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Satélites artificiales

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Presentación del tema: "Satélites artificiales"— Transcripción de la presentación:

1 Satélites artificiales
Cátedra José Celestino Mutis Universidad Nacional de Colombia J. Gregorio Portilla Observatorio Astronómico Nacional

2 Antes del 4 de octubre de 1957…

3 km

4 Mecánica celeste Isaac Newton (1687)

5 Línea recta Elipse Parábola Hipérbola

6 ¿Cómo colocar una luna artificial?
¿Cómo hacer que un cuerpo escape de la Tierra?

7 Consideremos dos cuerpos
Tierra

8 Newton demostró que cuerpos esféricos se comportan como si toda la masa estuviera concentrada en su centro Tierra

9 Velocidad inicial cero
La trayectoria es una línea recta Tierra

10 Tierra Velocidad inicial distinta de cero pero va en la
dirección de la línea vertical La trayectoria es de nuevo una línea recta Tierra

11 La trayectoria es un óvalo
Si la velocidad inicial no es cero pero tiene una componente tangencial La trayectoria es un óvalo Tierra

12 En la vida real, el cuerpo
lanzado choca con la superficie terrestre Tierra

13 Tierra Vamos a aumentar la velocidad de lanzamiento
El objeto está cayendo y finalmente choca con la superficie Tierra

14 Sigamos aumentando la velocidad…
Tierra

15 Sigamos aumentando la velocidad…
El objeto queda perpetuamente dotado de movimiento Hay una velocidad mínima para la cual el objeto queda en órbita

16 Sigamos aumentando la velocidad…

17 Sigamos aumentando la velocidad…
El objeto escapa… Hay una velocidad mínima para la cual el objeto escapa (parábola)

18 Velocidad orbital V=8000 m = 8 km/s G=6.67X10-11 (MKS) M=6X1024 kg
R=6’ m h = 8850 m Esta es una velocidad enorme!!! V=8000 m = 8 km/s

19 Velocidad de escape G=6.67X10-11 (MKS) M=6X1024 kg R=6’400.000 m
h = 8850 m V=11300 m = 11.3 km/s Y esta con más veras

20 Plaza de Bolívar 8 kilómetros en 1 segundo Aeropuerto El Dorado

21 Comparación de velocidades
150 km/h =0.041 km/s 800 m/s =0.8 km/s 3.3 mach =0.98 km/s 3-4 km/s

22 Y, entonces, ¿cómo lograr velocidades
del orden de 8-11 km/s?

23 Acción-reacción Aire La velocidad del globo depende de:
La velocidad de salida del aire La cantidad de gas que hay originalmente

24 Cohete Carga útil Gases Calientes Velocidad de los gases: 2-3 km/s
La masa original del cohete es varias veces la masa de la carga útil

25 Pero, ¿siempre es necesario usar un cohete
para colocar un satélite en cualquier parte del sistema solar? No necesariamente, pues todo depende del objeto en el que se quiera colocar un satélite

26 Examinemos el asunto para Fobos (satélite de Marte)
M = 1 X 1016 kg R = 10 km h = 2 m Hasta con la fuerza de un niño es posible colocar un satélite v = 8 m/s

27 Fase propulsada… Inyección

28 Trayectoria balística

29

30 Fase balística Inyección Tierra Fase propulsada

31 Para lograr en la práctica velocidades orbitales se necesitan
cohetes multietapas Carga útil 1 etapa 2 etapa 3 etapa

32

33 Primer misil balístico
intercontinental

34 El 4 de octubre de 1957 quedaron en realidad tres objetos en órbita terrestre
Cono protector Sputnik Cohete R7

35 Órbita del Sputnik I 950 km 228 km

36 Han existido más de 6000 lanzamientos
(EEUU, Rusia, Japón, China, Francia, India, Israel, Australia, Reino unido) Para marzo del 2009, existían 900 satélites operacionales junto con residuos espaciales rastreados (> 10 cm) con posiblemente trozos no rastreables ( cm)

37 Las órbitas de los satélites no son elipses perfectas Existencia de varias fuerzas: Atracción del Sol y la Luna No esfericidad de la tierra Presencia de una atmósfera Presión de la luz

38 La Luna y el Sol afectan la trayectoria de un satélite
km Tierra km Luna

39 La fuerza que más afecta la trayectoria elíptica
de un satélite es el debido a la forma irregular de la misma Tierra

40 La atmósfera terrestre ejerce una fuerza de resistencia que afecta el movimiento de los satélites de
baja altura

41 Caída en espiral de un satélite a baja altura
Interacción de un satélite artificial con las capas altas de la atmósfera Caída en espiral de un satélite a baja altura

42 Variación de la altura de la Estación Espacial Internacional

43 Casi siempre los satélites de
baja altura se queman y desaparecen en las capas altas de la atmósfera

44 Algunos objetos en su reentrada no se queman totalmente
y logran llegar hasta la superficie de la Tierra

45 Presión de radiación SOL Tierra

46 Examinemos rápidamente los tipos de
órbitas características de los satélites

47 Tierra No es posible colocar un satélite a 10 km 20 km 50 km 100 km
A esa altura hay muchas moléculas de aire A 10 km/s se quema completamente por la fricción 20 km 50 km 100 km 150 km

48 Satélites de baja altura
Altura (km) Vel (km/s) Periodo (min) 6300 km Espionaje Meteorológicos Telescopios Estaciones espaciales Telefonía Búsqueda de recursos

49 Satélites de altura intermedia
Altura (km) Vel (km/s) Periodo m h Telefonía Navegación

50 Satélites de órbita geoestacionaria
Altura (km) Vel (km/s) Periodo h Comunicaciones Meteorológicos Alerta temprana Órbita Molniya

51 Órbita lunar Altura (km) Vel. (Km/s) Periodo d

52 Examinemos las ventajas se se sacan
de colocar uno o varios objetos girando incesamente varios centenares o miles de kilómetros sobre la superficie de la Tierra

53 Problema de las telecomunicaciones
Luna Tierra

54 Un satélite de baja altura tiene un periodo orbital muy corto (90 min)

55 Satélites geoestacionarios
35800 km Situado a esa altura, con órbita circular y sobre el ecuador terrestre el satélite aparece para alguien en la Tierra como un punto fijo en el cielo

56 Las antenas parabólicas apuntan a satélites geoestacionarios
Televisión Satelital (Direct TV)

57 Satélites de reconocimiento
Tierra Geoestacionario

58 Pueden identificar objetos con tamaños hasta de 10 cm
Electro-ópticos Térmicos (ir) Radar

59 Satélites meteorológicos

60 Global positioning system (GPS)
Satélites de navegación Global positioning system (GPS)

61 Recursos naturales

62 de marihuana (zona negra)…
Fotografía de un campo de marihuana (zona negra)… en Estados Unidos

63 66 satélites en órbita baja en 8 planos a una altura de 800 km
Telefonía global 66 satélites en órbita baja en 8 planos a una altura de 800 km Iridium

64 Exploración del espacio
El ojo humano sólo es sensible a una pequeña parte del llamado espectro electromagnético

65 La atmósfera bloquea gran parte del espectro

66 Cygnus X-1 Explosiones de rayos gamma (23 enero 1999)
Detección de agua en el exoplaneta HD189733b

67 Satélites para la exploración del espacio
Estrellas muy próximas * * Los astros “centellean” Atmósfera terrestre Dificultad en alcanzar los poderes de resolución teóricos de telescopios *

68 Telescopio Espacial Hubble Satélite de baja altura
cuyas fotografías son de muy alta resolución No es el telescopio más grande del mundo, pero tiene la ventaja de que está por encima de la atmósfera

69 Los satélites de baja altura se pueden ver
a simple vista Hay que especificar las coordenadas terrestes del observador así como su Huso Horario

70 Los satélites llevan 53 años y han cambiado nuestra
forma de vida y la manera como vemos al mundo y al Universo

71 Muchas gracias!!!

72 Fase balística Inyección Tierra Fase propulsada

73 Para lograr en la práctica velocidades orbitales se necesitan
cohetes multietapas Carga útil 1 etapa 2 etapa 3 etapa

74

75

76 Newton demostró que cuerpos esféricos se comportan como si toda la masa estuviera concentrada en su centro Tierra


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