NEE-01 PEGASO(1er satélite ecuatoriano) y la Ley de Gravitación Universal

Esta entrada participa en la edicion XIX del carnaval de la fisica cuyo anfitrión es SCIENTIA

La razón principal de esta entrada es dar a conocer a la comunidad y a la blogosfera a través del carnaval de la fisica en su edición XIX que las estrellas se pueden alcanzar y amparados y sustentados "en hombros de gigantes" Ecuador como nación está dando sus primeros pasos en materia astrofisica y aeroespacial creando varios proyectos mediante la EXA (agecia espacial civil ecuatoriana, aceptada y acreditada ya internacionalmente) entre ellos el NEE-01 PEGASO el 1er satélite ecuatoriano desarrollado integramente en Ecuador, pero ¿como se coloca un satélite en órbita? ¿que ecuaciones gobiernan los movimientos y las trayectorias de estos objetos que flotan sobre nuestras cabezas y que gobiernan las telecomunicaciones y la tecnologia actuales? inquietantes preguntas que me parecen facinantes de responder y estudiar pues conocer la mecánica newtoniana, la ley de gravitación universal, y el exponer acerca de nuestro primer satélite ecuatoriano constituye para mi un honor y la piedra angular de ver mis sueños hacerce realidad....

Cuando los sueños se hacen realidad...

¿COMO COLOCAR EN ÓRBITA UN SATELITE?

El 4 de octubre de 1957, un cohete ruso llevó al espacio una esfera de metal: el Sputnik 1. Éste no cayó a la Tierra, ni se perdió en la vastedad del espacio. En un aparente desafío a la fuerza de gravedad, el satélite permaneció cerca del planeta girando a unos centenares de kilómetros de la superficie. Tres meses después se incendió.

A pesar de las apariencias, en realidad los satélites no desafían la fuerza de gravedad. De hecho, siempre están cayendo hacia la Tierra, del mismo modo que la célebre manzana de Isaac Newton, cuya caída le permitió descubrir las leyes de la gravedad. La diferencia esencial entre las manzanas y los satélites es que éstos se mueven a gran velocidad; a unos 30 000 km/h, y a mucha mayor altitud. Esto significa que conforme el satélite va cayendo hacia la Tierra, la superficie de nuestro planeta se curva y se aleja al mismo tiempo de él. Como resultado de este fenómeno, el satélite nunca llega a tocar la superficie terrestre: está en órbita.

Cuando un cohete lanza un satélite, debe imprimirle la velocidad horizontal necesaria para que su trayectoria de caída siempre eluda la Tierra.

Cuando existe una combinación adecuada de impulso ascendente y horizontal, los controladores terrestres pueden colocar un satélite en una órbita de cualquier tamaño y forma, desde la circular hasta la muy elíptica. Cuanto más fuerte sea el impulso ascendente, más larga será la órbita; y a mayor impulso horizontal, más elíptica será ésta también.

Para colocar en órbita elíptica un satélite, desde la Tierra se le imprime el impulso necesario para contrarrestar la fuerza de atracción del planeta; de este modo, el satélite se aleja de la curvatura terrestre. Pero la gravedad de nuestro planeta está constantemente ejerciendo fuerza sobre el satélite y a fin de cuentas éste reduce su velocidad y empieza a caer. Sin embargo, la inercia lateral del satélite lo hace eludir la Tierra y al ir cayendo acelera nuevamente, de manera que cuando ha terminado una órbita, el satélite viaja a una velocidad suficiente para contrarrestar la atracción terrestre y comenzar una segunda órbita elíptica.

Velocidad de escape y órbitas satelitales

La velocidad de escape desde la superficie de la Tierra es 11.2 km/s, lo que equivale a 40320 km/h. La velocidad de escape no depende de la masa del proyectil; tampoco depende de la dirección del lanzamiento.

Un móvil situado fuera de la atmósfera (satélite artificial) animado de un impulso tangencial puede dar lugar a diferentes clases de órbitas según sea la importancia de este impulso como se ve a continuación:

1. V  < 7.9 Km/seg.- Elipse con caida pues sus focos (puntos de la elipse) estan muy cercanos
2. V = 7.9 Km/seg.- La órbita es una circunferencia el objeto colocado dará vueltas al rededor de la tierra indefinidamente de no impedirlo el freno que oponen a su marcha pequeñas àrticulas y gases y el mismo rosamiento con la atmósfera. A ésta velocidad se le llama circular.
3. 7.9 < V < 11.1 [Km/seg].- La órbita es una elipse de eje mayor tanto mas largo cuanto mas su velocidad se aproxima a 11.1 Km/seg y el objeto se moveria en torno a la tierra.
4. V >= 7.9 Km/seg.- La órbita es una parábola y si la velocidad es mayor formará una hipérbola. A la V = 11.2 Km/seg se le denomina parabólica puesto que ambas curvas (parábola e hipérbola) son curvas abiertas y el objeto impulado con tales trayectorias jamás regresa a la tierra. 

Casi todos los satélites de comunicaciones, que retransmiten mensajes de televisión y telefónicos, están en órbitas circulares sobre el ecuador, a una altura de 35 800 km. Un satélite colocado en una órbita de este tipo gira alrededor de nuestro planeta a la misma velocidad que la de la rotación de la Tierra, de manera que siempre se encuentra encima del mismo punto de la superficie de nuestro planeta.

Las compañías de telecomunicaciones prefieren usar estos satélites que han sido llamados "geoestacionarios", pues parecen estar "estacionados" en el mismo punto debido a que pueden emplear antenas fijas para enviarles señales a los satélites y recibirlas desde ellos, en lugar de tener que seguir un objeto móvil por el espacio.

Aunque se supone que el satélite en órbita debería de permanecer para siempre en el espacio, en muchos casos no sucede así. Si la órbita de un satélite lo acerca unos centenares de kilómetros a la superficie de la Tierra, la atmósfera que todavía hay a esta altitud origina fricciones, o sea un "rozamiento" sobre el satélite. Finalmente, esta fricción acaba por reducir la velocidad del satélite, el cual entra en la atmósfera terrestre y se incendia.

NEE-01 PEGASO, EL PRIMER SATELITE ECUATORIANO DESARROLLADO Y ENSAMBLADO INTEGRAMENTE EN ECUADOR

Desde hace años atras Ecuador inició una nueva etapa en sus desarrollo cientifico y tecnológico al contar con su primer astronauta certificado en Rusia, el Comandante Ronnie Nader lider de varios proyectos llevados a cabo entre la EXA (Agencia Espacial Civil Ecuatoriana) y la FAE (Fuerzas Armadas del Ecuador) con la ayuda de varias personas que han participado de una u otra forma en cada uno de estos proyectos (para mayor información visitar aqui)

hablando un poco acerca de la nave...

El  NEE-01 PEGASO es una nave tipo nano satélite, modelo cubesat 1U, mide 10cm por 10cm  por 75cm con sus paneles solares desplegados; tiene forma cúbica y pesa 1.2 kilogramos. Este satélite lleva a bordo una cámara  con la cual podrá tomar fotos y enviar video en vivo desde la órbita terrestre. Su lanzamiento al espacio está previsto para fines del año 2012 a bordo de un cohete ruso.

El satélite ha sido diseñado y construido completamente en el Ecuador sin asistencia extranjera durante un año por un equipo de la EXA integrado por Ronnie Nader, Sidney Drouet, Manuel Uriguen, Héctor Carrión y Ricardo Allú. El proyecto ha durado en total más de 2 años desde su concepción en Abril del 2009.

Además del video, el satélite transmitirá una señal constante que actúa como radiofaro, la cual es audible y consiste en su identificación y el himno nacional del Ecuador.

La misión primaria del satélite consiste en probar las tecnologías básicas y avanzadas que le permitan a la EXA construir satélites más grandes y potentes en el futuro y la misión secundaria es proveer de una plataforma espacial dedicada a la educación secundaria y universitaria.

El satélite enviará dos señales que serán receptadas y decodificadas por la estación terrena HERMES-A de la EXA en Guayaquil  y transmitidas a los estudiantes por medio de Twitter y Facebook. La primera señal contiene preguntas sobre ciencia y tecnología y la segunda contiene una imagen relacionada con la pregunta, si los estudiantes responden la pregunta exitosamente pueden tener acceso a la cámara a bordo del satélite y verán la tierra desde el espacio en vivo, tal como los cosmonautas la pueden ver en sus misiones espaciales.

Los estudiantes más avanzados podrán tener acceso a la señal pura vía Internet para intentar decodificarla por sus propios medios. EXA proveerá el software necesario sin costo.

...PER ASPERA AD ASTRA...!

(por el camino de piedra... hacias las estrellas)

Fuentes:

http://www.exa.ec/

http://www.portalplanetasedna.com.ar/fuerza_gravedad.htm

http://mx.selecciones.com/contenido/a2389_como-entran-los-satelites-en-orbita