Práctica 2

1.a) Orbitas polares:

Este es un tipo de órbita baja que pasa aproximadamente por encima de los polos y su trayectoria forma un ángulo aproximadamente recto al cruzar el ecuador.

Estas órbitas normalmente tienen altitudes de entre 200 y 1.000 km. Los satélites en órbita polar hacen en cada órbita el barrido de polo norte a polo sur de una franja de meridianos del planeta. Debido a la rotación de la tierra, el satélite habrá barrido toda la superficie de la tierra al completar un determinado número de órbitas, tarda aproximadamente hora y media para una rotación completa. Por ese motivo, estas órbitas son muy adecuadas para satélites de observación de la Tierra.

Figura 1. Ejemplo de órbita polar
Fuente: https://www.aboutespanol.com/orbitas-alrededor-de-la-tierra-3294574  

1.b) Orbitas retrogradas:

Órbita de un satélite tal que la proyección del centro de masas del satélite sobre el plano fundamental gira en sentido contrario que el cuerpo principal alrededor de su eje.

1.c) Orbita estacionaria:

Es una órbita en el plano ecuatorial de la Tierra a 35 796 kilómetros de altitud que permite un satélite para hacer un giro alrededor de su planeta, mientras que el planeta da una revolución alrededor de sí mismo. Como su inclinación con respecto al plano ecuatorial de la Tierra es igual a 0, el satélite aparece «inmóvil», suspendido en el cielo siempre en la misma posición por encima del ecuador. Los satélites geoestacionarios se utilizan para la observación continua de un área específica del globo.

La órbita geoestacionaria se calcula utilizando la ley de la gravitación universal, que se reduce a:

h=√3(G*M*T2/4π2)-R

Donde:

h = altura del satélite artificial en km 

G = la constante gravitacional (6,67 * 10-11) 

M = masa del planeta en kg 

T = período de rotación del planeta en segundos 

R = radio del planeta en km

La órbita geoestacionaria (órbita sincrónica de la Tierra) es a una altitud de 35 796 kilómetros (≈ 36 000 kilómetros) y tiene un semieje mayor de 42 167 kilómetros.

Figura 2: Ejemplo de órbita geoestacionaria.
Fuente: http://cursotelecoforem.blogspot.com/2013/11/orbita-geoestacionaria.html

1.d.i) Orbita LEO (Low Earth Orbit):

Comúnmente conocida como "órbita baja", es una amplia franja orbital que se sitúa entre los 160 Km de altura y los 2000 Km de altura.

Como la velocidad orbital es mayor cuanto más baja sea la órbita, los objetos situados en esta franja se mueven a gran velocidad respecto de la superficie terrestre, cubriendo una órbita completa en minutos o pocas horas.

La desventaja es que, como están "rozando" las capas exteriores de la atmósfera terrestre, tienen un rápido decaimiento orbital y necesitan ser reposicionados con frecuencia para devolverlos a la altura orbital correcta.

Es la clase de órbita circular donde se encuentra la Estación Espacial Internacional, la gran mayoría de los satélites meteorológicos o de observación, y muchos satélites de comunicaciones.

            Aplicaciones:

• Experimentación científica
• Observación astronómica: seguimiento atmosférico y rescate y vigilancia.
• Comunicaciones: para la industria de la telefonía por satélite.
• Órbitas de aparcamiento 
• Proporcionar datos geológicos sobre movimiento de placas terrestres.

Ejemplo : IRIDIUM que es ocupado principalmente para el uso en la telefonía celular.

1.d.ii) Orbita MEO (Medium Earth Orbit):

Órbita circular intermedia, entre 2.000 y 36.000 Km de distancia de la superficie terrestre, con un período orbital promedio de varias horas (12 horas en promedio)

Usada por satélites de observación, defensa y posicionamiento, como las redes satelitales de GPS, y los satélites Glonass rusos o los Galileo europeos.

Un tipo especial de órbita intermedia es la órbita Molnya, especialmente usada por los países cercanos al círculo polar ártico. Esta órbita desarrollada por Rusia es altamente elíptica y muy inclinada, de modo que tiene alta visibilidad desde las zonas polares.

La ventaja de esta órbita es que permite a los países nórdicos establecer satélites de comunicaciones para las regiones donde los geoestacionarios no pueden llegar.

            Aplicaciones:

• Navegación: constelaciones GPS, Glonass, Galileo, Satélites GIOVE-A
• Su uso de destina a comunicaciones de telefonía y televisión.
• Mediciones de experimentos espaciales

Ejemplo: GPS trabaja a esta altura con 24 satélites para cubrir toda la tierra.

1.d.iii) Orbita GEO (Geoestationary Orbit):

Es la más conocida de todas: la órbita geoestacionaria. Esta órbita ecuatorial se ubica a 35.786 km de la superficie terrestre y tiene un período orbital de exactamente 23,93446 horas (coincidiendo con la duración del día sideral),  lo que hace que los satélites puestos en esa órbita parezcan "inmóviles" en el espacio, ya que rotan con la misma velocidad angular que la tierra.

            Aplicaciones:

• Radiodifusión y enlaces de contribución
• Comunicación de flotas
• Comunicaciones móviles
• Meteorología (Meteosat)
• Satélites de relay
• Redes VSAT

Ejemplo: satélites geosíncronos son los de la constelación i4 de Inmarsat, donde tres estaciones en órbita dan servicio de telefonía y datos móviles en casi todo el planeta.

Figura 3. Orbitas Satelitales
Fuente: https://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/18982377/Satelites-y-orbitas-tipos-y-usos.html

1.e) Análisis comparativo de las distintas órbitas:

Tabla 1. Comparación de órbitas

2. Sistemas SBAS

SBAS: Satellite Based Augmentation System (Sistema de Aumentación Basado en Satélites) es un sistema de corrección de señales que los Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSS) transmite al receptor GPS del usuario. Los sistemas SBAS mejoran el posicionamiento en la horizontal y en la vertical del receptor y dan información sobre la calidad de las señales. Aunque inicialmente fue desarrollado para dar una precisión mayor a la navegación aérea cada vez se está generalizando su uso en otro tipo de actividades que requieren de un uso sensible de la señal GPS.

Los sistemas SBAS está conformado por una red de estaciones terrestres de referencia distribuidas por una amplia zona geográfica (países o continentes enteros) que supervisan a las constelaciones de satélites de GNSS. Estas estaciones retransmiten los datos a una instalación de procesamiento central que evalúa la validez de las señales y calcula correcciones a los datos de efemérides y reloj radiodifundidos de cada satélite a la vista. Para cada satélite GPS o GLONASS vigilado, el SBAS estima los errores en los parámetros, y a su vez estas correcciones son transmitidas al avión por medio de satélites geoestacionarios. Luego el receptor de a bordo ajusta la información recibida directamente de los satélites GPS con las correcciones recibidas de los satélites geoestacionarios, para así navegar con más seguridad.

3. Velocidad en el apogeo y en el perigeo para una órbita elíptica, con una excentricidad igual a 0.667293983 y un semieje mayor 6500 km < a < 15000 km cada 500 km.

Tabla 2. Velocidad apogeo y perigeo 

Se utilizaron las siguientes formulas para el cálculo:

  

4. Periodo y la velocidad de una órbita circular, considerando los datos de la tabla 2 (semieje mayor 6500 km < a < 15000 km cada 500 km)

Tabla 3. Periodo y órbita circular

Se utilizaron las siguientes formulas para el cálculo:

 

Bibliografía

https://acolita.com/orbita-polar-vs-orbita-sincrona-del-sol/

https://www.gmv.com/blog_gmv/language/es/hay-distintos-tipos-de-orbitas/

http://diccionario.raing.es/es/lema/%C3%B3rbita-retr%C3%B3grada

http://curioseantes.blogspot.com/2015/10/leo-meo-geo-heo-y-sso.html

https://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/18982377/Satelites-y-orbitas-tipos-y-usos.html

https://repositorio.espe.edu.ec/bitstream/21000/928/1/T-ESPE-019391-1.pdf