Los Satélites Artificiales: Protagonistas de la Semana Mundial del Espacio 2020

La Semana Mundial del Espacio (SME) es una celebración internacional de la ciencia y tecnología con el fin de concientizar sobre las aportaciones de la exploración espacial para la humanidad. Es celebrada y organizada por estudiantes de varias universidades, científicos de las agencias espaciales, entusiastas de la exploración espacial, etcétera. Cada año la SME festeja diferentes acontecimientos o temáticas. En 2020, está dedicado a los satélites artificiales con el lema: Los satélites mejoran la vida, para mostrar los beneficios del funcionamiento de estas naves espaciales y cómo afectan nuestra vida cotidiana. Cuando hablamos por celular para comunicarnos con alguien, o cuando vemos en la televisión el pronóstico del clima para advertir de posibles lluvias, los satélites están ahí para ayudarnos en las actividades que realizamos día con día.

En el contexto sobre los vuelos espaciales, un satélite es un artefacto autónomo colocado en órbita alrededor de la Tierra para cumplir misiones en beneficio de la sociedad. Son llamados satélites artificiales para diferenciarlos de los satélites naturales, como la Luna. La SME conmemora el lanzamiento del primer satélite, el Sputnik 1, el primer objeto enviado al espacio, el día 4 de octubre de 1957. También, celebra la entrada en vigor del Tratado Sobre el Espacio Ultraterrestre, donde se exponen los principios para conducir las decisiones de cada país en la exploración y uso de recursos del espacio, incluyendo la Luna y otros cuerpos celestes (planetas, asteroides), además regular las actividades como el lanzamiento y control de los satélites, el día 10 de octubre de 1967.

Figura 1. Satélite Sputnik 1, primer artefacto hecho por la humanidad en el espacio.

En la SME se llevan a cabo eventos simultáneos con fines educativos para mostrar a la población las contribuciones tecnológicas e impacto del conocimiento generado por los viajes y exploración del espacio exterior en nuestra comunidad. Por lo general, se organizan eventos masivos y públicos como talleres didácticos en parques , ciclos de charlas en auditorios de colegios, entre otros lugares, a través de la divulgación y cobertura de los medios de información. Este año, debido a la pandemia del Covid-19, permanecer en casa el mayor tiempo posible y evitar lugares públicos es vital. Por tanto, el internet tendrá un papel importante en la difusión y realización de los programas de la SME para transmitirse en redes sociales, sitios web, canales de divulgación, etcétera. Con el objetivo de estar a un “clic de distancia” para todos y en cualquier rincón del mundo. ¿Y qué creen? gracias al funcionamiento de los satélites.

Por tanto, derivado de la pandemia valoramos más el uso de los satélites. En comunicaciones, facilitan la cobertura de la telefonía celular y transferencia de datos para búsqueda de información por internet sobre este suceso o hacer videollamadas con familiares y amigos. En la asistencia médica, se consulta a un médico “a distancia” si presentamos algún síntoma del Covid-19. En navegación, el sistema GPS (Sistema de Posicionamiento Global) nos ayuda a localizar la dirección del hospital más cercano o para pedir comida. En la observación de nuestro planeta, sirven a los meteorólogos para pronóstico del clima, ayudan a protección civil en la prevención de catástrofes naturales como huracanes, otorga conocimiento a los agricultores para saber dónde y cuándo cultivar los alimentos.

Figura 2. Imagen promocional de la SME 2020: “Los Satélites Mejoran la Vida”.

Un cohete transporta el satélite al espacio y cuando alcanza la ubicación y altitud específica se coloca el artefacto en su órbita. Los satélites orbitan porque cuentan con una ingeniería precisa en control y programación para mantener velocidades óptimas y vencer la gravedad. Además, llevan suministro de combustible utilizado como propulsor para cambiar la altitud de órbita y/o evitar impacto con otros. El Tratado mencionado manifiesta la responsabilidad de cada nación en gestionar los lanzamientos y operación de sus satélites para evitar interferencias de comunicaciones y prevenir colisiones. Por esta razón, los ingenieros monitorean a estas naves de forma constante desde una estación terrena ubicada en sitios estratégicos del país propietario. Enviando indicaciones y recibiendo información para su uso con base a la misión espacial específica.

Desde el lanzamiento del Sputnik 1 por la Unión Soviética, diversos países han enviado al espacio casi 9000 satélites. A partir de ese momento y hasta ahora, se diseñaron, construyeron, probaron y lanzaron estos objetos para consolidar la industria espacial. Con base a estudios realizados en 2018 por la Oficina de las Naciones Unidas para Asuntos del Espacio Exterior (UNOOSA, por sus siglas en inglés), 5000 satélites están allá afuera. De ellos 1900 operan y el resto es basura espacial. Todos giran alrededor del planeta en órbitas con una altitud entre 100 km y 35000 km.

Figura 3. Representación artística de la liberación de un satélite del cohete.

El Sputnik 1 era una esfera de aluminio con un diámetro de 60 cm y con cuatro antenas de 3m de largo y una masa de 84 kg, quien transmitió una señal que podría traducirse como “beep, beep” (yo la llamo como el primer “Hola” de la humanidad para el cosmos). Pero ahora existen satélites de diferentes tamaños, formas y con diversos propósitos. Por ejemplo, la Estación Espacial Internacional (EEI) con dimensiones de 109m de largo y 51m de ancho, del tamaño de una cancha de fútbol, y una masa de 419,455 kg, recibe astronautas durante varios días para realizar experimentos científicos. El Telescopio Espacial Hubble (TEH) con 13m de largo por 4m de ancho y un peso de 12,000 kg, similar al de un autobús, observa y estudia el universo. E inclusive, se encuentran en otros planetas, como la nave 2001 Mars Oddyssey orbitando Marte enviada por la Administración Nacional Aeronáutica y el Espacio (NASA), con una masa de 725 kg y dimensiones de 2 m de largo, 2.6 m de ancho y 1.7 de alto, realiza cartografía de la distribución de los elementos químicos de su atmósfera y superficie.

Figura 4. De izquierda a derecha, la EEI, el TEH y el 2001 Mars Oddyssey.

En los últimos años, se han desarrollado satélites tan pequeños como una lata o de una caja de zapatos, capaces de realizar múltiples funciones utilizando recursos mínimos a un bajo costo. Uno de ellos fue desarrollado por profesores e investigadores del Instituto Politécnico de California (Cal Poly), quienes decidieron fabricar satélites pequeños. Así expusieron el estándar de los nanosatélites, llamados CubeSats; con una forma de cubo de 10x10cm de lado y una masa de 1 kg. Los precios de las utilidades de los satélites de mayor peso de más de 500 kg cuestan arriba de $100 000 000 USD; desarrollar nanosatélites de menos de 1 kg de peso cuesta hasta $100, 000 USD, una gran diferencia de costos por un mismo beneficio.

México comenzó a ser usuario de los satélites en 1968 para la difusión de los Juegos Olímpicos, transmitidos en televisión por primera vez a color. En 1982, mediante la Secretaría de Comunicaciones y Transporte (SCT) el gobierno adquirió sus primeros satélites: el Morelos I y Morelos II, ambos lanzados en 1985, por cohetes de la NASA. (En la misión del Morelos II viajó el primer astronauta mexicano, Dr. Rodolfo Neri Vela). Con el fin de brindar servicios de comunicación entre zonas rurales y urbanas. Derivado de la adquisición, se construyó el Centro de Control Satelital ubicado en la alcaldía Iztapalapa de la Ciudad De México para su monitoreo. Al finalizar la vida útil de los satélites Morelos, la SCT compró un sistema satelital más avanzado compuesto por los Solidaridad I y Solidaridad II, puestos en órbita en 1993 y 1994, respectivamente por la Agencia Espacial Europea (ESA) para realizar funciones en telecomunicaciones. En 2012, la SCT adquirió dos nuevos satélites para el Sistema Satelital Mexicano (MEXSAT), conformado por el Satélite Morelos III y el Satélite Bicentenario, con el fin de la seguridad del país. Se colocaron en órbita en 2015 por cohetes de la empresa United Launch Alliance (UAL) y la ESA, respectivamente.

Respecto a los nanosatélites, México está a la vanguardia. La Secretaría de la Defensa Nacional (SEDENA) como parte del proyecto “Diseño, construcción y puesta en órbita de un nanosatélite propiedad de la SEDENA” en colaboración con el Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada (CICESE) fabricó y opera el primer nanosatélite mexicano, el Painani-1. Un modelo CubeSat lanzado dentro de un cohete de la empresa Rocket Lab en Nueva Zelanda y puesto en órbita el 28 de junio del 2019. Su objetivo es servir como plataforma de aprendizaje y de investigación para estudiantes de la Universidad del Ejército y Fuerza Aérea Mexicana. Además, el 19 de febrero del 2020 se liberó de forma exitosa el primer nanosatélite CubeSat mexicano en la EEI, el AzTechSat-1. Desarrollado por estudiantes y profesores de la Universidad Popular Autónoma del Estado de Puebla (UPAEP) en colaboración con científicos de la Agencia Espacial Mexicana (AEM) y la NASA. Su objetivo es experimentar la interconexión con otros nanosatélites para envío y descarga de datos sin necesidad de estaciones terrenas.

Figura 5. A la izquierda, ilustración del satélite Morelos I; a la derecha, el nanosatélite AzTechSat-1.

Entonces, ¿cualquiera puede enviar un satélite al espacio? Sí, hoy es posible y más accesible. Estudiantes y profesores de preparatoria o universidad desarrollan sus aparatos y planean sus misiones en colaboración con empresas privadas, centros de investigación y/o el gobierno en beneficio de la educación en la ciencia y tecnología para todos. Con la llegada de los nanosatélites el lanzamiento del equipo es más sencillo, inclusive se han enviado grupos en grandes cantidades conocidos como constelaciones de satélites para proporcionar internet en todo el mundo. Sin embargo, incrementan el tráfico espacial, dificultando las observaciones astronómicas, que aunque son pequeños brillan mucho y opacan la luz de las estrellas. Además favorecen el aumento de la basura espacial al final de su vida útil ocasionando mayor probabilidad de colisión con otros satélites.

En la actualidad las agencias espaciales del mundo, están planeando misiones para reducir y capturar la basura espacial mediante satélites recolectores de basura. En lo que se encuentra una solución, el uso de los satélites ha transformado nuestra manera de vivir y lo seguirá haciendo, pues como dijo el filósofo y médico Albert Schweitzer: “Miro al futuro no con preocupación sino con esperanza“.

Figura 6. Imagen no a escala, de la cantidad de satélites y basura espacial que se encuentra alrededor de la Tierra.

Para más información:

Gómez Fernández Irving Enrique (2018) “Basura Espacial”. Artículo de la edición de la revista Conversus El Espacio Revolucionando Tu Vida por el Instituto Politécnico Nacional. Cd. De México.

Gutiérrez Celso (2018). “Nanosatélites: Tecnología Espacial al Alcance de Todos”. Artículo de la edición de la revista Conversus El Espacio Revolucionando Tu Vida por el Instituto Politécnico Nacional. Cd. De México.

Sitio oficial de internet de la Semana Mundial del Espacio. Enlace: https://www.worldspaceweek.org/

Artículo de la BBC “¿Cuántos satélites hay orbitando la Tierra y cómo es posible que no choquen? Enlace: https://www.bbc.com/mundo/noticias-46408633

Artículo de la Secretaría de Gobernación “¡Hace 35 años, México tenía un satélite por primera vez en la historia!” Enlace: https://www.gob.mx/sct/articulos/hace-35-anos-mexico-tenia-un-satelite-por-primera-vez-en-la-historia?idiom=es

Video en YouTube titulado “Sedena pone en órbita el primer satélite militar hecho en México”. Por el canal Mexicoaeroespacial y defensa, publicado el 12 de abril de 2020. Enlace: https://www.youtube.com/watch?v=savQabL3HI0&t=12s&ab_channel=MexicoaeroespacialyDefensa

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