AVANCES EN SATELITES ARTIFICIALES
Por José Gregorio Portilla
1. INTRODUCCION
El 4 de octubre de 1957 científicos y militares rusos lograrón colocar el Sputnik I, primer objeto de fabricación humana, en órbita terrestre. Este impresionante éxito tecnológico fue logrado con ayuda de un cohete R6 el cual permitió alcanzar la velocidad de 7900 metros por segundo necesaria para ubicar cualquier objeto en órbita alrededor de la Tierra. El Sputnik I no era otra cosa que una esfera metálica de 84 Kg de peso dotado de un mecanismo emisor de señales radioeléctricas que permitía su rastreo mientras le daba una vuelta a nuestro planeta cada 96 minutos. Desde entonces se han puesto en órbita miles de satélites artificiales, diseñados para cumplir las más diversas tareas, y con una enorme gama de tamaños, pesos, geometrías, etc. En un poco más de 40 años los satélites artificiales han modificado sustancialmente nuestro modo de vivir y la manera de ver el universo. Sus usos y aplicaciones son innumerables. Comentaremos brevemente algunas de las aplicaciones de mayor importancia científica y comercial de los satélites de la actual generación y al final comentaremos brevemente los inconvenientes generados por la proliferación de los mismos en el espacio.
2. USOS Y BENEFICIOS DE LOS SATELITES
Centenares de satélites de comunicaciones están situados a 36.000 Km de altura y describen órbitas circulares sobre la línea ecuatorial. A esta distancia el satélite da una vuelta a la Tierra cada 24 horas permaneciendo estático para un observador situado sobre la superficie terrestre. Por tal razón son llamados geoestacionarios. Las antenas parabólicas en las azoteas de nuestros edificios son simples radiotelescopios tratando de captar con la mayor eficiencia las señales que esos satélites transmiten. El primero fue lanzado en 1964 y desde entonces existen centenares de ellos tanto para uso civil como militar. Los modernos satélites de comunicaciones pesan de 2 a 3 toneladas. Algunas versiones sofisticadas tienen tal potencia de emisión que sus señales pueden ser recibidas por antenas parabólicas de apenas 50 cm de diámetro. Su costo varía entre 100 y 120 millones de dólares sin incluir el precio del cohete que los coloca en órbita (unos 60-80 millones de dólares), ni la cuota del seguro (un tercio del precio del satélite) pues con relativa frecuencia algunos de ellos terminan estrellándose contra el oceano o en órbitas inservibles debido a fallas en el cohete. Actualmente poseen una vida útil promedio de 10 a 12 años, limitada por la cantidad finita de combustible químico (hidrazina) necesario para que, de tanto en tanto, los operadores en Tierra corrijan la posición del satélite dentro de ciertos límites pues la Luna, el Sol y el interior no uniforme de la Tierra hacen que el satélite se desplace ligeramente del sitio al cual apuntan las antenas de enlace. Rusia posee dos familias de satélites de comunicaciones geoestacionarios, los Ekran y los Gorizont, utilizados para comunicación militar. Para cubrir la red doméstica de televisión y telefonía utiliza también una red de satélites de comunicación llamada Molniya. Estos satélites describen órbitas inclinadas unos 63 grados respecto a la línea ecuatorial y son bastante excéntricas, pues en su punto más alto (apogeo) llegan a los 36.000 km. mientras que en su punto más bajo (perigeo) llegan a 400 km. de altura. En los próximos años varias naciones colocarán un gran número de pequeños satélites a baja altura diseñados para transmitir datos y telefonía celular con alcance global. Entre todas las redes que se están proyectando sobresale la de la compañia Motorola llamada ÒIridioÓ consistente en 66 satélites a unos 800 km. de altura que permitirá a los afiliados realizar llamadas por teléfono celular a cualquier parte del mundo con un costo en el servicio accequible a todos. Un uso extensivo de los satélites artificiales ha sido el de colocarlos como observatorios meteorológicos. Existen básicamente dos tipos de satélites meteorológicos que suministran información en forma de fotografías: los de órbita polar y órbita geoestacionaria. La mayoría de los satélites en órbita polar (aquellos que orbitan la Tierra casi perpendicularmente a la línea ecuatorial) son "sincrónicos con respecto al Sol", pues su altura e inclinación son escogidas de tal forma que puedan observar las mismas zonas de la Tierra a la misma hora solar cada día. Están situados a distancias entre 800 y 1100 km. de altura sobre la superficie terrestre. Las fotografías obtenidas por éstos satélites permiten una excelente resolución. Los geoestacionarios, por estar más alejados, fotografían la Tierra de manera más amplía. Un satélite de este tipo, situado directamente sobre el departamento del Amazonas, puede observar contínuamente todo el continente americano. Son además apropiados para monitorear fenómenos climáticos que ocurren a bajas latitudes como los huracanes y tifones. Es obvio que su resolución es pobre comparada con la de los polares. La aparición de los satélites geodésicos ha permitido que actualmente sea posible conocer la posición (latitud, longitud y altura sobre el nivel del mar) de un observador situado en cualquier lugar de la Tierra con una gran exactitud. Basta con que disponga de un receptor (los hay del tamaño de una simple calculadora de bolsillo) de señales provenientes de una red de 24 satélites situados a 20.000 km. de altura.La red de satélites estadounidense se conoce con el nombre de "Sistema de Posicionamiento Global" (GPS, Global Positioning System) y fue exitosamente utilizada y popularizada por las tropas terrestres aliadas en la guerra contra Irak a principios de 1991. Aunque el sistema permite determinar la posición de un observador con una incertidumbre de unos cuantos centimetros, el Departamento de Defensa de los Estados Unidos perturba la señal (haciendola menos precisa) pues según ellos ésta puede ser utilizada de manera parásita por los sistemas de guía de misiles crucero lanzados por enemigos potenciales para dirigirlos a sus respectivos blancos con gran exactitud. Rusia posee una red similar a la norteamericana llamada Glonass. Existen además los satélites dedicados a vigilancia y reconocimiento que comprenden dos grandes grupos: los ópticos y los receptores de señales radioeléctricas. Entre los ópticos sobresalen aquellos que fotografían la Tierra a baja altura, entre 250 y 500 Km. Son utilizados con fines eminentemente militares. Se estima que el satélite espía más poderoso, el KH 12, de los Estados Unidos, puede tomar fotografías que permiten distinguir objetos con tamaños de hasta unos 10 cm. Las fotografías son enviadas digitalmente a un satélite de comunicaciones militar en órbita geoestacionaria el cual a su vez se encarga de enviarlo a una estación terrestre situada en el estado de Virgina, de tal forma que es posible conocer los movimientos y actividades de cualquier potencia hostil en menos de una hora. Estos satélites tienen un período de duración de dos a tres años. El mismo país también dispone de una red de satélites diseñados para poder fotografiar zonas cubiertas por las nubes y en la oscuridad mediante la emisión y recepción de ondas de radar. Con esta técnica la sonda Magallanes logró fotografiar detalladamente la superficie del planeta Venus que se encuentra siempre rodeado de una espesa capa de nubes. Entre los ópticos están también los satélites de alerta temprana, los cuales son telescopios infrarrojos en órbita geoestacionaria (en el caso de los Estados Unidos) o en órbita de tipo Molniya (en el caso de Rusia) encargados de detectar el despegue de misiles balísticos y de pacíficos cohetes civiles, rastreando el calor generado por los gases de combustión. Los satélites de recepción de señales radioeléctricas se ocupan de interceptar una gran gama de ondas de radio, desde conversaciones telefónicas hasta telemetría de misiles, incluyendo también la determinación de las frecuencias de los radares en tierra. Existen satélites a baja altura que fotografían la Tierra con menor detalle con fines eminentemente civiles. Los satélites franceses SPOT (con una resolución de 10 metros) pueden detectar cambios sutiles sobre la superficie terrestre que permite diferenciar cultivos y localizar zonas mineras. También permiten evaluar daños ecológicos. Esta clase de satélites han contribuído sustancialmente al desarrollo de los servicios y sistemas de información geográfica pues ya compiten con la fotografía aérea en la elaboración de mapas. Actualmente, compañias rusas (Soyuzkarta), francesas (Spot) y norteamericanas (Landsat) compiten en la venta de fotografías cuyos precios oscilan entre 1000 a 5000 dólares. Los satélites artificiales han contribuído enormemente en la generación de conocimientos en los más diversos campos de la investigación científica. Gracias a ellos conocemos la composición, comportamiento y características de la atmósfera a alturas entre 200 y 1000 Km. El primer satélite norteamericano descubrió los cinturones de radiación de Van Allen. Siguiendo detenidamente la trayectoria de satélites se ha llegado a conocer el complicado campo gravitacional de la Tierra y descubrir sectores en el interior de la misma donde existen fuertes acumulaciones de masa. El satélite Lageos y otros similares han permitido medir el período no constante de rotación de la Tierra y determinar la tasa de la deriva continental. Así mismo, el satélite TOPEX/Poseidón, puede medir la altura promedio del nivel del mar con una precisión de unos 14 cm, lo que ha permitido caracterizar fenómenos climáticos como el Niño. Algunos satélites de observación terrestre realizan estudios biológicos tales como el seguimiento de animales migratorios. Otros satélites han logrado cuantificar el flujo de meteoritos y radiación de diversos origenes que, de manera contínua, llegan a la Tierra. Satélites espias han venido detectando fuertes explosiones originadas por el choque de pequeños asteroides con la atmósfera, permitiendo realizar estimaciones del peligro que enfrenta nuestro planeta con colisiones de esta naturaleza. Por otro lado, se han desarrollado satélites que portan telescopios con los cuales se examinan, no sólo las radiaciones electromagnéticas en el rango del visible, sino también en longitudes de onda imposibles de detectar en tierra, como los rayos X, rayos gama, ultravioleta e infrarrojo. Esto ha permitido el estudio y la identificación de los objetos más energéticos del universo. El descubrimiento de las gigantescas explosiones de rayos gama que ocurren practicamente cada día y cuyo origen y naturaleza constituyen uno de los más grandes misterios con que se enfrentan los astrofísicos fue realizado por satélites. El telescopio espacial Hubble es un ejemplo de cómo es posible obtener fotografías con calidad y resolución sin precedentes sin que influya el efecto disturbador del movimiento incesante de la atmósfera. Con él se han realizado importantes descubrimientos: al observar el núcleo de la galaxia M87 ha ofrecido pruebas casi concluyentes sobre la existencia de los agujeros negros; ha permitido un cálculo revisado de la edad del universo al detectar en la galaxia M100 estrellas cefeidas (estrellas que varían en luminosidad y que los astrónomos utilizan para calcular las distancias que hay entre ellas y nosotros); ha detectado océanos de metano sobre la superficie de la luna más grande de Saturno: Titán; ha descubierto una fuerte actividad geológica en objetos que se creía que no tenían porqué poseerla como en los asteroides Vesta y Juno; y muchos otros descubrimientos igualmente sorprendentes. Para finalizar mencionaremos que el satélite COBE (explorador de la radiación de fondo cósmica) con su hallazgo de ligeras fluctaciones de la temperatura de la radiación de fondo del universo, ha permitido profundizar en algunos aspectos de las teorías actuales sobre el origen del universo y formación de las galaxias.
3. DESECHOS ORBITALES
No existe un sólo logro científico que no conlleve inconvenientes. La puesta en órbita de satélites artificiales no es la excepción. En un típico lanzamiento se coloca también en órbita la etapa del cohete que le permite al satélite alcanzar la velocidad requerida y dicha etapa, para todos los fines prácticos, representa un trozo de basura en órbita terrestre. Muchos de tales cohetes que aún contienen combustible pueden explotar con lo que se genera una gran cantidad de pequeños objetos que siguen aún orbitando. Además, todos los satélites tarde o temprano dejan de funcionar. Esto explica porqué en más de 3.600 lanzamientos realizados desde el Sputnik I, se hayan registrado más de 22.000 objetos que se han puesto en órbita, de los cuales 15.000 ya han caído a la Tierra debido al rozamiento con la atmósfera terrestre.. A causa de la enorme velocidad con que atraviesan los sectores densos de la atmósfera terrestre éstos terminan quemándose y volatilizándose completamente antes de que alcancen finalmente el suelo. Este no fue el caso del gigantesco laboratorio Skylab, un objeto de 80 toneladas de peso que al chocar con la atmósfera no alcanzó a consumirse totalmente y algunos restos alcanzaron la superficie terrestre. Unos 370 objetos de los 7.000 que permanecen aún en órbita (con tamaños superiores a los 10 cm) son satélites operativos. El resto son desechos espaciales. Así, aunque parezca extraño, alrededor de nuestras cabezas giran toneladas de basura y no existe todavía una manera práctica y eficiente para poder recolectarla y deshacernos de ella. Esto crea graves riesgos para las misiones tripuladas pues se sabe que el transbordador espacial se ha visto obligado a maniobrar en dos ocasiones para evitar una posible colisión. Considerando la velocidad de desplazamiento de objetos a baja altura (8 km/seg) no es de extrañar que un choque con un objeto aún de pequeñas dimensiones pueda generar una tragedia.
CONCLUSION
4. Los satélites artificiales caracterizan la época en que vivimos. Gracias a ellos atravesamos por una era de explosión de información impensable unos cuantos años atrás. Desde mediados de los años sesenta, con la introducción de los satélites geoestacionarios, podemos apreciar por televisión eventos que ocurren al otro lado del mundo casí simultáneamente. En unos dos o tres años la red de telefonía celular dirigida por satélite permitirá a cualquier usuario realizar llamadas desde y hacia cualquier parte del mundo con tarifas al alcance de todos. Asi mismo, los satélites geoestacionarios permiten la rápida transmisión de datos que incluye la red Internet la cual permite, para quien este conectado, en cualquier parte del mundo, tener acceso a una cantidad astronómica de información sobre cualquier tópico imaginable, enviar mensajes o sostener comunicaciones practicamente simultáneas con personas situadas aún en otros continentes. Los descubrimientos científicos realizados por satélites los ha convertido en una herramienta poderosa para seguir penetrando y desenterrar los secretos del universo y de nuestro planeta. Se espera que los telescopios del siglo XXI sean grande satélites artificiales captando ondas electromagneticas en diversas longitudes de onda. Desafortunadamente el problema de acumulación de basura espacial seguirá creciendo pues hoy por hoy no existe una manera práctica de recogerla o destruirla y todo hace pensar que el ritmo de lanzamiento de satélites aumentará. Por ahora existen soluciones parciales para el caso de los satélites geoestacionarios en donde al final de su vida operativa son trasladados a una órbita superior o inferior donde no se corre el riezgo de que puedan chocar con otros satélites operativos. Los países avanzados deben ser concientes de que ya es hora que la ecología se traslade de los parajes terrestres al espacio sideral.
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