Las órbitas de los satélites de TV

Orbitas bajas:

Entre 200 y 500 km, utilizadas por los transbordadores, los laboratorios espaciales, los satélites para la observación y la fotografía de la Tierra o los destinados a misiones científicas o militares especiales. Este tipo de satélites se denomina de seguimiento, ya que necesitas antenas seguidoras de grandes dimensiones para la recogida de las informaciones.

Orbita heliosíncrona:

Acusadamente elíptica, en un plano casi polar tal que el satélite se presenta sobre la vertical de un punto siempre a la misma hora y en la cara iluminada de la Tierra. Esta órbita puede alcanzar los 800 km. de altitud.

Orbita geoestacionaria:

Permite a los satélites dar la vuelta a la Tierra en 24 horas; dichos satélites permanecen inmóviles encima de una región. Para ello deben cumplir:

  • El plano de la órbita debe de estar situado al nivel del ecuador, con objeto de que el satélite no derive en latitud.
  • La órbita debe ser circular para que la velocidad de satélite sea uniforme.
  • El radio de la órbita debe ser de 42.000 km., es decir, estar a 35.800 km. de la superficie de la Tierra.
  • A primera vista parece lógico situar el satélite en la misma longitud que la del país al que sirve. De esta forma se reduce la distancia entre el satélite y el lugar de recepción.

    Por cobertura de un satélite geoestacionario se entiende como la zona terrestre visible que en este caso el de 17,3o , lo que da 152,7o sobre el ecuador. Este ángulo constituye la cobertura mundial del satélite. Por zona visible se entiende un cono limitado por radios Tierra-satélite con un ángulo superior a 5o por encima del horizonte, de manera que estén suficientemente protegidos frente a las reflexiones procedentes del suelo y se evite además una trayectoria demasiado larga en la atmósfera.
    En la práctica, todos los satélites utilizan antenas direccionales generadoras de haces en pincel que limitan sus radiaciones a la zona de cobertura deseada. De esta forma, se facilita la protección frente a interferencias y se incrementa la ganancia de la antena del satélite. En el caso de los satélites de televisión destinados a cubrir una zona geográfica bien definida, el ángulo de abertura del haz de la antena puede descender hasta 1o, o incluso menos.
    Para colocar un satélite en una órbita geoestacionaria es preciso recurrir a una lanzadera. Gracias a las investigaciones de Hohmann, quien ya en la década de 1929 estudió el problema de situar un cuerpo en órbita. Según sus conclusiones, el método que menos energía consumía para conseguirlo era hacer pasar a este cuerpo por diferentes órbitas, cambiando de unas a otras simplemente por la acción de un impulso que produjese el incremento de velocidad adecuado para alcanzar la órbita deseada.
    Dependiendo de la tecnología empleada en el lanzamiento, el satélite puede pasar por la llamada órbita de aparcamiento si se ha realizado mediante el Sapace Shuttle o si se ha llevado a cabo con otro lanzador, será depositado directamente en la órbita de transferencia. La órbita de aparcamiento es circular y se encuentra situada entre 150 y 300 km. de altura. El tiempo que pasa el satélite en ella es muy pequeño.

    Muchas tecnologías de lanzadores liberan a los satélites de modo que los dejan ya situados en la llamada órbita de transferencia. Se trata de una órbita elíptica, cuyo perigeo coincide con un punto de la de la órbita de aparcamiento y cuyo apogeo está situado en un punto perteneciente a lo que será la órbita geoestacionaria que se pretende alcanzar. El período de la órbita de transferencia es de aproximadamente doce horas.

    En el caso de que el satélite haya sido lanzado por el Space Shuttle se deberá realizar el paso de la órbita de aparcamiento a la de transferencia, lo cual se produce gracias a un incremento de velocidad justamente en el momento en que el satélite situado en la órbita de aparcamiento esté atravesando el plano del Ecuador, par que así tanto el perigeo como el apogeo de la órbita de transferencia queden incluidos en dicho plano. En esta última órbita es cuando cobran importancia las comunicaciones (telemetría, seguimiento y telecomando) entre la estación terrena y el satélite, para realizar las maniobras necesarias y alcanzar con éxito la órbita geoestacionaria.

    El paso de la órbita de transferencia a la geoestacionaria se produce en el momento en que el satélite se encuentra situado en el apogeo de la órbita de transferencia (como sabemos dicho punto está situado en el plano del Ecuador) y no necesariamente en el primero de los pasos por él. Este paso se realizará gracias a un incremento de la velocidad. Como las condiciones una vez alcanzada la órbita geoestacionaria no son ideales habrá que realizar una serie de operaciones posteriores que al final serán las que limitarán la vida útil del satélite debido al gasto de combustible efectuado en dichas correcciones. Las operaciones que hay realizar para dejar al satélite en un posicionamiento óptimo para su funcionamiento son la adquisición y la estabilización. Por adquisición se entiende la secuencia de operaciones que se llevan a cabo hasta que el satélite se ha ubicado en disposición de ser operativo. La estabilización trata de evitar la rotura del equilibrio en que se encuentra un satélite en la órbita geoestacionaria, debida principalmente al impacto de la radiación solar en el satélite y las fuerzas gravitatorias.

    Por último comentar que el análisis de las posiciones relativas del satélite geoestacionario, de la Tierra y del Sol demuestran que en los periodos de equinoccio el satélite pasa por el plano de la eclíptica a medianoche, hora local del meridiano, en la vertical en que se encuentra. La energía eléctrica necesaria para el funcionamiento del satélite es suministrada por células solares. Cuando está en sombra, no recibe alimentación. Los satélites disponen de una batería de acumuladores de Ni-Cd o de Ni-H para asegurar la continuidad de su misión, incluso durante los eclipses de los equinoccios.