Órbita de Clarke o geoestacionaria
Se denomina Orbita Sincrónica Geoestacionaria a una órbita circular situada en el plano ecuatorial terrestre. Si se coloca en ella un satélite que gire alrededor del eje polar de la Tierra, con su misma dirección y con mismo período sideral que el de su rotación, ese satélite mantiene inmovilidad en relación con nuestro planeta.
De la fuerza centrífuga del satélite que debe ser igual a la de atracción por la masa de la Tierra, se deduce que el radio de la órbita geoestacionaria y su altura nominal son de 42.164,175 kms y 35.786,557 kms, respectivamente.
Factores secundarios como el achatamiento de la Tierra, la forma elíptica del ecuador, la atracción del sol y la luna y la presión de la radiación solar tienden a desplazar el satélite de su altura y posición nominales. Las estaciones de seguimiento espacial hacen que el satélite en órbita se mantenga con su velocidad y posición.
OTROS FACTORES DE PERTURBACIÓN:
1) Radiación ultravioleta del sol: Provoca ionización en los materiales y esto ocasiona que la conductividad de los dieléctricos aumente. También provoca cambios en las características de emisión y de absorción, degradando así la eficiencia de las celdas solares hasta en un 30%.
2) El Vacío casi absoluto: Provoca que los metales y semiconductores se sublimen y tiendan a evaporarse.
3) La condensación de gases: Cuando el gas se condensa en las superficies frías, se genera la posibilidad de que exista un corto circuito provocado por los dieléctricos.
4) Las partículas cósmicas: Provocan ionización de los plásticos, degradan la eficiencia de las celdas solares y desequilibran el balance térmico del interior del satélite.
Fuerzas y otros factores que alteran
la estabilidad del funcionamiento de un satélite.
La órbita geoestacionaria es un recurso natural limitado, como lo reconoce el Convenio Internacional de Telecomunicaciones.
Órbitas de un satélite.
Tipos de órbita | Altura sobre el nivel del mar | Velocidad del satélite | Función del satélite | Ventajas |
| Órbita baja | 250-1 500 km | 25 000-28 000 km/hr. |
| Poco retraso en las comunicaciones. Se requiere menor potencia. |
| Órbita polar | 500-800 km sobre el eje polar | 26 600-27 300 km/hr. |
| Están perpendiculares sobre la línea del Ecuador, por lo que pueden observar distintas regiones de la Tierra. |
| Órbita geo-estacionaria | 35 786 km sobre el Ecuador | 11 000 km/hr. |
| Al dar la vuelta a la Tierra a su misma velocidad, siempre observa el mismo territorio |
| Órbita elíptica | Perigeo (cuando está más cerca de la Tierra) 200- 1 000 km Apogeo (cuando está más lejos) ~ 39 000 km | ~34 200 km/hr. ~5 400 km/hr. |
| Servicios a grandes latitudes. |
Órbita geoestacionaria
Es una órbita teóricamente circular a aproximadamente 35794 kilómetros sobre el nivel del mar aunque debido a las interferencias gravitatorias de la Luna y el Sol, fluctuaciones en el propio campo gravitatorio de la Tierra, el viento solar y otras perturbaciones es necesario realizar periódicas correcciones en las orbitas.
Esta órbita es idónea para los satélites de comunicaciones ya que permite cubrir aproximadamente la mitad del globo terráqueo con la ventaja de que las antenas receptoras no necesitan orientarse más que al instalarse al ocupar el satélite una posición fija en el cielo respecto de un observador sobre la superficie terrestre.
La posición del satélite será fácil encontrarla ya que es única para cada satélite tan sólo consta de longitud y no de latitud. Esto es debido a que todos los satélites destinados a la televisión digital se distribuyen en orbita geoestacionaria (cinturón de Clark). Esta orbita tiene la peculiaridad que cualquier satélite que esté en ella orbitará con el mismo periodo de rotación que el de la Tierra. De esta manera, la posición relativa del satélite respecto cualquier punto de la tierra no variará con el tiempo. A la práctica esto no es ideal, por lo que normalmente hace falta corregir la posición del satélite. Da la casualidad que este cinturón está situado por encima del ecuador, encima de todos los puntos de la tierra donde la latitud es 0.
Existe una red operativa de satélites meteorológicos que obtienen continuamente imágenes infrarrojas y en el espectro visible de la Tierra y su atmósfera para el estudio y predicción del clima. Esta red incluye los satélites estadounidenses GOES, Meteosat de la Agencia Espacial Europea, los japoneses GMS y los satélites indios INSAT. A estos se añaden satélites de comunicaciones comerciales.
La órbita geoestacionaria es un recurso natural limitado, como lo reconoce el Convenio Internacional de Telecomunicaciones. Esta limitación que se traduce en la práctica en la posibilidad real de saturación de la órbita, proviene de los siguientes hechos: 1) Saturación física de toda la órbita o de uno o más segmentos de la misma, debido a la colocación en ella de un número mayor de satélites de los que pueden operar sin interferencias, 2) Posibilidad de colisiones entre satélites, sobre todo cuando se coloquen en órbita las grandes superestructuras que se proyectan para transmisión de energía solar, 3) Privación de la energía solar que utilizan los satélites pequeños para su operación, debido a la sombra que proyectarían esas grandes estructuras y 4) Saturación del espectro de frecuencias que se utilizan para las comunicaciones por satélites. De estas limitaciones, la última es la más inminente y se advierte ya en los complicados procedimientos que deben observarse para la asignación de esas frecuencias
A los satélites geoestacionarios se utilizan en los campos de las telecomunicaciones, la meteorología, la detección de recursos naturales y observación del medio ambiente; en la investigación científica, etc, entre otras aplicaciones.
Cada satélite geoestacionario puede ofrecer servicio sobre aproximadamente un tercio de la superficie terrestre.
En 1976, Brasil, Colombia, Congo, Ecuador, Gabón, Indonesia, Kenia, Somalia, Uganda y Zaire, los únicos diez paise sobre los que se sitúa la órbita geoestacionaria, se reunieron en Bogotá y redactaron una declaración en la que manifestaron que los países ecuatoriales proclaman y defienden en nombre de sus respectivos pueblos la existencia de soberanía sobre este recurso natural.
Aunque la reclamación para muchos era justa y lógica, esta no fue apoyada por los países desarrollados. Con seguridad la historia sería diferente si Estados Unidos, Inglaterra o Alemania estuvieran ubicadas en el ecuador o si por lo menos la hegemonía norte-sur no fuera tan contundente.
Hoy en día, la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT), organización del sistema de las Naciones Unidas se encarga de administrar y de adjudicar ¿ equitativamente ? las posiciones orbitales con una clara tendencia por favorecer a las grandes potencias, quienes poco a poco están copando la capacidad de la órbita y están dejando sin posiciones a los países menos avanzados que aún no cuentan con la capacidad económica ni tecnológica suficientes para colocar satélites en órbita y que serían de gran ayuda para alcanzar un grado de desarrollo más aceptable en lugares donde la fibra óptica o el cableado común no pueden llegar.
Con el constante (y ahora vertiginoso) desarrollo de la ciencia y la tecnología, resulta inevitable que las técnicas de observación y experimentación sean permanentemente superadas y reemplazadas por otras más modernas. Así, muchos procedimientos científicos considerados relevantes en algún momento histórico, fueron irremediablemente condenados al desuso, y en consecuencia al olvido. Sin embargo algunos de ellos resultaron ser tan determinantes en el avance de la civilización, que vale la pena rescatarlos del viejo baúl de los recuerdos. Pero no sólo por un afán lúdico o romántico, sino porque al revivirlos será posible entender de mejor forma la evolución del conocimiento humano, y además porque podremos volver a sentir la emoción que embargó a aquellos grandes científicos, cuando idearon y realizaron exitosamente esos cruciales experimentos.
Conciente de la importancia de rescatar algunos de estos episodios, y también del inmenso valor formativo que su conocimiento tiene en los jóvenes que se inician en el estudio de la ciencia, he incluido en los talleres de astronomía que, desde hace un par de años he estado dictando en colegios y liceos, la recreación de algunos de estos grandes experimentos del pasado.
Estas actividades, que se desarrollan como parte de los trabajos prácticos que complementan los contenidos teóricos de los talleres, son muy bien recibidas por los alumnos, quienes con mucho entusiasmo participan en su resolución.
A continuación se describen algunos de estos experimentos:
1. Determinar el diámetro de la tierra repitiendo la medición hecha por Eratóstenes (273-192 a.C.) hace 2200 años.
Eratóstenes fue un filósofo, que se destacó en todas las áreas del conocimiento de su época. Fue director de la legendaria Biblioteca de Alejandría y es famoso por haber llevado a cabo el primer cálculo del tamaño de la esfera terrestre.
2. Observar características topográficas de la Luna y efectuar algunas mediciones, tales como calcular el diámetro de cráteres o determinar la altura de montañas, utilizando el método ideado por Galileo Galilei.
Cuando Galileo utilizó por primera vez un telescopio para observar los cielos, uno de los cuerpos que más lo maravilló fue la Luna. Pudo observar en su superficie montañas, cráteres y valles. Movido por la curiosidad se dio a la tarea de determinar las dimensiones de esos accidentes geográficos, utilizando un procedimiento simple e ingenioso, fácilmente reproducible con nociones básicas de geometría.
3. Observar el movimiento retrógrado de los planetas, idealmente del planeta Marte.
Los planetas poseen un movimiento curioso: en algún momento de su trayectoria, retroceden describiendo un rizo en el cielo. El astrónomo danés Tycho Brahe (1546-1601) estudio y registró, a ojo desnudo, durante muchos años (antes de que se inventara el telescopio) el movimiento del planeta Marte. Sus observaciones fueron utilizadas por el astrónomo alemán Johannes Kepler (1571-1630) para determinar las leyes del movimiento de los planetas.
4. Observar que el planeta Venus presenta fases (igual que la Luna) y explicar cómo ese fenómeno sirvió a Galileo Galilei para confirmar el modelo heliocéntrico de Copérnico.
De todas las observaciones y descubrimientos que hizo Galileo cuando observó los cielos con el telescopio, el más relevante fue el constatar que Venus presentaba fases. De inmediato se percató de que dicho fenómeno sólo se podía presentar en un esquema en el cual los planetas giran en torno al Sol, y con Venus en una órbita más cercana al Astro Rey que la Tierra. Esta fue la confirmación observacional del modelo heliocéntrico de Nicolás Copérnico.
5. Determinar la medida de la "longitud" (coordenada terrestre) mediante la observación de los eclipses de las cuatro principales lunas de Júpiter (Io, Europa, Ganímedes y Calisto), utilizando el método ideado por Galileo Galilei.
6. Calcular la velocidad de rotación del Sol por medio de la observación de las manchas solares.
Para la observación del Sol se utilizará un telescopio especial, construido por los propios estudiantes, que permite visualizar de manera segura al Astro Rey. Se trata de un aparato de proyección, no observación directa, con el cual se perciben las manchas solares. Al observar durante varios días el desplazamiento de dichas manchas, se puede determinar la velocidad de rotación del Sol.
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