1. Introducción: Una órbita geoestacionaria mantiene a un satélite en una posición fija sobre el Ecuador pero debido a las perturbaciones orbitales orbitales se produce la des!iación de la tra"ec tra"ecto toria ria norma normall #u #ue e ma mant ntie iene ne
el sa saté téli lite te de dent ntro ro de una ór órbi bita ta
$eoestacionaria inter!iniendo !arios factores "a sean internos internos o e%ternos e%ternos de cada satélite& . M!rco t"órico: .1. . 1. P" P"rt rtur ur#! #!ci cion on"$ "$ or or#i #it! t!%" %"$ $ 'as perturbaciones perturbaciones orbitales mantienen una tra"ectoria lenta pero constante constante alej(ndola de su locali)ación geoestacionaria& 'os satélites corrigen estos efectos mediante maniobras de estacionamiento& 'a !ida *til de los satélites depende de la cantidad de combustible #ue tienen " gastan en estas maniobras& ..
&!cto torr"$ In Intt"rno$
El propio satélite genera perturbaciones entre los cuales consideramos algunos factores #ue influ"en en la tra"ectoria tra "ectoria del satélite siendo los siguientes+ • • •
,o!imiento de sus Antenas Efecto del combustible en los tan#ues+ ,aniobras de corrección+
Electiva I
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PERTURBACIONES ORBITALES •
Radiación producida por las antenas+
-a" #ue tener en cuenta #ue a medida #ue la reser!a del combustible se !a agotando el centro de masa del satélite !a cambiando " cuando se acti!a el sistema de propulsión para corregir errores de posición al no aplicarse sobre el centro de masa se producen pares perturbadores durante estas maniobras de corrección& 'a propia radiación radioeléctrica de las antenas del satélite produce una presión cu"o efecto es importante
cuando la potencia de transmisión del
satélite es alta " est( concentrada en un ha) mu" angosto& .icha fuer)a genera un giro en el satélite " para reducir al m(%imo su efecto se lo debe dise/ar con antenas colocadas simétricamente con respecto al centro de la masa& 0inalmente podemos decir #ue la ma"or parte del combustible se utili)a para corregir las des!iaciones norte1sur " este1oeste& .3.
&!ctor"$ E't"rno$
E%isten factores e%ternos #ue alteran la posición " orientación del satélite entre los #ue consideramos+ Asimetr2a o tria%ialidad del campo gra!itatorio de la 3ierra& Par gra!itatorio entre el satélite " la 3ierra& Efecto gra!itatorio de la 'una " el 4ol& Presión de la radiación solar sobre la superficie de su estructura& Efecto de la radiación reflejada en la 3ierra denominada albedo& Campo magnético terrestre Colisión de un meteorito con un satélite& .(. &u"r)!$ P"rtur#!dor!$. • • • • • • •
'a fuer)a perturbadora #ue m(s afecta a un satélite se debe a la asimetr2a del campo gra!itatorio de la 3ierra& Este campo no es esféricamente uniforme "a #ue la distribución de la masa del planeta no es homogénea& Es decir si se midiese la intensidad
de campo gra!itatorio
de la 3ierra en distintos en
distintos puntos sobre una esfera imaginaria #ue tiene como centro a la 3ierra no se obtiene !alor fijo&
Electiva I
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PERTURBACIONES ORBITALES Esta no uniformidad
del campo gra!itatorio de la 3ierra combinada con el
hecho de #ue el satélite tampoco tiene una masa homogénea produce un par gra!itatorio este par hace #ue el satélite tampoco tiene una masa " #ue su !elocidad !arié conforme se despla)a sobre su órbita& 'a luna también ejerce un efecto gra!itatorio sobre el satélite aun#ue mucho menor "a #ue la 'una es mucho m(s pe#ue/a #ue la 3ierra " adem(s se encuentra mucho m(s lejos del satélite& 3ambién el sol produce
un efecto
gra!itatorio menor& 5tra fuer)a #ue produce cambios en la orientación " posición del satélite es la presión de la radiación solar sobre la superficie de su estructura& Esta fuer)a acelera al satélite " su efecto es ma"or en satélites #ue tienen celdas solares montadas sobre paneles desplegables& .*.
E+"cto$ d" T",-"r!tur!
Un satélite est( integrado por di!ersas partes fabricadas con distintos materiales " dise/adas para cumplir diferentes funciones& Por ejemplo las celdas solares trabajan m(s eficientemente entre 1677 8C " 1978C las bater2as entre 78C " :;78C& Es necesario garanti)ar un control térmico en la estructura de los satélites& E l mecanismo #ue se re#uiere es de complejo "a #ue re#uiere mantener el balance térmico entre la energ2a #ue emite el satélite " las radiaciones e%ternas& El sol es la principal fuente de radiación térmica perjudicial " es mu" necesario para generar electricidad a tra!és de celdas solares& 'a tierra también hace su contribución térmica #ue consiste en radiación infrarroja #ue esta emita " la refle%ión de los ra"os solares sobre una superficie& ..
E+"cto$ d"% /!c0o
Para el caso de satélites de bajo altura la situación es diferente "a #ue en esa altura tienen una resistencia atmosférica #ue hace frenara al satélite poco a poco orbita tras orbita& 'a rapide) con la #ue un satélite de órbita baja pierde la altura depende de la !elocidad a la #ue se despla)a pudiendo llegar a perder !arios metros por d2a& Electiva I
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PERTURBACIONES ORBITALES 'a altitud promedio de un satélite de orbita es de <77 a 677 =m el doble de la #ue tiene una estación espacial tripulada& Un punto a fa!or con el efecto del !ac2o es #ue no produce corrosión en el satélite debido a la ausencia de o%2geno& Par satélites de órbita baja deben ser recubiertos con materia especial para e!itar la corrosión& ..
E+"cto$ d" %! r!di!ción
El sol emite la ma"or parte de energ2a en forma de lu) o radiación !isible " radiaciones ultra!ioletas cargadas
uni!erso& Consiste de dos cinturones concéntricos el m(s bajo contiene patrones con alta !elocidad
mientras #ue
el cinturón m(s
alto contiene especialmente
electrones& Para el caso de los satélites de órbita baja el principal problema son los patrones por este moti!o se dise/a al satélite con paredes gruesas para e!itar #ue la radiación penetre al interior& En cuanto a la radiación ultra!ioleta esto puede afectar ad!ersamente a los pl(sticos pinturas adhesi!os " otros materiales& 'a ioni)ación de este tipo de radiación aumenta la contabilidad de los aislantes " cambia las caracter2sticas de emisión " absorción de calor de los materiales protectores también afecta la eficiencia
de con!ersión de energ2a de las celdas solares
reduciendo su
rendimiento al final de !ida *til de un ;7@ o 7@& .2.
E+"cto d" %o$ M"t"orito$
'os meteoritos son pe#ue/os cuerpos celestes #ue #uedaron como residuos de la formación del sistema solar " #ue !iajan a !elocidades de unos ;7Bms& Cuando ingresan a la atmosfera terrestre debido al ro)amiento con el aire se desintegran antes de llegar al suelo " muchas !eces lo #ue se !e es una min*scula bola iluminada llamada estrella fuga)& 3iene un tama/o pe#ue/o pero como la !elocidad es grande el impacto de un pe#ue/o meteoro sobre el
Electiva I
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PERTURBACIONES ORBITALES satélite puede causarle da/o por ese moti!o se debe construir al satélite con un blindaje grueso #ue lo proteja& 'os meteoritos #ue son objetos naturales e%iste la llamada chatarra espacial generada por el hombre " #ue nada a la deri!a por el espacio siguiendo alguna cierta orbita como pueden ser los satélites #ue "a no funcionan etapas de cohetes fragmentos de satélites #ue han estallado etc& 3. E",-%o$ Pr4ctico$ El campo gra!itatorio no es igual en el sur del 5céano Pacifico #ue •
sobre un punto del continente africano medido a altitudes iguales& Para obtener un campo gra!itatorio uniforme esférico la 3ierra deber2a ser perfectamente esférica " deber2a tener una masa perfectamente •
homogénea& 'a influencia de la chatarra espacial podemos agregar #ue en 6D< la tercera etapa de un cohete Ariane se desintegro a una altura de <;7Bm sobre el ni!el del mar produciendo unos F9 fragmentos rastreables >ma"ores a 6 cm? " distribuidos entre F7 " 6&97 Bm de altura& A/os m(s tarde estos fragmentos se redistribu"eron en una !ariedad de orbitas& Una pie)a de esta chatarra choco en 6DD con un pe#ue/o satélite cient2fico francés de nombre Cerise el cual estudiaba el medio radioeléctrico de la 3ierra " este fragmento le da/o una parte de su
•
estructura& 'os cinturones de Gan Allen est(n situados a una altitud #ue !ar2a entre 6&777 " 7&777 Bm sobre el ni!el del mar pero debido a una anomal2a del campo magnético terrestre se produce una anomal2a del Atl(ntico 4ur en la #ue la altitud baja hasta ni!eles de ;77Bm sobre el ni!el del mar& 'os satélites de baja altura tiene #ue cru)ar esta )ona durante el 67@ del tiempo total #ue permanece en órbita&
(. Conc%u$ion"$ 'as perturbaciones orbitales no son m(s #ue una des!iación de la •
tra"ectoria de una órbita geoestacionaria de un satélite en la cual su !elocidad de recorrido !a ser constante " !a ser producida por diferentes •
aspectos dentro del mismo satélite como del espacio e%terior& 'os diferentes efectos #ue se producen en el espacio debido a las perturbaciones permiten la construcción de un mejor satélite a la hora de
Electiva I
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PERTURBACIONES ORBITALES poner en órbita con multiple% implementaciones en el control de la •
estructura " de los factores #ue influ"en en su deterioró& El efecto meteorito es importante dentro de las perturbaciones orbitales debido a #ue estos cuerpos celestes #ue #uedaron en el espacio son pe#ue/os pero !iajan a grandes !elocidades #ue el impacto con un
•
satélite puede causar da/os " distorsionar la transmisión& En el espacio e%iste temperaturas e%tremas #ue pueden causar da/os a los satélites a estos problemas se le ha llamado efectos de temperatura la cual anali)a la temperatura del sol #ue es la principal causa para el da/o del satélite "a #ue genera una fuente de radiación térmica " la
tierra también contribu"e debido a #ue genera radiación infrarroja& *. Bi#%io5r!+0! •
.EPAR3A,EH35 .E CIEHCIA Y 3ECH5'5$IA1 UHIGER4I.A. HACI5HA' .E UI',E4& En R& 4& Pe/a Teoria de las telecomunicaciones >p(gs&
