son trasladados a una órbita superior o inferior donde no se corre el riesgo de que puedan chocar con otros satélites operativos. Los países avanzados deben ser concientes de que es hora que la ecología se traslade de las situaciones de la tierra al espacio celeste.

Bibliografía

Búsqueda de internet.

http://www.monografias.com/trabajos39/satelites-artificiales/ satelites-artificiales.shtml

Educar. Colección EDUC.AR 1:1 Escritorio del docente. Física y Ciencias Naturales.

http://www.educ.ar/recursos/ver?rec_id=40734 .