Satélites artificiales mexicanos. Por qué se mantienen en órbita?

Transcripción

1 Satélites artificiales mexicanos Por qué se mantienen en órbita? Un satélite es un objeto que gira en torno a otro. La Luna, que gira en torno a la Tierra es un satélite de ella: es un satélite natural. Los avances tecnológicos actualmente permiten que el hombre construya y ponga en órbita satélites hechos por fábricas muy meticulosas: éstos son artificiales. Los satélites artificiales pueden ser de comunicaciones, meteorológicos, de observación, de navegación e incluso pueden ser muy sofisticados y permitir que las personas vivan durante meses en su interior como la Estación Espacial Internacional. El empleo de satélites de comunicaciones en México inicia en 1967 cuando nuestro país se integra como miembro del consorcio Intelsat para transmitir un año después los Juegos Olímpicos. En 1985 se colocan en órbita los primeros satélites mexicanos; los Morelos I y II 1 que en órbita geoestacionaria brindan servicios de televisión, telefonía y datos. Su Centro de Control y Telemetría se construye en la Ciudad de México (Iztapalapa). En 1989 la operación de estos satélites es asignada a Servicios Fijos Satelitales de Telecomm Telégrafos (Secretaría de Comunicaciones y Transportes). En 1993 y 1994 se lanzan los satélites Solidaridad I y II respectivamente. Con órbita geoestacionaria, sus servicios de televisión, telefonía y datos abarcan México, Sur de Estados Unidos y Latinoamérica. El Centro de Control de Iztapalapa se remodela y se construye uno nuevo en Hermosillo. En 1997 se concreta la primera reforma de telecomunicaciones y se inicia la privatización de estos servicios de Telecomm Telégrafos para convertirse en Satmex (Satélites Mexicanos S.A. de C.V.). En esta nueva etapa se lanza el satélite Satmex 5 en 1998, el Satmex 6 en 2006 y el Satmex 8 en El Satmex 1 Una órbita geoestacionaria es aquella en la cual un satélite artificial tiene el mismo periodo de rotación que la Tierra. Es circular, se ubica por encima del Ecuador, y el satélite en órbita se desplaza en la misma dirección en que gira la Tierra. Visto desde ésta, un objeto geoestacionario se vería inmóvil en el cielo.

2 7, aunque se planeó no llegó a construirse. Los servicios que proporcionan estos satélites son de comunicaciones: televisión, telefonía y datos. En 2014 a partir de otra reforma de telecomunicaciones, Satmex es comprada por el grupo francés Eutelsat Communications que queda a cargo de los satélites Satmex 5, Satmex 6 y Satmex 8. Para este año, éstos son los únicos en funciones pues los Morelos y los Solidaridad ya han concluido con su vida útil. Por otro lado, el gobierno mexicano decide comprar tres satélites con fines de seguridad nacional: Bicentenario (que conmemora el Bicentenario de la Independencia de México), lanzado en 2012; Morelos III, lanzado en 2015 y Centenario (que conmemora el Centenario de la Revolución Mexicana), cuyo lanzamiento falló en mayo de 2015 y tardará 36 meses a partir del fallo en ser repuesto con cargo al seguro comprado por nuestro país. Estos tres satélites conforman al nuevo Sistema Satelital Mexicano (Mexsat) y serán operados a través de Telecomm Telégrafos (Secretaría de Comunicaciones y Transportes). La fabricación de los satélites tradicionalmente ha sido encargada a empresas extranjeras. Sin embargo desde 1991 la UNAM crea el Programa Universitario de Investigación y Desarrollo Espacial bajo el que se construyen en nuestro país tres satélites relacionados con la investigación como el estudio estadístico de trayectorias de impacto de meteoritos y el electromagnetismo terrestre durante terremotos. Estos satélites de manufactura nacional son: Unamsat I lanzado con apoyo de una base militar rusa y que no fue colocado en órbita por fallas en cohete transportador; Unamsat-B puesto en órbita en 1996, que estuvo en operaciones durante un año; y el Unamsat III cuyo lanzamiento está pendiente. En 2005 la Secretaría de Comunicaciones y Transportes otorgó una concesión a la empresa mexicana MedCom, que en 2011 puso en órbita al satélite Quetzsat 1 dedicado al servicio directo de televisión. Recientemente el proyecto Ulises I ha llamado el interés (figura 2). Se trata de un nanosatélite creado por el Colectivo Espacial Mexicano que busca abrir una vía de participación en el uso del espacio para el beneficio científico, cultural, académico, educativo y nacional de México. Actualmente este Colectivo está en busca de fondos para su lanzamiento. Pero, por qué los los satélites artificiales se mantienen en órbita?, aplica lo mismo para los satélites artificiales y para la Luna?

3 Desde que Ptolomeo propone un modelo geocéntrico del Universo en el siglo II, ya se describe correctamente cómo se mueve la Luna: en órbita en torno a la Tierra. A pesar de que Copérnico en el siglo XVI reitera esta descripción en el modelo heliocéntrico, sigue sin resolverse la cuestión de cuál es la causa que origina el movimiento orbital. Es hasta 1687 que Isaac Newton identifica la existencia de una fuerza de atracción a distancia entre los los cuerpos celestes, a la que llama 2 fuerza de gravedad. y que señala como la causa del movimiento lunar. Si bien la leyenda relata que Newton descubrió la ley de gravitación al ver caer una manzana de un árbol cercano, con seguridad en su mente había muchas más consideraciones que sólo la caída de esta fruta. En su obra Philosophiae naturalis principia mathematica describe el estudio que hace sobre los cuerpos que caen y que derivaron en la gravitación universal. Newton observó que al lanzar un objeto horizontalmente éste caía hacia la Tierra y que podía arrojarlo cada vez más lejos pero invariablemente regresaba al suelo. Entonces, imaginó que podía lanzarlo desde lo alto de una montaña y que le era posible observar su movimiento desde fuera de la Tierra. Al reflexionar sobre la trayectoria de este objeto llegó a conclusiones sorprendentes: si se lanza con suficiente velocidad, un objeto puede estar cayendo indefinidamente hacia la Tierra sin llegar a tocar suelo describiendo un movimiento curvo en torno a ella. Es decir que estaría en órbita. Newton ilustra esta idea en su obra con el dibujo presentado en la figura 3. Entonces, desde esta perspectiva la Luna y los satélites artificiales en órbita están cayendo continuamente hacia la Tierra. En esta serie de pensamientos, el movimiento descrito por los objetos en órbita sólo es posible si sobre ellos actúa una fuerza (primera ley de Newton) y su sentido, identificado tras un sencillo examen, claramente se dirige hacia la Tierra. Así, la Tierra ejerce sobre la Luna una fuerza de atracción. Pero como las fuerzas son el resultado de una interacción, la Luna también ejerce una fuerza de atracción sobre la Tierra de igual magnitud y sentido contrario (tercera ley de Newton). Y, si ambas se atraen, por qué es la Luna la que gira en torno a la Tierra y no a la inversa?... aunque la fuerza que ambas reciben tiene la misma magnitud, el efecto sobre ellas no es el mismo porque tienen masas diferentes. La 2 La palabra gravedad proviene de grave que significa objeto con peso o pesado.

4 Luna, al tener menos masa es la más afectada y cae hacia la Tierra, que tiene más masa, describiendo una órbita en torno a ella (segunda ley de Newton). Con la ley de gravitación, Newton precisa que la fuerza de atracción gravitacional es la causa de que una manzana y de que la Luna caigan hacia la Tierra. Cuando esta idea fue expuesta causó un gran revuelo porque fue la primera vez que se estableció una ley que aplica para los objetos de la Tierra y para los del cielo. Así los satélites, naturales o artificiales, se mantienen en órbita por la fuerza de atracción gravitacional que los mantiene en una caída permanente. Gracias a aportaciones como la ley de gravitación, actualmente contamos con satélites de comunicaciones que nos permiten tener telefonía, televisión e internet. Ellos reciben la señal emitida en algún sitio de la Tierra y la retransmiten a otro, superando fronteras de manera rápida, eficiente y relativamente a bajo costo para quienes vemos televisión y empleamos teléfonos inteligentes, entre muchos otros servicios.

5 Actividades de comprensión Realiza las actividades de comprensión lectora antes, durante y después de la lectura que te indique el profesor. Forma equipo con 2 o 3 compañeros y resuelve las siguientes cuestiones. 1. Con la información de la lectura sobre los satélites artificiales de México completa la siguiente tabla: Nombre Año de lanzamien to Status Controlador Servicios Morelos II Telecomm Inactivo 5 Satmex 6 Televisión, telefonía y datos 7 Satmex 7 No se construyó 8 Seguridad nacional 9 Bicentenario Activo 11 Unamsat I 12 Unam 13 Investigación 14 Pendiente Pendiente 15 MedCom 16 Ulises I 2. Explica con tus palabras por qué se mueven los satélites artificiales en torno a la Tierra.

6 3. La causa del movimiento de los satélites artificiales es la misma causa del movimiento de la Luna? Explica. 4. Reflexiona sobre la caída de una manzana y el movimiento de un satélite artificial. Analiza aspectos como trayectoria, causa, velocidad inicial y tiempo de caída, entre otros. Identifica semejanzas y diferencias y regístralas en la siguiente tabla. Caída de manzana vs movimiento de satélite artificial Semejanzas Diferencias Actividades de integración Realiza un Análisis Asociativo del movimiento de los satélites con tus compañeros de equipo. Para ello, emplea las preguntas modelo. Por ejemplo, para la asociación espacial la pregunta Dónde?, se refiere a dónde se mueven los satélites y la pregunta Cómo?, a cómo se mueven los satélites. Posteriormente participa en la puesta en común con la guía de tu profesor. Tipos de asociación Pregunta s modelo Respuestas Tema: Movimiento de los satélites Espacial Dónde? Cómo? Temporal Cuándo? Cuánto? Causal Por qué? Utilidad y trabajos Para qué? Quiénes? Con qué?

7 Origen y procedenci a Ética, moral y social Desde cuándo? De dónde? De qué? Cómo? Por qué? Actividades de ejecución 1. Describe cómo se mueven los planetas en relación el Sol, cuál es la causa de su movimiento? 2. Acude al sitio Gravedad y órbitas en: Descárgalo y familiarízate con su funcionamiento. Aunque es posible modificar varios parámetros, aquí sólo se trabajarán con algunos. I. Trabaja en la pestaña: Esquema a. Activa las opciones: Fuerza de gravedad, Velocidad, Trayectoria. b. Da clic en la primer opción del recuadro azul que corresponde al Sol y a la Tierra. Activa ( Play). Observa La fuerza de gravedad, la velocidad y la trayectoria (figura 1). Figura 1. Fuerza, velocidad y trayectoria en la opción Sol-Tierra. c. Da clic en Reiniciar todo.

8 d. Activa las siguientes opciones del recuadro azul (Sol Tierra Luna, Tierra Luna y Tierra satélite). Observa en cada caso a la fuerza de gravedad, la velocidad y la trayectoria. No se te olvide Reiniciar todo entre observación y observación. En qué cuerpo se observa fuerza de gravedad? En cuál cuerpo existe una fuerza mayor? Por qué la Tierra gira en torno al Sol y no éste en torno a la Tierra? Cómo es la dirección de la fuerza de gravedad respecto de la velocidad del cuerpo en órbita? II. Trabaja en la pestaña: Esquema a. Activa las opciones: Fuerza de gravedad, Velocidad, Trayectoria. b. Elige la opción que gustes del recuadro azul. c. Activa (Play). Observa La fuerza de gravedad, la velocidad y la trayectoria. d. Identifica la opción Gravedad. En el momento que gustes da clic en off. Figura 2. e. Observa qué sucede con la fuerza de gravedad, la trayectoria del satélite y su velocidad. Figura 2. Movimiento de la Tierra cuando no hay fuerza de gravedad. Qué sucede con el vector que representa a la fuerza de gravedad? Describe cómo es ahora el movimiento del satélite. Qué relación existe con la primera ley de Newton?

9 3. Realiza un análisis de Consecuencias y efectos relacionados con el empleo de satélites artificiales. Describe tus ideas en el siguiente cuadro. CONSECUENCIAS Para la salud de las personas. Empleo de satélites artificiales En la comunicación. En la educación. En la seguridad. En animales. Para la agricultura. Otros EFECTOS TEMPORALES: A corto plazo: A mediano plazo: A largo plazo: Fuentes de consulta: Texto s Sitios Segarra, P. y Jiménez, E. (2012). Física I. Conect@ entornos. México: SM de Ediciones, S.A. de C.V. Simulador: Gravedad y órbitas Satélites artificiales de México

10 Semblanza histórica del telégrafo al satélite f Colectivo espacial Mexicano. Ulises I. Tendrá México satélite que ayudaría a predecir terremotos