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Qué son los satélites artificiales y cómo funcionan - Parte 2


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Altura de satélites artificiales

 
Los satélites artificiales orbitan por encima de la Tierra a distintas alturas dependiendo del tipo de servicio que brindan. A continuación se describirán los distintos tipos de satélites que orbitan el planeta según su altura comenzando de abajo hacia arriba.
 
 
ÓRBITAS ASÍNCRONAS: 130 - 2000 kilómetros de altura (segmento de órbitas terrestres bajas)
 
Se incluyen satélites de observación, los cuales por lo general orbitan a alturas que van de 480 a 970 kilómetros, entre sus principales tareas se cuenta la de tomar fotografías del planeta. Un ejemplo de satélite de observación es el Landsat 7 el cual realiza las siguentes funciones:

  • Mapeado del terreno
  • Movimientos de capas de hielo, témpanos retroceso de glaciares o playas costeras.
  • Localización de cambios medioambientales como la desaparición de bosques.
  • Registro de depósitos y yacimientos minerales.
  • Búsqueda de problemas en cultivos agrícolas.
     

Entre los satélites de esta clase también se incluyen los de rescate, los cuales retransmiten las señales de radio enviadas por aviones o buques en peligro a una estación de rescate de emergencia cercana al punto del siniestro.

El transbordador espacial funcionaba como un satélite tripulado (con la diferencia que volvía a la Tierra y podía ser utilizado una y otra vez), que orbitaba a alturas de órbitas asíncronas y entre cuyas principales tareas estaban las de reparación de satélites que ya se encontraban en órbita o la construcción de espaciones espaciales como la actual Estación Espacial Internacional.
 

ÓRBITAS ASÍNCRONAS: 4800 - 10.000 kilómetros de altura (segmento de órbitas terrestres medias)

Muchos satélites de investigación científica se encuentran a alturas de entre 4800 y 10.000 kilómetros de altura. Envían sus datos de investigación a la Tierra vía señales de radio. Algunas de las aplicaciones principales de los satélites científicos incluyen:

 

  • Investigación de flora y fauna regionales.
  • Investigaciones geológicas como el movimiento de continentes o monitoreo de volcanes.
  • Control y seguimiento de ecosistemas.
  • Investigación astronómica a través de satélites astronómicos de señales infrarrojas.
  • Investigación física, como el estudio de la NASA de microgravedad (o el funcionamiento de las cosas a gravedad cero), o misiones que estudian la física solar.

 

ÓRBITAS ASÍNCRONAS: 10.000 - 23.000 kilómetros de altura (segmento de órbitas terrestres medias)

Para navegación, el Departamento de Estado de los Estados Unidos de América desarrolló el Sistema de Posicionamiento Global (Global Positioning System - GPS). El GPS utiliza satélites ubicados a alturas entre 10.000 y 19.300 kilómetros de altura. Estos satélites sirven para determinar la ubicación exacta del dispositivo GPS que recibe señales del satélite. El receptor GPS puede estár ubicado, en un buque en alta mar, en una nave espacial, en un avión, en un automóvil, o simplemente en tu bolsillo.

Dado que esta tecnología ha sido puesta a disponibilidad de los civiles y que los precios de los receptores GPS han caído estrepitosamente, hoy estos receptores que dependen completamente de una serie de satélites construdos y desplegados por el gobierno de los Estados Unidos están al alcance de cualquier persona.
 

ÓRBITAS GEOESTACIONARIAS: 35.786 kilómetros de altura

Como ya se mencionó anteriormente los satélites meteorológicos que nos envían imágenes de las condiciones climáticas de diversas regiones, por lo general se encuentran a 35.786 kilómetros por encima de la línea del Ecuador alrededor del planeta. Se pueden recibir directamente las imágenes de los satélites meteorológicos a través de receptores especiales de ondas de radio enviadas por dichos satélites o de programas para la computadora o el celular (al final del artículo se puede chequear una lista con links de descargas gratuitas de diversos programas de recepción de información y datos en vivo de todo tipo de satélites).

También como ya se dijo, varios tipos de transmisiones telefónicas (de larga distancia particularmente), televisivas, de imágenes y de datos a puntos distantes entre sí, se envían a través de satélites de comunicación. Por lo general las llamadas telefónicas que hacen uso de satélites de comunicación tienen un retraso (delay) de entre 500 milisegundos y 1 segundo de ida y vuelta, por lo que muchas veces este tipo de comunicaciones se ganan el descontento de los interlocutores; pero eso ocurre simplemente porque eso es lo que tardan las señales (que viajan a casi la velocidad de la luz o 300.000 kilómetros por segundo) en viajar de un teléfono a la central telefónica que tiene una antena que las envía hasta el satélite y este a su vez las retransmite a otro punto del planeta o a otro satélite si la ubicación del otro interlocutor se encuentra del otro lado del mundo (dado que las ondas electromagnéticas de las que están hechas estas señales viajan en línea recta y no pueden dar la vuelta al mundo por sí solas, deben rebotar de un satélite a otro, hasta posicionarse del lado del planeta del otro interlocutor) y de ahí enviarlas a la antena receptora de la central telefónica de la ciudad donde se encuentra este último y de ahí a su teléfono; y luego su respuesta realizará un viaje similar pero en sentido opuesto, dando como resultado un retraso de entre medio segundo y 1 segundo, dependiendo de la ubicación de los interlocutores.

Los satélites de comunicación son prácticamente estaciones retransmisoras de ondas o señales de radio. Los platos de antenas receptoras de señales satelitales cada vez son más pequeñas gracias a que cada vez son más potentes los transmisores de los satélites. Otros servicios que utilizan satélites de comunicación son:

  • Transmisión de noticias de agencias de prensa internacionales.
  • Envío de información financiera en vivo de bolsas de valores a entidades financieras de todo el mundo.
  • Cadenas televisivas como CNN, ESPN, BBC, Fox, etc.
  • Distribuidoras de señales televisivas a suscriptores como DirectTV. 
     

 

Cuánto dinero cuesta un satélite

Las misiones satelitales son muy costosas y los gastos dependen de la complejidad del satélite, que incluyen costos de fabricación, lanzamiento, operación y pólizas de seguros. Un satélite puede costar desde varios cientos de millones de dólares hasta algunos miles de millones, dependiendo de la complejidad y los servicios brindados por el mismo.

Por ejemplo en el caso de Argentina, único país latinoamericano con producción totalmente local de satélites, el desarrollo del satélite geoestacionario ARSAT-1 (previsto a lanzarse para el año 2014 desde una plataforma local ubicada cerca de la ciudad de Bahía Blanca en la provincia de Buenos Aires) tiene un costo de unos 720 millones de dólares.

Otro ejemplo es el del Telescopio Espacial Hubble que tuvo un costo de 2500 millones de dólares. Otros proyectos mayores como el de la serie de más de 24 satélites NAVSTAR que dan vida a los GPS que costó más de 5000 millones de dólares.
 
Otro tema muy importante a tener en cuenta es el costo de lanzamiento, que dependiendo del tipo de cohete vector, o nave que transportará al satélite y lo pondrá en órbita, puede costar entre 20 millones y 500 millones de dólares. Hay casos en el que un país sin plataforma de lanzamiento propia en su territorio, debe alquilar los servicios de alguna comisión de asuntos espaciales (como la NASA de Estados Unidos, ROSCOSMOS de Rusia o JAXA de Japón, y desde 2014 CONAE de Argentina) que cuente con su propia plataforma de lanzamiento de cohetes, lo cual incrementa los costos. En algunos casos se han aprovechado misiones de Transbordador Espacial para transportar y colocar en órbita satélites de otros países, literalmente se trata de la contratación de los servicios de la agencia de asuntos espaciales para la instalación en órbita del satélite.

Los lanzamientos de satélites no siempre son exitosos y varios de ellos han fracasado, de hecho el 7% de las misiones satelitales han fallado al momento de lanzamiento. Dichos eventos han generado la creación de pólizas de seguros para satélites por parte de las mayores empresas aseguradoras del mundo. La preparación de una misión satelital típica cubre las etapas de planeamiento, desarrollo, lanzamiento y puesta en órbita, las cuales pueden llevar entre 3 y 5 años en promedio y varios cientos de millones de dólares y en algunos casos miles de millones.

Hay cinco tipos de pólizas de seguro para satélites siendo estas:

  • Seguro de etapa de pre-lanzamiento: la cual provee protección económica en caso de pérdidas o daños durante el momento en que el satélite abandona las instalaciones de la fábrica y es transportado a la plataforma de lanzamiento, durante los chequeos, abastecimiento de combustible al cohete que llevará al satélite, hasta el momento en que los motores de dicho cohete vector se enciendan.
     
  • Seguro durante lanzamiento: provee cobertura económica a partir del momento en que se encienden los motores del cohete hasta que el satélite se separa del mismo ya en el espacio, y en algunos casos puede extenderse hasta finalizada la etapa de testeo en órbita, dependiendo de la empresa aseguradora y del tipo de misión. Este tipo de pólizas tienen por lo general una duración de 12 meses (aunque la cobertura de la etapa de testeor en órbita se encuentra limitada a períodos que van de entre uno y dos meses. La etapa de lanzamiento es la de mayores probabilidades de falla que tiene una misión satelital.
     
  • Seguro para satélites en órbita: Este tipo de pólizas cubren pérdidas físicas, daños o incluso fallas a satélites asegurados durante su estadía en órbita o durante el momento de colocación en órbita del satélite. Algunos de los riesgos incluyen daños causados por objetos que abundan en el hostil espacio exterior (meteoritos, basura espacial, etc) y que pueden colisionar con el artefacto, temperaturas extremas y radiación electromagnética de alta energía (por lo general proveniente del Sol durante períodos de tormentas eléctricas). Dado que por lo general no es posible (o económicamente viable) la reparación de un satélite una vez que se ha puesto en órbita, este tipo de cobertura se considera una garantía de la póliza.
     
  • Seguro contra terceros: Independientemente del país de origen del satélite, algunos gobiernos de países (como Estados Unidos) donde se encuentran las plataformas de lanzamiento (ya que no todos los países que fabrican satélites cuentan con dichas plataformas en su propio territorio), exigen una póliza de seguro contra terceros para el mismo estado en cuestión, en caso de daños causados durante la etapa de transporte hasta la plataforma, testeos, lanzamiento y usualmente hasta 90 días después del lanzamiento.
     
  • Seguro contra pérdida de ganancias económicas: A pesar de existir este tipo de póliza, en general no son comprados por las empresas o estados responsables de las misiones satelitales.

 

Qué es AMSAT

AMSAT (Radio Amateur Satellite Corporation) es una organización sin fines de lucro de radioaficionados a nivel mundial que fabrica sus propios satélites. Los radioaficionados miembros de AMSAT han participado -y aún participan- en el desarrollo y ensamblaje de más de 40 satélites hasta la fecha, control desde tierra de los satélites en órbita, conversaciones y escuchas mediante el uso de receptores y transmisores de radio.

Las señales de satélites AMSAT pueden ser captadas por lo general por receptores de onda corta. Por ejemplo, los radioaficionados utilizan estos satélites para intercomunicarse en casos de desastres naturales cuando las líneas telefónicas y teléfonos celulares dejan de funcionar o las redes se encuentran saturadas.

Los satélites construidos por AMSAT suelen colocarse en órbita casi como un favor o aventón en espacios libres del compartimiento de cargas en cohetes de misiones oficiales. El primer satélite AMSAT puesto en órbita se llamó OSCAR (Orbiting Satellite Carrying Amateur Radio - Satélite Orbitante Portador de Ondas de Radio) en 1961. Muchos de los satélites AMSAT cuentan con capacidades de transmisión de datos, voces e imágenes.

El sitio Web de AMSAT ofrece la descarga gratuita de programas para el monitores y seguimiento de satélites, así como la recepción de datos enviados por los mismos.
 

Que es AMSAT
Satélite del Sistema de Radioaficionados AMSAT

 
Qué es la basura espacial

La basura espacial en órbita proviene de distintas fuentes que la origina:

  • Cohetes que han explotado, siendo estos los mayores causantes de desechos espaciales que orbitan alrededor de nuestro planeta.
  • Herramientas u objetos que se escapan de las manos de astronautas trabajando en la reparación de artefactos (como satélites), o construcción o ensamblaje de naves (como la Estación Espacial Internacional). Por ejemplo mientras un astronauta está trabajando fuera de la nave que lo transporta, y se le escapa una herramienta de la mano, la misma se pierde para siempre, ya que comienza a orbitar a una velocidad de 10 kilómetros por segundo (36.000 km/h). A tal velocidad una herramienta perdida (como una llave inglesa), puede llegar a ser desastrosa para una nave tripulada con la cual colisiona. Y cuanto mayor sea la nave, mayor es el blanco de colisión para un objeto "basura" orbitando, por lo que las naves grandes tienen mayor riesgo de ser golpeadas.
  • Elementos u objetos desvinculados o desenganchados de vehículos o satélites, como antenas desprendidas, lentes de cámara, celdas solares, y otras partes de artefactos orbitando.
  • Satélites no operativos, propulsores de cohetes extintos que se separan en la etapa de lanzamiento de naves espaciales. 

Según la Agencia Espacial Europea hay más de 7500 desechos de más de 10 centímetros de ancho y según la NASA más de 22.000 del tamaño de hasta una bola de softball, más de 500.000 del tamaño mayor a una canica y aproximadamente 100 millones de pequeños fragmentos de tamaño menor a un milímetro.

La basura espacial es una de las razones por las que los transbordadores espaciales orbitaban usualmente con sus ventanas en la parte trasera de la nave, protegiendo en cierto grado haciendo esto a los astronautas de a bordo.

 
La NASA puso en órbita en 1984 un satélite especial llamado Long Duration Exposure Facility (Instalación Expuesta de Larga Duración) o LDEF, para estudiar los efectos a largo plazo de estar expuesto a colisiones de basura espacial. Luego de un período de tiempo el LDEF fue traído de vuelta a Tierra en 1990 con un transbordador espacial para ser investigado, luego de pasar 2076 días en órbita.

Hay varios proyectos para comenzar a limpiar el espacio circundante de nuestro planeta, ya que mucha de esta basura, aunque eventualmente terminará reingresando a nuestra atmósfera, incinerándose y desintegrándose, esto sucederá dentro de mucho tiempo. Por otra parte las nuevas misiones espaciales, con cohetes desprendidos durante momentos de lanzamiento, o viejos satélites que se apagan cada año, sin dejar de mencionar colisiones entre los mismo objetos basura que provocan su división en pedazon menores, revitalizan a este campo de basura.

Una de las propuestas es la creación de misiones especiales que quiten de órbita cada año cinco satélites no operativos por el próximo siglo. Otra es la de la regla de los 25 años, que recomienda a las agencias espaciales de distintos países la puesta en órbita de satélites que no superarán los 25 años de vida en órbita luego del cese de sus operaciones, reingresando solos y desintegrándose una vez dentro de la atmósfera. Según un estudio de la NASA estas medidas pueden mitigar bastante el problema del medio ambiente espacial circundante.

Otras medidas más radicales hablan de reutilizar muchos de estos elementos orbitantes reciclándolos para la fabricación de nuevos satélites dispositivos y vehículos espaciales. También se habla de satélites recolectores de basura espacial que luego reingresarán a la Tierra terminando desintegrados una vez dentro de la atmósfera como sucede con la mayoría de los meteoritos y objetos que ingresan a la misma.

Sea como fuere, el tema de la contaminación o basura espacial generada por el ser humano no es menor y antes de que cause problemas de mayor gravedad, es necesario solucionarlo comenzando a poner en práctica algunas de las propuestas mencionadas.
 
 

Cómo funciona el sistema GPS

 
El Sistema de posicionamiento Global (Global Positioning System - GPS) es un sistema de navegación que provee información acerca de la ubicación geográfica en la que se encuentra un receptor de señales enviadas desde un satélite GPS. Para que eso ocurra debe encontrarse en alguna parte del planeta con acceso libre (sin obstrucciones intermedias) en línea recta a cuatro satélites GPS o más.

El sistema GPS funciona de la siguiente manera, un receptor recibe señales de onda de radio provenientes de cuatro o más satélites; cada señal contiene información acerca del momento en que fue transmitida desde el satélite y la posición en que se encontraba dicho satélite al momento de ser enviada la señal.

Como toda onda electromagnética, dichas señales viajan a la velocidad de la luz (casi 300.000 kilómetros por segundo). Lo que hace el receptor por lo tanto es calcular su posición comparando las distancias en línea recta hasta cada uno de los satélites (restando al momento de recepción de la señal el momento de envío de la señal desde el satélite, lo cual le permite saber al dispositivo el tiempo en milisegundos que tardó en llegar la señal desde el satélite. Si se le multiplica a la velocidad de la luz, que es siempre la misma, la cantidad de tiempo que tardó en llegar la señal, el resultado es la distancia en línea recta que hay desde el receptor hasta el satélite).

Como cada señal incluye también información acerca de la posición de cada satélite al momento de enviarse las señales, se compara cada posición de los satélites y las distancias a los mismos; formando lo que serían unas esferas imaginarias sobre cuya superficie se encuentra el receptor, siendo la intersección de ellos exactamente la localización del dispositivo GPS. Para realizar estos cálculos el receptor cuenta con un pequeño chip (circuito integrado o procesador), que hace unas operaciones matemáticas llamadas de "trilateracion", que aprovechando la geometría de círculos y triángulos puede determinar la posición relativa de cualquier cosa.

Para graficarlo mejor, imaginate que te encuentras en alguna zona rural del mundo, pero no sabes dónde; por lo que le preguntas a una persona que pasa por ahí acerca de tu ubicación y la persona te responde "a 40 kilómetros de la Ciudad A". Esto no ayuda demasiado ya que con eso no nos alcanza para saber nuestra ubicación, ya que podrías encontrarte en cualquier punto de un círculo imaginario alrededor de la Ciudad A (se forma un círculo de radio de 40 kilómetros).

Luego si le preguntas a una segunda persona que también pasa por ahí acerca de tu ubicación y esta te responde que "te encuentras a 35 kilómetros de la Ciudad B". Por lo que podrías estar en cualquier punto de un círculo imaginario alrededor de la Ciudad B, pero si la combinas con la información anterior de la distancia a la Ciudad A; obtendrás dos círculos que se intersectan en dos puntos. Así sabrás que estarás en uno de esos dos puntos, ¿pero en cuál?

Entonces le preguntas a una tercera persona que pasa por ahí (es impresionante la cantidad de gente que pasa por este lugar), acerca de tu ubicación, y te responde que "te encuentras a 48 kilómetros de la Ciudad C". Por lo que podrías estar en cualquier punto de un círculo imaginario alrededor de la Ciudad C. Pero si lo combinas con los dos datos anteriores (las distancias a la Ciudad A y Ciudad B) verás que este tercer círculo se intersecta con uno de los dos puntos en los que se intersectan los otros dos círculos. De esta manera sabrás en que posición exacta te encuentras.

Sin embargo esto ocurre en un mundo 2D, en el que nos encontramos sobre un plano, pero la Tierra es una esfera algo ovalada, y los satélites de GPS que orbitan alrededor del planeta se encuentran en un determinado momento en distintos puntos del espacio 3D. La idea es la misma, sólo que en este caso en lugar de tratarse de tres círculos que se intersectan en un punto del plano, son cuatro esferas (con centros en cada uno de los cuatro satélites) cuyas superficies se intersectan entre sí, dando como resultado un punto en común en el espacio para las cuatro esferas.

En el caso de un receptor GPS que se encuentra en un determinado punto de la Tierra, a una distancia de 25.000 kilómetros de un satélite A, formando una esfera imaginaria en cuya superficie se encuentra el receptor GPS, pero todavía no sabemos en qué punto de dicha esfera se encuentra.

Si tomamos la distancia a un segundo satélite B ubicado a 30.000 kilómetros de distancia, se obtendrá una segunda esfera con radio de 30.000 kilómetros, que se intersecta con la primera esfera formando un círculo perfecto. Por lo que la posición del receptor GPS estará en un punto cualquiera de la circunferencia que se forma en la intersección de dichas esferas.

Tomando un tercer satélite C ubicado a 32.000 kilómetros, se obtendrá una tercera esfera imaginaria de radio de 32.000 kilómetros en cuya superficie se encuentra -al igual que en los casos anteriores- el receptor GPS y en el centro el satélite. Dicha esfera se intersecta con las otras dos esferas anteriores en dos puntos del círculo que se forma en la intersección de dichas dos esferas.

Si tomamos un cuarto satélite, podremos encontrar en cuál de esos dos puntos está posicionado el receptor GPS. El cuarto satélite D, estará a una distancia de 30.000 kilómetros, por lo que se forma una esfera de radio de 30.000 kilómetros en cuya superficie está el receptor. Dicha esfera se intersecta en uno de los dos puntos que quedaron del paso anterior. De esta manera lograremos conseguir la posición exacta del receptor GPS.

Que es la trilateracion
Qué es la trilateración - Cliquear para ver en grande


Los satélites de GPS orbitan a una altura de aproximadamente 20.200 kilómetros (en órbita terrestre media), provocando que completen un giro completo alrededor del planeta en 11 horas y 58 minutos, realizando por lo tanto dos vueltas completas en 23 horas y 56 minutos (a eso se le denomina un día sidéreo, o sea el lapso transcurrido entre dos pasos sucesivos del Primer punto de Aries por el mismo punto del cielo. El día sidéreo es unos 4 minutos más corto que el día solar medio que equivale a 24 horas).

Los satélites GPS forman una constelación (conjunto) de 32 satélites (hacia diciembre de 2012), que están colocados en órbitas que logran que desde cualquier punto del planeta siempre se puedan "ver" en línea recta por lo menos seis satélites en un momento determinado. De los 32 satélites, 24 son necesarios para el funcionamiento del sistema, colocando 6 órbitas de 4 satélites en cada una. Los ocho satélites adicionales sirven para datos complementarios que entregan mayor precisión a los cálculos de posicionamiento realizados por el receptor GPS.

Cada una de estas 6 órbitas se encuentran separadas por 60° (dando entre las seis 360°), y los cuatro satélites de cada una no se encuentran separados entre sí por ángulos iguales de 90° sino que por ángulos de 30°, 105°, 120°, y 105° (si sumas los cuatro ángulos verás que te da un total de 360°, o sea una circunferencia u órbita completa). Mediante esta configuración se ha logrado que en un punto cualquiera del planeta siempre se puedan recibir las señales de por lo menos seis satélites.

Pero con los 8 satélites adicionales que aumentan el número de unidades satelitales de 24 a 32, se puede lograr que en un determinado momento desde cualquier punto del planeta se puedan recibir señales desde 7, 8, 9 o incluso 10 satélites simultáneamente, garantizando así por lejos que se cubre el mínimo de cuatro satélites necesarios para ubicar la posición de un receptor GPS y que nunca un punto cualquiera de la Tierra estará cubierto por menos de cuatro satélites. Los satélites adicionales a los cuatro necesarios sirven para confirmar redundantemente la precisión de los cálculos de posicionamiento.

El proyecto del sistema GPS fue desarrollado en 1973 por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos de América para superar las limitaciones de los sistemas de navegación utilizados hasta ese entonces. Sus inventores son Bradford Parkinson, Roger L. Easton e Ivan A. Getting. Los satélites llevan el nombre de NAVSTAR (Navigation System Using Timing and Ranging - Sistema de Navegación que Utiliza Tiempo y Distancia).

Rockwell International fue la empresa estadounidense concesionaria para la fabricación del primer bloque de satélites (Bloque I), siendo el primero (NAVSTAR 1) lanzado en 1978 desde la Base Aérea Vandemberg en California. En esta primera etapa se desarrollaron 11 satélites, de los cuales diez se lanzaron exitosamente y uno falló (el NAVSTAR 7). El último satélite de este primer bloque, se lanzó el 9 de octubre de 1985. El último satélite del Bloque I no fue sacado de servicio hasta el 18 de noviembre de 1995, superando por mucho sus cinco años de vida útil pronosticada.

En 1983, luego de que un avión interceptor militar soviético derribó a un avión de pasajeros de Korean Airlines que entró en espacio aéreo prohibido por errores del sistema de navegación, dejando un saldo de 269 personas muertas que iban a bordo; propició que el Presidente de Estados Unidos de América, Ronald Reagan; anunciara que el sistema GPS sería puesto a disposición de la población civil del mundo una vez completa la colocación de los 24 satélites necesarios para su total funcionamiento en todas partes del planeta.

Entre el 14 de febrero de 1989 y el 1 de octubre de 1990 se lanzaron los nueve satélites del Bloque II, que formaban un conjunto más moderno y de mayor potencia. Fueron construidos también por Rockwell International y el último de ellos dejó de operar el 15 de marzo de 2007, superando por muchos años su expectativa de vida útil pronosticada en 7 años y medio.

Durante todo ese tiempo el sistema GPS solamente estaba disponible en determinadas zonas y no durante todo el día, ya que el mínimo necesario de cuatro satélites "visibles" desde un punto cualquiera en todo momento no se cubría por el hecho de haber menos de 24 satélites de GPS orbitando. Recién en diciembre de 1993 obtuvo total capacidad operacional cuando se logró la constelación de 24 satélites necesarios orbitando en configuración o formación como la que ya se explicó hace unos párrafos.

En 1996, reconociendo la importancia que tendría el uso del sistema GPS para actividades civiles, el Presidente de Estados Unidos de América, Bill Clinton, abrió completamente al público el sistema, siendo de doble uso, tanto militar como civil.

Entre 1990 y 1997 se lanzaron 19 satélites NAVSTAR del bloque IIA (de los cuales ya hacia 2013 más de la mitad se han apagado) que fueron construidos por la empresa estadounidense Lockheed Martin. Entre 1997 y 2004 se lanzaron 12 satélites NAVSTAR (Bloque IIR), también construidos por Lockheed Martin, para mantener vivo el sistema GPS y cubrir a los satélites más viejos que quedaron inoperativos, de ahí el nombre del Bloque IIR, siendo la R por "replenishment" (reabastecimiento). Entre 2005 y 2009 se lanzaron 8 satélites nuevos de mayor potencia dando nombre a este conjunto como Bloque IIR-M; también fueron construidos por Lockheed Martin y hacia 2013 quedaban operativos siete satélites de esta tanda. A partir de 2010 comenzó una nueva etapa de construcción y lanzamiento de satélites, llamada Bloque IIF, cuya construcción quedó a cargo de la empresa estadounidense de tecnología aeroespacial Boeing; en total serían 13 satélites de los cuales hacia junio de 2013 se habían lanzado cuatro.

En la actualidad se encuentran en desarrollo el bloque de satélites IIIA diseñados por Lockheed Martin y que comenzarán a lanzarse a partir de 2014. Dicha camada contará con satélites de mayor potencia y vida útil de más de 10 años asegurada.

Hacia 2013 habían 32 satélites NAVSTAR operativos orbitando.

Por su parte otros gobiernos están desarrollando sistemas de navegación satelitales similares, como por ejemplo el GLONASS de Rusia, que comenzó a funcionar en 1982 y completó la constelación de 24 satélites en 1995; aunque a diferencia del sistema GPS, tuvo pocas reposiciones quedando durante un largo período con menos de los 24 satélites necesarios para cubrir todo el mundo en todo momento. Durante los primeros años del siglo XXI, bajo la presidencia de Vladimir Putin, el recupero de la constelación completa se volvió una prioridad, convirtiéndose en el programa más costoso de la Agencia Espacial Federal Rusa y consumiendo un tercio del total de su presupuesto. Así, en 2010 el sistema de navegación GLONASS logró cubrir totalmente el territorio ruso y para octubre del 2011 se recuperó el total de 24 satélites de la constelación necesarios, permitiendo nuevamente una total cobertura global.

Mientras tanto la Unión Europea está desarrollando su propia constelación de satélites de navegación, llamada Galileo. Dicho sistema sería útil en caso de conflictos bélicos durante los cuales los sistemas GPS de Estados Unidos y GLONASS de Rusia podrían ser deshabilitados para el uso civil por motivos de seguridad, quedando así Europa sin un sistema propio e independiente de navegación. Dicho proyecto tiene un costo de 5000 millones de Euros y comenzaría a operar a partir de 2014 llegando a tener cobertura total hacia 2019.

Mientras tanto la República Popular China cuenta con una pequeña constelación de tres satélites de navegación -más bien experimental- llamada Beidou y que cubre gran parte de China. Paralelamente se encuentra en pleno desarrollo otro sistema de navegación china, llamado COMPASS (o Beidou-2) que con 10 satélites en operación cubre China, partes de Asia y de la zona del Pacífico. Se espera que para 2020 tenga cobertura total una vez se haya superado el límite necesario de 24 satélites.

Es de notar que las grandes potencias, quieren desarrollar sus propios sistemas de navegación para ser totalmente independientes de Estados Unidos, que en caso de problemas diplomáticos podría bloquearles el acceso a su sistema GPS. Muchos gobiernos se han dado cuenta que aquellos países que tengan mayor dominio del espacio, con su propia tecnología, marcarán la diferencia y de alguna manera contarán con grandes ventajas sobre aquellos que no tengan acceso al mismo.   

Constelación de satélites GPS
Constelación de satélites GPS

 
Qué son los satelites Iridium

 
La contelación satelital Iridium fue diseñada y apoyada financieramente por la empresa Motorola y está compuesta por 66 satélites, ubicados en 6 órbitas bajas a una altura aproximada de 780 kilómetros, cada órbita cuenta con 11 satélites equidistantes entre sí y dichas órbitas de tipo polar (o sea que van de polo a polo, o sea en dirección norte-sur-norte) a su vez se encuentran separadas por ángulos de 30° entre sí. Cada satélite completa una vuelta completa alrededor de la Tierra en unos 100 minutos. Las órbitas son casi circulares con una pequeña excentricidad1 de 0,0002939.

Dada esta configuración descrita en el párrafo anterior, el sistema Iridium tiene cobertura global en todo momento.

El objetivo de la constelación de satélites Iridium es la de brindar servicios de telecomunicaciones a todas partes del planeta en todo momento (Servicios Satelitales Móviles o SSM), por lo que si se cuenta con los servicios de la empresa administradora del sistema de satélites en cuestión, se puede comunicar desde cualquier parte del planeta -ya sea zona urbana, rural o totalmente inhabitada- a cualquier otra parte.
A través de este sistema de satélites se pueden establecer comunicaciones de voz y datos utilizando dispositivos portátiles especiales que se entregan a cada cliente. Su mayor utilidad se da en zonas donde no hay cobertura de telefonía fija o celular.

Los primeros satélites del sistema comenzaron a lanzarse a principios de los años '90 y recién en 1998 se completó la colocación de satélite número 66 logrando así el alcance global esperado.

Sin embargo para solventar los grandes costos de inversión para concretar este proyecto, los precios del servicio fueron muy caros en un principio, con 3.500 dólares por cada dispositivo móvil y 7 dólares por cada minuto de comunicación. Además durante la década que llevó la construcción del sistema Iridium y a puesta en órbita de sus satélites, se desarrolló otro sistema de comunicaciones con alcance global en zonas urbanas, el Sistema Global de Comunicaciones Móviles (Global System for Mobile communications o GSM), de telefonía móvil digital libre de regalías. Con el GSM los clientes pueden conectarse con sus teléfonos móviles -mucho más baratos que los del sistema Iridium- y enviar o recibir e-mails, faxes, navegar por Intenet, enviar y recibir mensajes de texto, SMS, entre otros servicios de comunicación.

Esto provocó que el 13 de agosto de 1999 la empresa Iridium SSC, quebrara financieramente, aunque luego fue comprada por otros inversores privados (siendo una ganga ya que a pesar que todos los activos tenían un valor de 6000 millones de dólares la compraron por unos 25 millones de dólares) lo cual la mantuvo con vida, y siendo hoy utilizada principalmente por empresas o instituciones que realizan tareas en zonas de baja o nula densidad poblacional, donde la señal de télefonos celulares es más tenue. Por ejemplo empresas petroleras o mineras en yacimientos, militares o equipos de rescate para emergencias, organismos de seguridad, entre otros.

A partir de los sucesos del 11 de septiembre 2001, las fuerzas de seguridad de Estados Unidos de América comenzaron a utilizar preferentemente para sus comunicaciones satelitales de voz móviles al sistema Iridium.

Otra carencia del sistema Iridium es su incapacidad de transmitir datos de alta velocidad, siendo las mismas de 2,4 kilobits por segundo y un sistema de conexión a Internet de 10 kilobits por segundo (100 veces menos que un servicio de conexión a Internet de 1 Megabit por segundo -el cual hoy es considerado lento- o 1000 veces más lento que un servicio de 10 Megabits por segundo). Uno de los motivos de eso es que el sistema de comunicaciones Iridium fue diseñado principalmente para comunicaciones de voz, siendo en el caso de conexiones a Internet solamente útil para envío y recepción de e-mails en formato de texto.

Hacia 2013 el precio del teléfono satelital Iridium 9555 era de unos 1100 dólares, y el minuto de la llamada puede oscilar entre los 0,75 y los 2 dólares. Aunque existen tarjetas de 500 minutos con validez de un año que cuestan entre 600 y 750 dólares y permiten hacer llamadas a cualquier parte del planeta, otras tarjetas de 75 minutos pueden costar hasta 175 dólares, mientras que para los que lo necesiten existen tarjetas de 5000 minutos de llamadas por un precio de aproximadamente 4000 dólares.

Por ejemplo el costo para llamar a cualquier teléfono fijo del planeta es de 1 dólar el minuto, mientras que para llamar a otros clientes con teléfonos satelitales del servicio Iridium el valor del minuto de llamada es de unos 0,75 dólares (75 centavos). El envío de casa SMS de 0,33 dólares (33 centavos).

En 2009 Iridium lanzó un servicio de comunicaciones de voz y datos llamado OpenPort, especial para buques marítimos. El mismo se utiliza principalmente para llamadas y envío de e-mails desde, hacia y entre barcos de flotas mercantes, del ejército, pesqueros y yates privados. Este servicio permite el envío de datos hasta 128 kilobits por segundo con cobertura mundia. El costo de cada dispositivo móvil OpenPort es de unos 5.500 dólares y el de cada comunicación de 5 dólares por megabyte enviado (no se cobra por minuto sino por megabytes enviados).

Hacia diciembre de 2011 la empresa contaba con unos 525.000 suscriptores en todo el mundo.

El 10 de febreo de 2009, el satélite Iridium 33, colisionó con un satélite ruso retirado de servicio Kosmos 2251, a unos 780 kilómetros por encima de Siberia, Rusia, dando como resultado la destrucción de ambos artefactos y la generación de dos grandes nubes de basura espacial.

El nombre Iridium proviene del elemento químico Iridio el cual tiene número atómico 77 en la tabla periódica de elementos químicos. La razón de eso es que originalmente el proyecto planeaba armar una constelación de 77 satélites.

1- (La excentricidad es la medida que indica si se trata de un círculo perfecto o más bien alargado en uno de sus ejes dando una forma elíptica. La excentricidad tiene valores entre 0 y 1, siendo los valores cercanos a 0 más circulares y los cercanos a 1 más elípticos).


CONTINÚA EN QUÉ SON LOS SATÉLITES Y CÓMO FUNCIONAN - PARTE 3 >>


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