El documento describe diferentes tipos de órbitas satelitales, incluyendo las órbitas geoestacionarias, de media altura, baja altura y muy elípticas. Explica las leyes de Kepler y Newton que rigen el movimiento orbital, y proporciona detalles sobre satélites como los del sistema GPS y cómo se usan satélites de comunicaciones para integrar señales de navegación.

1. FISICA I TRABAJO PRACTICO Nº 4 MOVIENTO CIRCULAR Estudiante: Victoria Ansaldo Vedia Carrera Ing. petrolera Docente: Edison Coímbra Santa Cruz – Bolivia

2. Nuestro satélite natural 1.- El movimiento circular de la luna La Luna La Luna es el cuerpo más cercano a nuestro planeta, siendo el único satélite natural de la Tierra, acompañándonos en todo nuestro viaje anual alrededor del Sol. No todos los planetas poseen satélites. Mercurio y Venus no tienen ninguno. Sin embargo, la Luna, que es el satélite natural de la Tierra, es bastante más espectacular que el resto. Es muchísimo mayor que los pequeños satélites de Marte y sólo es comparable a los de los planetas más grandes. Descripción básicaLa órbita de la Luna es, en una primera aproximación, una elipse de baja excentricidad 0,054), con una distancia a la Tierra que ronda los 356.000 km en el perigeo y los 406.000 km en el apogeo. La distancia media es de unos 384.402 km, o lo que es lo mismo, 1,3 segundos-luz. El periodo de revolución es de 27,32 días y el sentido del movimiento de oeste a este, es decir, en sentido anti horario visto desde el Norte del sistema solar. El plano de la órbita está ligeramente inclinado respecto a la órbita de la Tierra alrededor del Sol (5° 9' en promedio), por lo que corta a ésta sólo en dos puntos, llamados nodos lunares. El nodo en el que la Luna pasa del sur al norte se denomina nodo ascendente y el contrario se llama nodo descendente.

4. Cuando la Tierra está entre el Sol y la Luna, la parte de la Luna más cercan a la Tierra es la mitad iluminada, se denomina a esta fase Luna Llena.

6. Leyes de Newton – Mecánica orbital La teoría de la mecánica orbital está basada en dos leyes (1687) El periodo orbital T de un satélite que gira alrededor de la Tierra se calcula en base a las Leyes de Newton y la Tercera ley de kepler, resultando la siguiente fórmula:

7. Ángulo de inclinación de las órbitas Es el ángulo entre el plano ecuatorial y el plano de la orbita del satélite al entrar éste en el hemisferio norte. Por tanto, según el plano orbital con respecto al Ecuador, las órbitas de los satélites artificiales pueden clasificarse en:

8. 2.- Calcular o determinar los siguientes datos a) Atura de satélite con respeto ala tierra. a)Altura de satélite con respecto a la tierra: Solución.- La Luna está a 384.000 Km de la Tierra. El radio de la Tierra es 6.378 Km. Aplicando la fórmula, T = 0.01 (384.000 + 6.378)1.5 = 2.439.090 s = 1 mes. b) Periodo de rotación satélite con respecto a la tierra : Ejemplo De acuerdo con las leyes de Kepler, ¿Cuál es el periodo orbital de un satélite que gira en una órbita de aproximadamente 35.786 Km por encima de la Tierra? Solución.- A Aplicando la fórmula, T = 0.01 (35.786 + 6.378)1.5 = 86.579 s = 24 horas (T= 2419200 s)0.01 (35.786 + 6.378)1.5 = 86.579 s = 24 horas+ c)Velocidad de satélite r = radio de la órbita luna =384.400 Km T = 1 mes d) Longitud o perimetro de la orbita d = v . t => d = 999,37 m/s . 2419200 s = 24176759 m

9. Tipos de órbitas De acuerdo a la ruta que sigue el satélite alrededor de la Tierra se definen distintas órbitas. Órbita Geoestacionaria (GEO). Órbita Media (MEO). Órbita Baja (LEO). Órbita muy elíptica (HEO).

10. Órbita geoestacionaria GEO Órbita Geoestacionaria (GEO). Altura de 35.786 km, ubicada sobre el ecuador. Circula con un periodo de rotación de 24 horas, igual que el de la Tierra. Un solo satélite cubre 1/3 de la superficie terrestre. Los GEO; precisan menos satélites para cubrir la totalidad de superficie terrestre. Sin embargo adolecen de un retraso (latencia) de 0.24 segundos, debido a la distancia que debe recorrer la señal desde la tierra al satélite y del satélite a la tierra. Así mismo, los GEO necesitan obtener unas posiciones orbitales específicas alrededor del ecuador para mantenerse lo suficientemente alejados unos de otros (unos 1600 kilómetros o dos grados). La ITU y la FCC (en los Estados Unidos) administran estas posiciones. .

11. Órbita Geoestacionaria (GEO) Posee las mismas propiedades que la geosíncrona, pero debe teneruna inclinación de cero grados respecto al Ecuador y viajar en la mismadirección en la cual rota la tierra. Un satélite geoestacionario aparenta estaren la misma posición relativa a algún punto sobre la superficie de la Tierra,lo que lo hace muy atractivo para las comunicaciones a gran distancia.Así llamada en honor a Arthur C. Clarke, es una órbita geosíncronacircular y ecuatorial, que mantiene su posición relativa respecto a la superficiede la tierra. Una órbita geoestacionaria es sincrónica con la rotación de la Tierra, a 35,900 km. por encima del Ecuador terrestre. PARÁMETROS DE UNA ÓRBITA GEOESTACIONARIA IDEAL Periodo del satélite (T) 23 hrs., 56 min., 4 seg. Radio de la Tierra (r) 6,377 Km. Altitud del satélite (h) 35,779 Km. Radio de la Órbita (d = r+h) 42,157 Km. Inclinación (respecto al ecuador) 0° Velocidad tangencial del satélite (v) 3.074 km./seg.

12. Órbitas Geoestacionarias Los primeros se sitúan sobre el Ecuador en una órbita a 36000 kilómetros de la Tierra. Permanecen siempre en la vertical de un punto determinado acompañando a la Tierra en su movimiento de rotación.

13. .- Órbitas de media altura MEO . Los satélites MEO orbitan entre las 1,000 y 22,300 millas sobre lasuperficie terrestre y no se mantienen estáticos en relación con la rotaciónde la tierra. Son utilizados mayormente en sistemas posicionadoresgeográficos. Hay una huella a una altitud entre 8,000 y 20,000 km. para servicios como telefonía celular y señales GPS (global positioning system). El período orbital de los MEO oscila entre 2 y 12 horas. Algunos de estossatélites tienen órbitas circulares casi perfectas y por eso mantienen unaaltitud y velocidad constantes. Otros tienen órbitas elípticas, donde laaltitud es mucho mayor en el apogeo, que en el perigeo y la velocidad mucho mayor en el perigeo, que en el apogeo, por lo que son másfácilmente accesibles desde éste. Una flota de varios MEO debidamentecoordinados pueden proveer comunicación global y como están más cercade la tierra que los geoestacionarios, sus bases terrestres pueden tener relativamente poco poder y antenas de diámetro más pequeño; a la vez,como están más alto que los LEO, tienen una huella de cobertura mayorsobre la superficie de la tierra; una flota de MEO requerirá menos satélitesque una de LEO para cubrir todo el planeta Satélites de Orbita Media (MEO)Altitud de 9.00 Satélites de Orbita Media (MEO)Altitud de 9.000 a 14.500 Km. De 10 a 15 satélites son necesarios para abarcar toda la Tierra. 0 a 14.500 Km. De 10 a 15 satélites son necesarios para abarcar toda la Tierra. Satélites de Orbita Media (MEO)Altitud de 9.000 a 14.500 Km. De 10 a 15 satélites son necesarios para abarcar toda la Tierra.

14. Órbita Media (MEO). Altura de 8.000 a 20.000 km, describe una órbita elíptica. Su periodo es de 6 horas. Con 3 ó 4 satélites se tiene una cobertura global.

15. Satélites GPS y Glonass Inmersa pretende crear un sistema de navegación (GNSS, Global Navigation Satellite System) totalmente independiente del sistema GPS (EE.UU.) y GLONASS (Rusia), y por tanto, constituiría una alternativa (civil) a ellos. De hecho, el contratista de Inmarsat, ITT, ha señalado que un sistema global de navegación civil espacial puede ser desarrollado por menos de un millardo de dólares, una pequeña cantidad comparada con el coste del sistema GPS (6-10 millardos de dólares). Los pasos a seguir hasta constituir la GNSS son los siguientes: En los satélites Inmarsat-3 se incluye un transpondedor separado que gestiona las señales GPS, aumentando la integrabilidad de este sistema. Lo complementa. Los 12 satélites del proyecto 21 de Inmarsat (Inmarsat-P, ICO) incluirán antenas separadas, transponedoras y relojes atómicos así como otro instrumental necesario para proveer una amplia gama de servicios de navegación, pero no llegará a sustituir al GPS. En un tercer paso, se constituirá la GNSS independiente de GPS. Veamos el primer paso dado por Inmarsat para establecer una GNSS propia a partir de los satélites de Inmarsat 3. Concretamente, la tercera generación de Inmarsat se encarga de la integridad del sistema GPS mediante la técnica GIC (GPS Integrity Channel) , está basada en una red terrena que monitoriza los satélites y transmite a los usuarios los resultados, para lo que el uso de satélites geoestacionarios y los satélites de INMARSAT serán los encargados de llevarla a cabo

16. GPS. ORBITING SATELLITE400 × 250 - 36k - jpg GPS. ORBITING SATELLITE400 × 250 - 36k - jpg Satelite GPS800 × 800 - 246k - gif

17. GPS (satellite)220 × 220 - 14k - jpg system GPS satellites400 × 400 - 21k - jpg Type 2R Satellite398 × 400 - 20k - jpg Type 2R Satellite398 × 400 - 20k - jpg GPS – de 468 × 350 - 266k - png

18. Satélites de Orbita Baja (LEO)Altitud de 725 a 1.450 Km. Son necesarios más de unos 40 satélites para la cobertura total. Los satélites proyectan haces sobre la superficie terrestre que pueden llegar a tener diámetros desde 600 hasta 58.000 Km. Como se observa en la figura, los haces satelitales son divididos en celdas, cuyas frecuencias pueden ser reutilizadas en diferentes celdas no adyacentes, según un patrón conforme al Seamless handover. LEOLas órbitas terrestres de baja altura prometen un ancho de banda extraordinario y una latencia reducida. Existen planes para lanzar enjambres de cientos de satélites que abarcarán todo el planeta. Los LEO orbitan generalmente por debajo de los 5035 kilómetros, y la mayoría de ellos se encuentran mucho más abajo, entre los 600 y los 1600 kilómetros. A tan baja altura, la latencia adquiere valores casi despreciables de unas pocas centésimas de segundo. Tres tipos de LEO manejan diferentes cantidades de ancho de banda. Los LEO pequeños están destinados a aplicaciones de bajo ancho de banda (de decenas a centenares de Kbps), como los buscapersonas, e incluyen a sistemas como Orbcomm. Los grandes LEO pueden manejar buscapersonas, servicios de telefonía móvil y algo de transmisión de datos (de cientos a miles de Kbps). Los LEO de banda ancha (también denominados megaLEO) operan en la franja de los Mbps y entre ellos se encuentran Teledecic, celestre y skybridge.

20. El satélite viaja a gran velocidad, da una vuelta a la tierra en 1.5 a 2horas.

24. Comunicaciones de rescate durante catástrofes naturales, hundimientos...,

25. Servicio para el desarrollo de naciones que no tengan infraestructura de telecomunicaciones, uso personal,... IRIDIUM está enfocado al uso en áreas donde la densidad de tráfico es baja - baja densidad de población, océanos, áreas donde las comunicaciones personales estén emergiendo. En aquellas zonas que registren una alta densidad de tráfico el sistema más eficiente seguirá siendo la telefonía celular terrestre. Motorola tiene la licencia para construir, lanzar y dirigir el sistema Iridium. Descripción del sistema IRIDIUM y su constelación:El sistema IRIDIUM incluye una constelación de 66 satélites, pequeños e inteligentes -en órbita baja- que pueden comunicarse entre si, como en un seste Iridiosma de comunicaciones conmutado digital utilizando el principio de diversidad celular para proporcionar cobertura continua a cualquier punto del planeta que esté a una altitud inferior a 185 km. Cobertura del sistema IRIDIUM

26. FIN GRACIAS