Inicio de la Era Espacial. Qué son los satélites artificiales? Física y satélites artificiales. Órbitas. Cohetes y Transbordadores. Tipos de satélites

Transcripción

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2 Índice Inicio de la Era Espacial Qué son los satélites artificiales? Física y satélites artificiales Órbitas Cohetes y Transbordadores Tipos de satélites Basura espacial

3 Inicio de la Era Espacial Al finalizar la Segunda Guerra Mundial, las potencias ganadoras se repartieron a los científicos alemanes de mayor renombre. La Unión Soviética y los Estados Unidos continuaron con el desarrollo de la tecnología de cohetes y comenzaron a estudiar la posibilidad de colocar en órbita satélites artificiales

4 La era de los satélites artificiales comenzó el 4 de octubre de 1957 cuando la Unión Soviética lanzó al espacio el satélite Sputnik 1 La esfera de poco menos de 60 centímetros de diámetro fue el primer artefacto construido por el hombre en orbitar la Tierra

5 Un año después, Estados Unidos envió el Explorer1, que sirvió para descubrir los cinturones de radiación de la Tierra. Posteriormente, estos dos países pusieron en órbita cientos de estos vehículos iniciando así una carrera espacial que tendría como primer objetivo la conquista de la Luna

6 Qué son los satélites artificiales? Son naves espaciales puestas en órbita alrededor de la Tierra, la Luna, otro planeta o de los Puntos de Lagrange

7 Desde el lanzamiento del Sputnik 1 en 1957 hasta hoy, más de veinticinco mil objetos artificiales han sido puestos en órbita. De ellos, aproximadamente ocho mil todavía están en funcionamiento. El resto queda como chatarra espacial o caen hacia la Tierra cuando se agota el combustible

8 Física y satélites artificiales Las Leyes del Movimiento de Newton describen la relación entre el movimiento de los cuerpos y las fuerzas que actúan sobre los mismos Primera: Los objetos en reposo se mantendrán en reposo y los objetos en movimiento se mantendrán en movimiento en una línea recta hasta que actúen sobre ellos fuerzas no balanceadas Segunda: Fuerza es igual a masa por aceleración. Tercera: Para cada acción hay siempre una reacción igual y opuesta La caída acelerada de los cuerpos hacia la Tierra llevó a Newton a suponer que nuestro planeta atraía a todos los cuerpos que lo rodean hacia su centro.

9 La caída acelerada de los cuerpos hacia la Tierra llevó a Newton a suponer que nuestro planeta atraía a todos los cuerpos que lo rodean hacia su centro. Las leyes de Kepler sobre las órbitas planetarias le convencieron de que el Sol atraía, por su parte a todos los planetas. La genialidad de Newton estuvo en extraer entonces una norma general: El principio de Gravitación Universal

10 Órbitas Es el camino que sigue un satélite o cualquier objeto en el espacio; a cada órbita le corresponde una velocidad del objeto o satélite; si el objeto o satélite cambia de velocidad, cambia de órbita o camino. Tipo de órbita Altura sobre el Nivel del mar Función Satélite LEO: Low Earth Orbit (Órbita terrestre baja) Hasta 2,000 Km Comunicaciones y observación de la Tierra. Iridium Landsat MEO: Medium Earth Orbit (Órbita terrestre Media) Entre 2,000 y 35,000 Km Clima Navegación GPS Meteosat GEO: Geostacionary Earth Orbit (Órbita terrestre geoestacionaria 35,789 Km Sobre el Ecuador Satélites geoestacionarios Comunicaciones Clima Navegación GPS GOES ComSat HEO: High Elliptical Earth Orbit (Órbita terrestre helíptica) Perigeo (cerca): 200 a 1,000 Km Apogeo (lejos): 39,000 Km Alerta temprana de lanzamiento de misiles balísticos Sistema de satélites rusos Molnya Meteorm SSO Sun-synchronous Orbit (Órbita síncrona solar) 1,000 Km Localización Búsqueda y Rescate RadarSat Cospas- Sarsat

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12 La primera idea de utilizar satélites artificiales ubicados en órbitas estacionarias se debe a Arthur Clarke, en el año 1945 Clarke planteaba la posibilidad de retransmitir información por dichos satélites hacia otros sitios de la tierra, a donde por otros medios sería imposible llegar, en forma permanente, confiable y clara

13 Órbita geoestacionaria Así llamada en honor a Arthur C. Clarke, se encuentra en el plano del Ecuador a 36 mil km de distancia de la Tierra, donde, por sus particulares condiciones del campo gravitacional terrestre, los cuerpos ahí ubicados cumplen, en un día, una circunvolución completa alrededor del planeta, y si desde cualquier punto sobre la superficie terrestre se detectan, parecen estar inmóviles, ocupando un círculo virtual único; se trata de un recurso natural con capacidad limitada y siempre existe la disputa entre los países por colocar ahí sus satélites

14 La perspectiva de observación de los satélites en órbita polar es completamente distinta, ya que mantienen una altitud mucho más baja que sus análogos geoestacionarios (normalmente vuelan a 850 km, o 530 millas, de altitud sobre la superficie terrestre) y siguen una trayectoria que pasa cerca de los polos terrestres

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16 Cohetes y Transbordadores Los satélites se colocaron en órbita mediante cohetes. Al no ser recuperables los cohetes de propulsión, los lanzamientos resultaban sumamente costosos Es por eso que la NASA (Nacional Aeronautics and Space Administration) desarrolló el programa de transbordadores espaciales. Más adelante la Agencia Espacial Europea desarrolló su propio programa, el Ariane. En los últimos tiempos China ha desarrollado la lanzadera Larga Marcha, a un costo mucho menor que la americana o la europea.

17 Lanzamiento al espacio de una nave El principal obstáculo que se debe superar para lanzar un objeto al espacio es la atracción gravitatoria de la Tierra, lo que se logra usando grandes cohetes propulsores. Si la fuerza de empuje del motor es el doble que el peso total del vehículo en el momento del despegue, entonces el cohete se elevará con una aceleración de un "g", 9,8 m/s cada segundo. Debido a que el combustible es consumido y expulsado del motor, el vehículo se va aligerando y la aceleración aumenta. Los cohetes lanzadores se componen de varias etapas aceleradoras, cada una con su correspondiente motor, montadas una encima de otra, y estando la carga útil en el extremo superior del lanzador. A medida que las etapas van consumiendo su combustible se desprenden del cohete, comenzado entonces la ignición del motor de la etapa siguiente. De esta forma va aligerándose el peso del vehículo con el consiguiente aumento de la aceleración. Muchos cohetes lanzadores se componen de tres etapas. En los vuelos tripulados un empuje de 6 g es considerado el límite máximo cuando los astronautas se encuentran en posición horizontal, esto es con la cabeza y el corazón en el mismo nivel.

18 Investigación Meteorología Comunicaciones Telefonía y Televisión Tipos de satélites Militares y de Navegación Búsqueda y Rescate Internet Voz y datos

19 Búsqueda y Rescate

20 Comunicaciones Telefonía Televisión

21 Internet Voz y datos

22 Investigación

23 Militares y de Navegación

24 Meteorología

25 Investigación Telescopios Espaciales Hubble y Spitzer Observatorio Compton de Rayos Gamma Observatorio Chandra de Rayos X Laboratorio Espacial Infra-rojo Observatorio Solar Heliosférico

26 Telescopios Espaciales Hubble y Spitzer El Telescopio Hubble es un telescopio que orbita la Tierra. Su posición por encima de la atmósfera, lo que distorsiona y bloquea la luz que llega a nuestro planeta, le da a este una visión del universo superior a la de los telescopios terrestres. Telescopio espacial Hubble El Telescopio Espacial Spitzer (Instalación del Telescopio Espacial Infrarrojo) es un observatorio espacial infrarrojo enfriado criogénicamente, capaz de estudiar objetos que van desde nuestro Sistema Solar hasta las regiones más distantes del Universo

27 Observatorio Compton de Rayos Gamma Este observatorio orbital explora los fotones de rayos gamma del cielo (tan azul claro que los humanos no podemos ver). Estos fotones son bloqueados por la atmósfera de la tierra y no llegan a la superficie. Los resultados del CGRO, fotografiado en la imagen superior, han demostrado que el universo entero es un lugar violento y con cambios rápidos, cuando es observado en rayos gamma

28 Observatorio de Rayos X Chandra El Observatorio Chandra es el tercero de los Grandes Observatorios de la Nasa. Antes del lanzamiento el Observatorio Chandra era conocido como AXAF por las siglas en inglés de Advanced X-ray Astronomical Facility. Como la atmósfera terrestre absorbe la mayoría de los rayos X, los telescopios convencionales no pueden detectarlos y para su estudio se hace necesario un telescopio espacial.

29 Observatorio Solar Heliosférico Permite obtener alertas de un potencial mal estado del tiempo en el espacio desde un punto de visualización de cerca de un millón de millas entre el Sol y la Tierra Entre los instrumentos que lleva está un sofisticado equipo Doppler que permite obtener información del interior y del lado más lejano del Sol

30 Laboratorio Espacial Infra-rojo La misión de IRAS estaría en operación mientras tuviese helio líquido. Durante diez meses, IRAS exploró más de 96% del cielo un total de cuatro veces. Los descubrimientos de IRAS incluyen el disco de polvo alrededor de la estrella Vega, seis nuevos cometas y una intensa emisión infrarroja de galaxias interactivas. IRAS también descubrió nubes de polvo caliente, llamadas ahora cirros infrarrojos, en casi todas las direcciones del espacio interestelar. Además, por primera vez fue posible observar el núcleo de la Vía Láctea

31 Basura espacial Se clasifica como basura espacial cualquier objeto artificial en órbita que ya no esté en uso. Actualmente solo el 5% de los objetos en el espacio están activos En 2009 un satélite ruso Cosmos 2251 en desuso impactó a 800 Km de altura contra un satélite Iridium de comunicaciones, destruyéndolo al instante y creando aún más basura espacial. Sólo este incidente aislado creó 1700 piezas más de desperdicios espaciales y aumentó el total de basura espacial en un 20%. Dos años antes el gobierno chino hizo impactar un arma antisatélite contra un satélite propio a esa misma altura produciendo aún más basura espacial (incidente Fengyun) que la que ya había entonces

32 En las diferentes órbitas se mueven tanto satélites útiles como no funcionales y otros objetos. Estos pueden incluir partes de lanzamientos de cohetes por etapas y objetos más pequeños que han resultado del deterioro de numerosos satélites

33 Qué se está haciendo para eliminar la basura espacial? Para lidiar con el creciente problema de la basura espacial se han diseñado varios proyectos La Corporación Global Aeroespacial presenta su proyecto de utilizar globos para embolsar y deshacerse de la basura espacial. Proyecto de satélites suizos para empujar la basura espacial hacia la atmósfera de la tierra.

34 Velas El satélite puede desplegar una vela parecida a la de un barco la cual utiliza los vientos solares para navegar. Sondas Espaciales Estas impactan a los satélites, impulsándolo y desviándolo así hacia otra dirección determinada previamente Para poder remover la basura espacial de las órbitas donde transitan los satélites activos, se han propuesto diferentes métodos Cable El satélite es arrastrado hacia la orbita de la tierra de manera que este pueda entrar a la atmósfera donde se desintegrará.

35 Referencias