Satélites artificiales
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- Rodrigo Rey Rivero
- hace 7 años
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Transcripción
1 Satélites artificiales Cátedra José Celestino Mutis Universidad Nacional de Colombia J. Gregorio Portilla Observatorio Astronómico Nacional
2 Antes del 4 de octubre de 1957
3 km
4 Mecánica celeste Isaac Newton (1687)
5 Línea recta Elipse Parábola Hipérbola
6 Cómo colocar una luna artificial? Cómo hacer que un cuerpo escape de la Tierra?
7 Consideremos dos cuerpos Tierra
8 Newton demostró que cuerpos esféricos se comportan como si toda la masa estuviera concentrada en su centro Tierra
9 Velocidad inicial cero Tierra La trayectoria es una línea recta
10 Velocidad inicial distinta de cero pero va en la dirección de la línea vertical Tierra La trayectoria es de nuevo una línea recta
11 Si la velocidad inicial no es cero pero tiene una componente tangencial Tierra La trayectoria es un óvalo
12 Tierra En la vida real, el cuerpo lanzado choca con la superfi cie terrestre
13 Vamos a aumentar la velocidad de lanzamiento Tierra El objeto está cayendo y finalmente choca con la superficie
14 Sigamos aumentando la velocidad Tierra
15 Sigamos aumentando la velocidad El objeto queda perpetuamente dotado de movimiento Hay una velocidad mínima para la cual el objeto queda en órbita
16 Sigamos aumentando la velocidad
17 Sigamos aumentando la velocidad El objeto escapa Hay una velocidad mínima para la cual el objeto escapa (parábola)
18 Velocidad orbital G=6.67X10-11 (MKS) M=6X1024 kg R= m h = 8850 m V=8000 m = 8 km/s Esta es una velocidad enorme!!!
19 Velocidad de escape 2GM v= R+h G=6.67X10-11 (MKS) M=6X1024 kg R= m h = 8850 m V=11300 m = 11.3 km/s Y esta con más veras
20 Plaza de Bolívar 8 kilómetros en 1 segundo Aeropuerto El Dorado
21 Comparación de velocidades 150 km/h =0.041 km/s 800 m/s =0.8 km/s 3.3 mach =0.98 km/s 3-4 km/s
22 Y, entonces, cómo lograr velocidades del orden de 8-11 km/s?
23 Acción-reacción Aire La velocidad del globo depende de: La velocidad de salida del aire La cantidad de gas que hay originalmente
24 Cohete Gases Calientes Carga útil Velocidad de los gases: 2-3 km/s La masa original del cohete es varias veces la masa de la carga útil
25 Pero, siempre es necesario usar un cohete para colocar un satélite en cualquier parte del sistema solar? No necesariamente, pues todo depende del objeto en el que se quiera colocar un satélite
26 M = 1 X 1016 kg R = 10 km h=2m v = 8 m/s Hasta con la fuerza de un niño es posible colocar un satélite
27 Fase propulsada Inyección
28 Trayectoria balística
29
30 Fase balística Inyección Tierra Fase propulsada
31 R-7 Primer misil balístico intercontinental
32 El 4 de octubre de 1957 quedaron en realidad tres objetos en órbita terrestre Cono protector Sputnik Cohete R7
33 Órbita del Sputnik I 950 km 228 km
34 Han existido más de 6000 lanzamientos (EEUU, Rusia, Japón, China, Francia, India, Israel, Australia, Reino unido) Para marzo del 2009, existían 900 satélites operacionales junto con residuos espaciales rastreados (> 10 cm) con posiblemente trozos no rastreables ( cm)
35 Las órbitas de los satélites no son elipses perfectas Existencia de varias fuerzas: Atracción del Sol y la Luna No esfericidad de la tierra Presencia de una atmósfera Presión de la luz
36 La Luna y el Sol afectan la trayectoria de un satélite Sol km Tierra km Luna
37 La fuerza que más afecta la trayectoria elíptica de un satélite es el debido a la forma irregular de la misma Tierra
38 La atmósfera terrestre ejerce una fuerza de resistencia que afecta el movimiento de los satélites de baja altura
39 Interacción de un satélite artificial con las capas altas de la atmósfera Caída en espiral de un satélite a baja altura
40 Variación de la altura de la Estación Espacial Internacional
41 Casi siempre los satélites de baja altura se queman y desaparecen en las capas altas de la atmósfera
42 Algunos objetos en su reentrada no se queman totalmente y logran llegar hasta la superficie de la Tierra
43 Presión de radiación SOL Tierra
44 Examinemos rápidamente los tipos de órbitas características de los satélites
45 No es posible colocar un satélite a 10 km A esa altura hay muchas moléculas de aire Tierra A 10 km/s se quema completamente por la fricción 20 km 50 km 100 km 150 km
46 Satélites de baja altura Altura (km) Vel (km/s) Periodo (min) km Espionaje Meteorológicos Telescopios Estaciones espaciales Telefonía Búsqueda de recursos
47 Satélites de altura intermedia Altura (km) Vel (km/s) Periodo 88 m Telefonía Navegación 13 h
48 Satélites de órbita geoestacionaria Altura (km) Vel (km/s) 3.0 Periodo Comunicaciones Meteorológicos Alerta temprana Órbita Molniya 24 h
49 Órbita lunar Altura (km) Vel. (Km/s) Periodo d
50 Examinemos las ventajas se se sacan de colocar uno o varios objetos girando incesamente varios centenares o miles de kilómetros sobre la superficie de la Tierra
51 Problema de las telecomunicaciones Tierra Luna
52 Un satélite de baja altura tiene un periodo orbital muy corto (90 min)
53 Satélites geoestacionarios km Situado a esa altura, con órbita circular y sobre el ecuador terrestre el satélite aparece para alguien en la Tierra como un punto fijo en el cielo
54 Las antenas parabólicas apuntan a satélites geoestacionarios Televisión Satelital (Direct TV)
55 Satélites de reconocimiento Tierra Geoestacionario
56 Pueden identificar objetos con tamaños hasta de 10 cm Electro-ópticos Térmicos (ir) Radar
57 Satélites meteorológicos
58 Satélites de navegación Global positioning system (GPS)
59 Recursos naturales
60 Fotografía de un campo de marihuana (zona negra) en Estados Unidos
61 Telefonía global 66 satélites en órbita baja en 8 planos a una altura de 800 km Iridium
62 Exploración del espacio El ojo humano sólo es sensible a una pequeña parte del llamado espectro electromagnético
63 La atmósfera bloquea gran parte del espectro
64 Explosiones de rayos gamma (23 enero 1999) Cygnus X-1 Detección de agua en el exoplaneta HD189733b
65 Satélites para la exploración del espacio Estrellas muy próximas * * Los astros centellean Atmósfera terrestre Difi cultad en alcanzar los poderes de resolución teóricos de telescopios *
66 Telescopio Espacial Hubble No es el telescopio más grande del mundo, pero tiene la ventaja de que está por encima de la atmósfera Satélite de baja altura cuyas fotografías son de muy alta resolución
67 Los satélites llevan 52 años y han cambiado nuestra forma de vida y la manera como vemos al mundo y al Universo
68 Muchas gracias!!!
69 Fase balística Inyección Tierra Fase propulsada
70 Para lograr en la práctica velocidades orbitales se necesitan cohetes multietapas Carga útil 1 etapa 2 etapa 3 etapa
71
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73 Newton demostró que cuerpos esféricos se comportan como si toda la masa estuviera concentrada en su centro Tierra
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