2. Modulo 1. Temas:
1. Conceptos.
2. Historia y evolución de los satélites.
3. Aplicaciones de los sistemas
satelitales
4. Segmento espacial
5. Segmento terrestre
6. Los satélites mexicanos.
3. Conceptos
La UIT (Unión Internacional de Telecomunicaciones) es el
organismo especializado de las Naciones Unidas para las
tecnologías de la información y la comunicación – TIC
• Atribución del espectro radioeléctrico y
las órbitas de satélite a escala mundial.
• Elaboración de normas técnicas que
garantizan la interconexión continua de
las redes y las tecnologías.
• Contribución para mejorar el acceso a las
TIC.
• La UIT cuenta en la actualidad con 193 países miembros y más de 700
entidades del sector privado e instituciones académicas.
• La UIT tiene su Sede en Ginebra (Suiza), y cuenta con 12 oficinas regionales y
de zona en todo el mundo.
4. Conceptos
Satélite: La UIT dentro del Reglamento de Radiocomunicaciones,
artículo 1.179, define satélite como el “cuerpo que gira alrededor de otro
cuerpo de masa preponderante y cuyo movimiento está principalmente
determinado, de modo permanente, por la fuerza de atracción de este
último”.
Satélites naturales
http://www.jpl.nasa.gov/education/images/pdf/ss-low.pdf
Satélites artificiales
5. Conceptos
Espacio Ultraterrestre: Si bien no existe un precepto que defina el espacio ultraterrestre,
podemos señalar que este inicia donde se desvanece la atmósfera terrestre, es decir, a partir
de los 90 a 100 kilómetros de altitud.
• En 1959 se creó la Comisión sobre la Utilización del Espacio Ultraterreste con Fines
Pacíficos (COPUOS).
• En 1963, las Naciones Unidas establecieron los principios jurídicos que deben regir las
actividades de los Estados en la exploración y utilización del espacio ultraterrestre.
Dichos principios fueron basados en el reconocimiento de que la exploración y
utilización del espacio ultraterrestre debe ser en bien de la humanidad y en provecho de
los Estados en condiciones de igualdad.
• En conformidad con el derecho internacional el espacio no puede ser materia de
apropiación nacional, y los Estados, solamente tienen la jurisdicción y control de los
objetos y personas que se encuentren en el espacio ultraterrestre
6. Conceptos
Orbitas geosíncronas: Orbita circular alrededor de la tierra que se encuentran a 35,787
kilómetros de nuestro planeta en la que el periodo de traslación coincide con el periodo de
rotación de la tierra.
La distancia media entre la Tierra y la Luna es 384.400 kilómetros
Radio de la Tierra: 6,378 km
7. Conceptos
Órbita Geoestacionaria: Es una orbita geosíncrona que forma un ángulo de inclinación de
90º con el eje de rotación de la tierra y su ubicación está en el plano ecuatorial. Los satélites
que se desplazan a través de esta orbita se mantienen estáticos para un observador en la
superficie terrestre.
La órbita geoestacionaria al ser única, se ha convertido en un recurso escaso y con una
demanda sin precedentes a nivel mundial, razón por la cual su utilización es coordinada por
la UIT para asegurar el uso racional y equitativo del recurso órbita-‐espectro entre los
Estados miembros.
8. Conceptos
Posiciones orbitales geoestacionarias:
Un satélite que se desplace a través de la órbita geoestacionaria mantendrá́ una
latitud constante, específicamente de 0° (coincide con el plano ecuatorial de la
tierra), y por otro lado, al desplazarse alrededor de la Tierra en sincronia con su
rotación, mantiene una longitud constante. De tal forma que la ubicación de un
satélite en órbita geoestacionaria, o satélite geo, se encuentra definida únicamente
por su longitud. La cual es una medida angular que toma como referencia el
meridiano 0, o meridiano de Greenwich.
9. Conceptos
Orbita LEO (Low Earth Orbit)
Orbitas que se ubican a una distancia aproximada de la tierra entre 500 y 1500
kilómetros
Orbita MEO (Medium Earth Orbit):
Orbitas que se ubican a una distancia aproximada entre 6000 y 11,000 kilómetros
de la tierra.
13. Aplicaciones de los sistemas satelitales
Aplicaciones de los satélites de comunicaciones
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Telefonía
Internet
TV directa al hogar (DTH)
TV en barcos y cruceros
Distribución de señales de TV
Transacciones financieras
Comunicaciones en zonas de desastre
Educación a distancia
Telemedicina
14. Aplicaciones de los sistemas satelitales
Aplicaciones de los satélites de percepción remota
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Monitoreo ambiental
Monitoreo del cambio climático
Seguridad Nacional y protección civil
Monitoreo y manejo de desastres causados por fenómenos
naturales
Monitoreo de recursos naturales
Planificación de uso de tierras y planificación urbana
Generación de mapas
Monitoreo y planeación de actividades agricolas
Programas preventivos de deforestación.
Monitoreo de mares, ríos, lagos y glaciares.
Monitoreo de animales salvajes.
Monitoreo y predicción del clima.
Monitoreo de la contaminación ambiental
Topografía.
Monitoreo y protección de fronteras
Monitoreo y predicción de enfermedades.
15. Aplicaciones de los sistemas satelitales
Aplicaciones de los satélites de posicionamiento
• Logística y navegación
• Servicios de localización y seguimiento
20. Los satélites mexicanos
•
En marzo de 1995 es reformado el Artículo 28 de nuestra Carta Magna, de
tal forma que la comunicación vía satélite se define como un área
prioritaria para el desarrollo nacional, estableciendo que se podrán otorgar
concesiones o permisos a particulares para su explotación.
•
Tras un proceso de privatización iniciado en 1995, se constituye en 1997
Satélites Mexicanos S.A. de C.V. (Satmex), como una empresa mexicana
prestadora del servicio fijo por satélite para la conducción de señales para
redes de telecomunicaciones públicas y privadas.
•
El 5 de diciembre de 1998 es puesto en órbita el primer satélite de la tercera
generación de la flota mexicana, ahora operada por Satmex. El satélite
denominado Satmex 5 reemplazó al satélite Morelos II en la posición
116.8° Oeste.
22. Los satélites mexicanos
En 2000 falló la computadora de a bordo del Satélite Solidaridad I, 109.2º Oeste,
por lo que se inician tramites para su reemplazo y se inician negociaciones con
Canadá para preveer interferencias con los satélites adjuntos.
23. Los satélites mexicanos
Intercambio de posiciones entre México y Canadá para minimizar interferencias
entre satélites. Con esto fue posible la reubicación del Solidaridad II a la posición
de 114.9º Oeste y el lanzamiento del Satmex 6 en la posición de 114.9º Oeste en
2006.
25. Los satélites mexicanos
SATMEX
• Satmex ostenta tres concesiones para ocupar las
POGs coordinadas en 113.0° Oeste, 114.9° Oeste
(antes 109.2° Oeste) y 116.8° Oeste, y explotar sus
respectivas bandas de frecuencia asociadas y los
derechos de emisión y recepción de señales otorgadas
por el Gobierno Federal a través de la Secretaría el 23
de octubre de 1997, con una vigencia de 20 años, y
prorrogadas el 26 de mayo de 2011 por otros 20 años
contados a partir del 24 de octubre de 2017.
31. Satélites del Gobierno Federal
• Sistema satelital que ocupará las posiciones orbitales 113.0º
Oeste, 114.9º Oeste y 116.8º Oeste.
• Con cobertura nacional para servicios de seguridad nacional,
protección civil, cobertura social y reducción de la brecha
digital.
• Dos satélites para servicio móvil (Centenario, 113.0º Oeste,
2013; Morelos 3, 116.8º Oeste, 2014)
• Un satélite para servicio fijo (Bicentenario, 114.9º Oeste,
2012)
38. Módulo 2: Introducción a los
sistemas satelitales
Elementos de un satélite
• Fuente de energía
• Control de navegación
• Propulsión
• Computadora de vuelo
• Estructura
• Carga útil
• Tipos de satélites en cuanto a su tamaño
• Micro, nano, etc.
39. Introducción
Definición (de Wikipedia)
– Un satélite es un objeto que orbita otro objeto (el
cual se conoce como su primario)
– Los satélites puede ser hechos por el hombre o
ocurrir naturalmente como las lunas, los cometas,
los planetas, las estrellas y aún las galaxias. Un
ejemplo de un satélite natural es la Luna
39
40. Primer lanzamiento por país
País
Primer año de
lanzamiento
Primer satélite
En órbita en
2012
Unión soviética
Sputnik 1
87
Estados Unidos
1958
Explorer 1
413
Australia
1964
Title Unknown
?
Francia
1965
Astérix
?
Japón
1970
Osumi
?
China
_
1957
1970
Dong Fang Hong I
34
Reino Unido
1971
Prospero X-3
?
India
1979
Rohini-1
33
Israel
1988
Ofeq 1
?
40
41. Tipos de satélites
• SATÉLITES PASIVOS: son satélites que no agregan
potencia a la señal, ni la modifican sustancialmente
en sus características y solo son utilizados para que la
señal “rebote en ellos”.
• SATÉLITES ACTIVOS: son aquellos satélites que
pueden agregar potencia a las señales recibidas,
filtrarlas, amplificarlas, trasladarlas en frecuencia y
luego reenviarlas hasta un área geográfica en la tierra
que esté en su línea de vista.
42. Clasificación de los satélites
Por la altura orbital:
– LEO
– SSO
– MEO
– GEO
– HEO
Por la aplicación:
– Exploración
– Comunicaciones
– Navegación
– Observación
–…
Por el carácter:
– Militar
– Civil
– Mixto
Por el tamaño:
– Grandes >1000 Kg
– Medianos 500 – 1000 Kg
– Pequeños
• Minisatellites 100- 500 Kg
• Microsatellites 10- 100 Kg
• Nanosatélie
1- 10 Kg
• Picosatélites 0.1 a 1Kg
• Femtosatélites <100g
43. Clasificación orbital de los satélites y
sus usos
Los cinturones de radiación de
Van Allen son áreas de la alta
atmósfera que rodean la Tierra por
encima de la ionosfera, a una
altura de 3.000 y de 22.000 km.
respectivamente. Se sitúan sobre la
zona ecuatorial, y el más externa,
se prolongan prácticamente hasta
la magnetopausa, límite entre el
espacio terrestre y el espacio
interplanetario.
44. Introducción…cont
Misión y carga útil
– Misión especial: el propósito de colocar un equipo (carga
útil) y/o personal para llevar a cabo actividades que no
pueden realizarse en Tierra.
– Carga útil: el diseño de un equipo está influenciado
fuertemente por la misión específica, el tiempo de vida
anticipado, el vehículo de lanzamiento seleccionado y los
ambientes de lanzamiento y del espacio.
44
45. Introducción (Cont.)
Tipos de misión
–
–
–
–
–
–
–
Comunicaciones
Observación de la Tierra
Navegación
Astronomía
Física espacial
Militar
Prueba de tecnología
45
46. Arquitectura típica de un satélite
Segmento espacial
Carga útil
Estructura
Energía
Bus
Control
de posición
Control
térmico
Telemetría y
mando
Propulsión
Adminstración
de datos
Comunicaciones
47. Sistema satelital cont…
Un sistema satelital está compuesto de la nave (bus) y la(s)
carga(s) útil(es)
El bus consiste de los siguientes subsistemas:
–
–
–
–
–
–
–
–
Sistemas de propulsion y lanzamiento
Control de posición
Sistemas de potencia
Sistemas térmicos
Sistemas estructurales y de configuración
Comunicaciones
Telemetría y mando
Administración y procesamiento de datos
47
48. Sistemas satelital cont…
• Sistemas de propulsion y lanzamiento
– Vehículo de lanzamiento: se utiliza para poner a la nave en el espacio
– Una vez que el peso y el volumen del vehículo se han estimado, se
puede seleccionar un vehículo de una variedad de proveedores
– Si es necesario que el vehículo se desvíe de la trayectoria
proporcionada por el vehículo de lanzamiento o corregir errores en la
condición inicial, se require de un sistema de propulsion adicional
– Los sistemas de propulsión a bordo requieren generalmente de los
medios para determinar la posición y colocación del vehículo para
activar las fuerzas de corrección
48
49. Sistema satelital cont…
Sistema de Determinación y Control de Posición (ADCS)
– ADCS se requieren para apuntar el vehículo o un
componente, tal como un panel solar, una antena, un
eje de propulsion, en una dirección específica
– La determinación de la posición (attitude
determination) se puede obtener por la orientación
con respect a una Estrella, la tierra, el espacio inercial,
el campo magnético de la tierra, el sol, etc.
– El control de posición puede ser activo, pasivo o una
combinación de ambos.
49
50. Sistema satelital cont…
Sistemas de potencia
• La potencia del vehículo se puede obtener a través de una gran
variedad de dispositivos como:
–
–
–
–
–
–
Páneles solares
Generadores termoeléctricos
Baterías
Celdas de carga
Generadores nucleares
Etc
• La mayoría de los satélites usan celdas solares y baterías
50
51. Sistema satelital cont…
Sistemas de control térmico
– La función del Sistema de control térmico es mantener las
temperaturas dentro límites especificados para permitir que
los sistemas abordo funcionen apropiadamente durante la
vida planeada de la nave.
– El balance térmico se puede controlar usando calentadores,
radiadores activos o pasivos así como por aisladores
térmicos
51
52. Sistema satelital cont..
Sistemas de configuración y estructura
– La configuración de un satélite está limitada por la
capacidad de la carga útil y la forma forma y volume del
vehículo de lanzamiento
– Las grandes estructuras, tales como páneles solares y
antenas, deben desplegarse en el espacio. El despliegue se
hace a través de mecanismos actuados por:
•
•
•
•
Cargas explosivas
Cables
Resortes
Etc.
52
53. Sistema satelital cont…
• El sistemas de mando y telemetría proporcionan
información desde y hacia el centro de control,
respectivamente.
• Los mandos se usan para cambiar el estado de la
nave
• El Sistema de telemetría colecta y procesa datos
sobre el estado de la nave
53
54. Sistema satelital cont…
• Procesamiento y administración de datos
– El procesamiento de datos es importante para controlar y
reconfigurar a la nave así como para optimizar su
rendimiento y procesar datos para transmisión.
– Consiste de procesadores, RAM, ROM, almacenamiento
masivo y software asociado.
– Entre los requerimientos de la computadora de vuelo están:
bajo consumo de energía, bajo volumen, masa, resistencia a
la radiacion y confiabilidad excepcional
54
55. Sistemas satelital…cont.
Comunicaciones
– Se utiliza comunicación por radiofrecuencia para transmitir
información entre la nave y sitios terrestres o también entre
otras naves.
– La información trasmitida desde la nave incluye el estado y
la salud de los subsistemas así como datos de los
instrumentos primarios.
– La información transmitida hacia la nave generalmente
consiste de datos para almacenarse en los procesadores de
vuelo y mandos para cambiar el estado de la nave, ya sea
en tiempo real o cuando se requieran.
55
58. Módulo 3: Movimiento de los
satélites
Leyes de Kepler, Ley de la Gravitación
Universal, Leyes de Newton
Parámetros de las órbitas
• Periodo, inclinación, velocidad, etc.
Tipos de órbitas
• LEO, MEO, GEO, etc.
Ventajas y desventajas de cada una de las órbitas
59. Leyes de Kepler
Las leyes de Kepler fueron enunciadas por Johannes
Kepler para explicar el movimiento de los planetas en sus
órbitas alrededor del Sol.
Primera Ley (1609): Todos los planetas se desplazan
alrededor del Sol describiendo órbitas elípticas, estando el
Sol situado en uno de los focos.
60. Leyes de Kepler
Segunda Ley (1609): El radio vector que une el planeta y
el Sol barre áreas iguales en tiempos iguales.
61. Segunda ley
Una forma cualitativa de expresar la
segunda ley de Kepler es decir que el
satélite se mueve más despacio lejos
de la Tierra y se mueve más rápido
cuando está cerca de ella.
El satélite se mueve más rápido en el perigeo
que en el apogeo
62. Leyes de Kepler
Tercera Ley (1618): Para cualquier planeta, el cuadrado
de su período orbital (tiempo que tarda en dar una vuelta
alrededor del Sol) es directamente proporcional al cubo de
la distancia media con el Sol.
P2
K constante
3
r
donde, P es el período orbital, r la distancia media del
planeta con el Sol y K la constante de proporcionalidad.
64. Aplicando la leyes de Kepler al lanzamiento de un objeto
sobre la Tierra
Se puede considerar que la Tierra es un punto y
toda su masa está concentrada en su centro.
Tierra
65. Tierra
En la vida real, el cuerpo
lanzado choca con la
superficie terrestre
66. Vamos a aumentar la velocidad de lanzamiento
Tierra
El objeto está cayendo y finalmente
choca con la superficie
68. Sigamos aumentando la velocidad…
El objeto
queda
perpetuamente
dotado de
movimiento
Hay una velocidad mínima
para la cual el objeto queda en
órbita
70. Sigamos aumentando la velocidad…
El objeto
escapa…
Hay una velocidad mínima
para la cual el objeto escapa
(parábola)
71. ¿Qué velocidades se necesitan?
• Velocidad orbital para permanecer a 242
Km de altura: 8 Km/seg (26,000 km/hr)
• Una órbita completa toma 90 mins
• Velocidad de escape terrestre 11.3 km/s
(40,680 km/hr)
72. Comparación de velocidades
Lanzador profesional
Ametralladora M60
SR-71
Cañón HARP
150 km/h =0.041 km/s
850 m/s =0.85 km/s
3.3 mach =0.98 km/s
3.6
km/s
77. Tipos de Órbitas
Clasificación por altura:
– Low Earth Orbit (LEO): - <1,500 km
– Medium Earth Orbit (MEO)
– High Earth Orbit (HEO) ~
>20, 000 km
– Geostationary Earth Orbit (GEO)
(~36000 km)
Clasificación por inclinación:
– Ecuatorial (inclinación = 0º)
– Inclinación baja
– Inclinación alta
• Heliosíncrona – depende de
la altura
– i = 96.3º @ 185 km
– i = 99.1º @ 925 km
– Polar (inclinación ~ 90º)
– Inclinación crítica
• i = 63.4º - directa
• i = 116.6º - retrógrada
Clasificación por la forma:
– Circular
– Elíptica
• Molniya
– HEO con inclinación crítica
• Transferencia de Hohmann
• Otras
– Parabólica (trayectoria de escape marginal)
– Hiperbólica (trayectoria de escape)
Clasificación por dirección del movimiento del
satélite:
– Directa: el satélite se mueve hacia el oeste
• Inclinación < 90º
– Retrógrada: el satélite se mueve hacia el oeste
79. Comparación entre satélites de
varias orbitas
Orbita GEO
Orbita MEO
Orbita LEO
36,000
6.000-12.000
200-3000
24
5-12
1.5
11,000
19,000
27,000
250
80
10
Período de Visibilidad
Siempre
2-4 Hr
<15 min
Satélites necesarios
para cobertura global
3
10-12
50-70
Altura (km)
Período Orbital (Hr)
Velocidad (Km/hr)
Retraso (ida y vuelta) (ms)
80. Clasificación orbital de los satélites
Los satélites se pueden clasificar según:
1. Su distancia de la Tierra
(Geoestacionaria, Geosíncrona, de Baja Altura,
de Media Altura y Excéntricas).
1. Su Plano Orbital con respecto al Ecuador
(Ecuatorial, Inclinada y Polar).
2. La Trayectoria Orbital que describen (Circular
y Elíptica).
81. Cinturones de Van Allen
Regiones con partículas de alta energía que son atrapadas por el
campo magnético terrestre
• Cinturón interno:
– 1.3-1.7 RE en el plano ecuatorial, protones de energía > 10 MeV
– Proceden de los rayos cósmicos (sol, supernovas, agujeros
negros, etc.)
• Cinturón externo:
– 3.1-4.1 RE, electrones de alta energía (<10 MeV)
– Tormentas geomagnéticas
• Efectos dañinos:
– Degrada los componentes electrónicos del satélite (sobre todo,
semiconductores, paneles solares y elementos ópticos)
– Aumenta el ruido de fondo de los detectores
– Induce errores en circuitos digitales
– Puede dañar a los astronautas
82. LEO (Low Earth Orbit)
• Altura: 250 – 1000 km
• Semieje mayor: 6,600 – 7,400 km
– e < 0.06 (casi circulares)
• A tener en cuenta:
– Alta velocidad: > 7 km/s
– Tiempos de visibilidad reducidos y discontinuos desde una
estación
– Continuos eclipses
– Facilidad de puesta en órbita
• Perturbaciones:
– J2 (achatamiento terrestre)
– Resistencia atmosférica
– Presión de la radiación solar, para h~1000km
83. Órbitas bajas (LEO)
Servicios: comunicaciones móviles, teledetección, investigación espacial, vigilancia, meteorología, etc.
Ventajas
– Cobertura global (si constelación)
– Menores pérdidas
– Terminales más pequeños
– Retardos mínimos (<10ms)
– Uso eficiente del espectro
– No requiere redundancia de
satélite (constelaciones)
– Permite determinación de posición
como valor añadido
– Tiempo de revisita reducido
Desventajas
– Gran constelación de satélites
para cobertura global
– Señal variable (multitrayecto)
– Desviación Doppler
– Visibilidad breve y elevación
variable
– Compleja arquitectura de red
– Tecnología poco establecida
– Muchos eclipses
– Basura espacial (space debris)
– Reemplazo de satélites
– Instalación lenta
84. Misiones LEO
• Experimentación científica
– ISS (330-377 km), antigua MIR (350-417 km), Shuttle (280 km)
• Observación astronómica
– Hubble (600 km)
• Observación terrestre
– Seguimiento atmosférico: NOAA (840 km), Metop (mín. 822
km)
– Rescate y vigilancia: Landsat (705 km), SPOT (822 km)
• Comunicaciones
– Orbcomm (840 km), Globalstar (1414 km)
• Órbitas de aparcamiento
– Utilizadas en los lanzamientos de satélites GEO o misiones
interplanetarias
85. MEO (Medium Earth Orbit)
Altura: 10,000 – 30,000 km
• A tener en cuenta:
– Alta velocidad: 3 km/s < v < 7 km/s
– Mayor tiempo de visibilidad que LEO
– Radiación de los cinturones de Van Allen
– Dificultad de puesta en órbita respecto de LEO
(requiere varias etapas)
• Misiones:
– Navegación:
• Constelaciones: GPS, Glonass, Galileo
• Satélites: GIOVE-A
86. Órbitas medias (MEO)
Servicios: comunicaciones móviles, gestión de flotas, navegación, etc. Ejemplos: GPS, Galileo, Orbcomm
Ventajas
– Cobertura global
– Menores pérdidas que
GEO
– Terminales de tamaño
medio
– Retardos medios
(<100ms)
– Uso eficaz del espectro
Desventajas
– Gran constelación de
satélites
– Señal variable
– Efecto Doppler
– Visibilidad breve (traspasos)
– Compleja arquitectura de red
– Tecnología poco establecida
– Muchos eclipses
– Basura espacial
87. Constelaciones LEO vs MEO
Sistema Iridium (LEO)
66 satélites
Altura=780 km
6 planos orbitales (i=86.4º)
Sistema ICO (MEO)
10 satélites
Altura=10355 km
2 planos orbitales (i=45º)
88. GEO (Geostacionario)
Servicios: radiodifusión y enlaces de contribución, comunicación de flotas, comunicaciones móviles,
meteorología (Meteosat), satélites de relay, redes VSAT, etc. Ejemplos: Hispasat, Inmarsat, Intelsat, Eutelsat,
SES Astra, Thuraya
Ventajas
– Tecnología desarrollada
– Estabilidad de la señal
– Doppler mínimo
– Interferencias predecibles
– Cobertura de zonas
pobladas
– Puesta en órbita conocida
– Buena visibilidad
Inconvenientes
– No cubre zonas polares
– Pérdidas de enlace
– Retardo considerable
– Alto coste de lanzamiento
– Bajo ángulo de elevación
– Eclipses
– Basura espacial
– Poco aprovechamiento del espectro
(gran zona de cobertura) (se mejora
con multihaz)
– Poca fiabilidad en móviles
– Costoso uso del satélite de reserva
89. Satélite geoestacionario
T: 23h 56 m 4.09 s
Vel= 11,472 Km/h
Altura:
35.786 km
Polo Norte
W
E
60º
45º
15º
Latitud 0º
Longitud 0º (Mer. Greenwich)
90. Ventajas de las órbitas
geoestacionarias
1. El satélite permanece casi estacionario con respecto a
una estación terrestre específica. Consecuentemente, no
se requiere equipo costoso de rastreo en las estaciones
terrestres.
2. Las antenas se enfocan al satélite al instalarlas y se
fijan para largos períodos de funcionamiento.
3. No hay necesidad de cambiar de un satélite a otro,
cuando giran por encima. Consecuentemente, no hay
rupturas en la transmisión por los tiempos de
conmutación.
91. Ventajas de las órbitas geoestacionarias
4. Los satélites geoestacionarios pueden cubrir un área de
la Tierra mucho más grande, que sus contrapartes
orbitales de baja altitud.
5. Los efectos del cambio de posición Doppler son
insignificantes.
6. Con tres satélites se tiene un enlace de cobertura total
del planeta (excepto los polos).
92. Desventajas de las órbitas
geoestacionarias
1. La distancia a la que se encuentran los satélites
geoestacionarios (36,000 Km sobre la superficie de la
Tierra) introduce tiempos de propagación más largos. El
retardo de propagación del viaje redondo entre dos
estaciones terrenas, por medio de un satélite
geoestacionario, es de 500 a 600 ms.
93. Desventajas de las órbitas
geoestacionarias
2. Los satélites geoestacionarios requieren de alta potencia
de transmisión y receptores más sensibles debido a las
distancias más grandes y mayores pérdidas de
trayectoria.
3. Se requieren maniobras espaciales de alta precisión para
colocar un satélite geoestacionario en órbita y
mantenerlo en ella.
4. Se requieren los motores de propulsión, a bordo de los
satélites, para mantenerlos en sus órbitas respectivas.
98. Heliosíncronas
• Heliosíncronas ≡ Sun-synchronous (SSO)
• Caso particular de LEO
• La velocidad de regresión nodal es igual a la velocidad angular de giro
de la Tierra en torno al Sol
– La orientación del plano orbital respecto a la dirección del Sol se
mantiene casi constante
– Los satélites sobrevuelan cada latitud a la mismo hora solar, en el
tramo ascendente, y a otra misma hora solar en el plano descendente
– El ángulo entre el plano orbital y la dirección Sol-Tierra es constante
• Aplicación:
• Órbita que no sufra eclipses en ningún momento
• Para satélites de observación, siempre se toman los datos en las mismas
condiciones
100. Órbitas heliosíncronas vs no heliosíncronas
Órbita heliosíncrona
El plano orbital gira a la misma
velocidad que la Tierra alrededor
del Sol (0.986º/día)
Órbita no heliosíncrona
Orientación de Ω fija respecto de un sistema
inercial
Ángulo entre plano orbital y la dirección TierraSol para la misma hora en diferentes días
(diferente iluminación en cada pase)
101. Misiones de órbitas heliosíncronas
• Observación terrestre
– Alturas de observación constantes
– Distancias de observación bajas, lo que permite aumentar la resolución
– Carácter polar: cobertura de toda la superficie terrestre
– Mismas condiciones de iluminación, lo que facilita la comparación de
observaciones
• Ejemplo: SPOT 4
– h=831 km (a~7200 km), T=101.5 minutos, número de revoluciones por
periodo = 369, i=98.8º
– Órbita heliosíncrona: la traza se repite cada 26 días, pasando por el
ecuador a las 10.30 am (ángulo=22.5°)
• Por tanto, el ciclo de repetición de la traza es (m,n)=(26,369)
– Exploración con FoV=117 km (máximo 950 km de anchura)
– Cada 5 cinco días, recoge datos de bandas adyacentes
107. Órbitas Elípticas (HEO)
Órbitas de elevada excentricidad
– Perigeo: altura de LEO
– Apogeo: altura de MEO, GEO o mayor
• A tener en cuenta:
– El satélite pasa la mayor parte del tiempo en la zona del apogeo
– Coste de lanzamiento menor que GEO
– No válidas para observación terrestre
– Varios satélites dando cobertura global (no apuntamiento
continuo de la antena de la ET)
• Perturbaciones
– Movimiento del perigeo
– Resistencia atmosférica en la zona del perigeo
– Atraviesan los cinturones de Van Allen
– Correcciones orbitales
108. Órbitas elípticas (HEO)
Ejemplos:
– Comunicaciones: Molnyia y Tundra; SIRIUS
– Observación espacial: THEMIS A; DoubleSTAR (CT-2)
Ventajas
– Cobertura de zonas polares
– Mayor ángulo de elevación
– Menor coste de lanzamiento
– No requiere satélite de
reserva
Inconvenientes
– No da cobertura global
– Pérdidas de enlace grande
– Retardo considerable
– Efecto Doppler
– Conmutación de satélites
– Cruce con cinturones de Van
Allen en perigeo (radiación)
– Muy sensibles a la asimetría de
la Tierra (la órbita se estabiliza
si i=63.435º)
109. Constelaciones de satélites
Mejora de la cobertura en tiempo y periodicidad
Objetivo de diseño:
– Reducir el número de satélites que
proporcionen la cobertura adecuada para cada
altura
– Reducir el coste total de producción,
lanzamiento y operación
110. Modulo 4. LANZADORES
Ing. Mario M. Arreola
Santander
Dirección de Divulgación de la
Ciencia y Tecnología Espacial
Coordinación General de
Formación de Capital Humano
en el Campo Espacial
Agencia Espacial Mexicana
X)
(Foto: FALCON 9 de Space
111. Inicio
•
•
•
•
OBJETIVOS
Conocer la importancia de
la misión
Familiarizarse con la
terminología de lanzadores.
Conocer las diferentes
tecnologías de los Sistemas
de Propulsión Espacial.
Conocer las diferentes
partes de un vehículo
lanzador.
•
•
•
•
•
•
AGENDA
Sitios de lanzamiento.
Bases de una misión
espacial.
Sistemas de Propulsión
Espacial.
Algunos Lanzadores.
Nave Espacial (Carga útil)
Servicios de integración y
pruebas antes del
lanzamiento
115. Propulsión
• La función primaria del subsistema de
propulsión es proporcionar impulso a la nave
espacial.
• Empleando un propelente mas una fuente de
energía se crean gases de escape de alta
velocidad lo que proporciona: empuje
• F=ma; todos los sistemas de propulsión
trabajan por intercambio de momento.
– Ej: Veleros, turbinas jet, motores cohete.
116. Sistemas de propulsión espacial
• Termodinámicos
–
–
–
–
(calor a energía cinética)
Gas (Freón, helio)
Químicos (Sólido, líquido, híbrido)
Nuclear
Termoeléctrico
• Electrodinámico, electrostático, electromagnético
– Iones/ plasma son acelerados a altas velocidades.
• Exóticos:
– Vela Solar, cuerda.
117. Motores Cohete Químicos
• Combustible sólido
– Simple, confiable, gran empuje.
– No son controlables (non stop)
– Aluminio y Perclorato de amonio/hule
• Combustible líquido
– Buen empuje, control de encendido.
– Complejos, manejo de dos combustibles.
– Oxidante y combustible: hidrogeno, keroseno, hidracina.
• Híbrido
– Oxidante liquido y combustible sólido (hule, PE)
• Ej: Space Ship one.