Desde que la humanidad comenzó a teorizar sobre la naturaleza del espacio y el lugar de nuestro planeta dentro de él, hemos soñado con colocar objetos en el cielo dando vueltas alrededor del planeta, incluso cuando creíamos incorrectamente que era el centro del Universo. Alrededor de 1610, el astrónomo alemán Johannes Kepler utilizó por primera vez el término "satélite", una palabra latina que significa "alguien que escolta o sigue a una persona importante", para describir las lunas que orbitan alrededor de Júpiter.

Las leyes del movimiento de Kepler, junto con las leyes de Newton desarrolladas a finales del siglo XVII, se convertirían en un elemento crucial para colocar satélites en órbita y mantenerlos allí. Antes de que los satélites se convirtieran en una realidad científica, fueron inmortalizados en la ciencia ficción, representados por primera vez en The Brick Moon de Edward Everett Hale en 1869, y diez años más tarde en The Begum's Fortune de Julio Verne.

A principios del siglo XX, los científicos comenzarían a calcular posibles órbitas estables alrededor de la Tierra e incluso comenzarían a diseñar estaciones espaciales que pudieran ocupar dichas órbitas. Otros personajes notables como Arthur C. Clarke también plantarían la semilla de los satélites geoestacionarios que podrían comunicarse alrededor del mundo y transmitir programas de radio o televisión. Finalmente, antes de que comenzara la sexta década del siglo XX, el primer satélite entraría en órbita, marcando el momento en que un sueño científico se hacía realidad.

 ¿QUÉ ES UN SATÉLITE Y CÓMO SE MANTIENEN EN ÓRBITA?

Los satélites pueden ubicarse en diferentes órbitas alrededor de la Tierra dependiendo de cuál sea su función.

Los satélites geoestacionarios (GEO) orbitan la Tierra a una altitud de 22,236 millas y giran al mismo ritmo que el planeta fijado a su ecuador. Los satélites de órbita terrestre baja (LEO), por otro lado, orbitan a una altitud de entre 100 y 620 millas.

Estos satélites tienen un poco más de libertad en su trayectoria alrededor del planeta, pero pueden pasar tiempo sobre áreas desocupadas como desiertos u océanos, por lo que las funciones de comunicación están reservadas para los satélites en órbitas GEO.

Uno de los aspectos clave a la hora de colocar un satélite en el espacio es saber que permanecerá allí en órbita alrededor del planeta. Como se mencionó anteriormente, las teorías que subyacen a esto se formularon ya en el siglo XVII en el trabajo de Kepler y Newton.

El satélite del Servicio Nacional de Información y Datos de Satélites Ambientales (NOAA) se mantiene en órbita logrando un equilibrio perfecto entre la velocidad y la atracción gravitacional que nuestro planeta ejerce sobre él.

Cuanto más cerca de la Tierra órbita un satélite, más rápidamente tiene que moverse para estar un paso por delante de esta atracción gravitacional. Según la Agencia Espacial Europea (ESA), los satélites LEO orbitan a una velocidad de alrededor de 7,8 km por segundo, lo que tarda unos 90 minutos en dar una vuelta completa a la Tierra.

La mayoría de los satélites transportan combustible, pero este no se utiliza para mantener la velocidad orbital; en cambio, es necesario cuando un satélite necesita cambiar de posición, moverse a una órbita más alta o incluso realizar acciones evasivas.

SPUTNIK 1: EL PRIMER SATÉLITE ARTIFICIAL

El primer satélite artificial, el Sputnik 1, fue lanzado desde el cosmódromo de Baikonur en Tyuratam, Kazajstán, que en ese momento formaba parte de la Unión Soviética, el 4 de octubre de 1957.

El satélite ruso, cuyo nombre significa "compañero", fue el primero de una serie de cuatro satélites lanzados como parte del programa Sputnik. El Sputnik 1, una esfera de aluminio con un diámetro de 58 centímetros tenía cuatro antenas en forma de látigo de entre 2,4 y 2,9 metros de largo, que casi parecían "bigotes" desde un lado de la nave.

Una de las funciones principales del Sputnik 1 era recopilar datos sobre la densidad de las capas superiores de la atmósfera y cómo las señales de radio viajan a través de la ionosfera, la parte ionizada de la atmósfera superior de la Tierra.

La nave era capaz de detectar meteoritos, pero no logró detectar ninguno en las tres semanas de operación antes de que sus transmisores satelitales detuvieran sus operaciones después de que fallaran sus baterías químicas a bordo.

Después de completar alrededor de 1.400 órbitas de la Tierra durante 92 días, el Sputnik 1 se salió de órbita desde una altitud de alrededor de 600 millas sobre el planeta y se rompió durante su descenso.

EXPLORER 1: LA NASA ENTRA EN LA CARRERA DE LOS SATÉLITES

Unos meses después del exitoso lanzamiento del Sputnik, el último día de enero de 1958, Estados Unidos pondría en órbita su propio satélite. El Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA en el Instituto de Tecnología de California (Caltech) construyó la nave, denominada Explorer 1, que llevó al descubrimiento de James Van Allen de cinturones de radiación alrededor de la Tierra mantenidos en su lugar por el campo magnético del planeta.

En su sitio web, el JPL describe el lanzamiento de este satélite, el Explorer 1. Escribe: "Una rápida respuesta al lanzamiento del Sputnik 1 por parte de la Unión Soviética, el éxito del Explorer 1 marcó el comienzo de la era espacial estadounidense". Su detector de rayos cósmicos, proporcionado por Van Allen, convirtió al Explorer 1 en el primer satélite en poner instrumentos científicos en órbita.

El Explorer 1 giró alrededor de la Tierra en una órbita circular entre 220 y 1.563 millas sobre la Tierra. La nave, de 203 cm de largo y 16 cm de ancho, realizaba una órbita cada 114,8 minutos y un total de poco más de 12 órbitas y media por día. La NASA dice que el Explorer 1 hizo su transmisión final el 23 de mayo de 1958. Casi 12 años después, el 31 de marzo de 1970, la nave entró en la atmósfera de la Tierra siguiendo más de 58.000 órbitas del planeta.

LOS PROGRAMAS EXPLORER Y SPUTNIK EXPLOTAN

En noviembre de 1957, Rusia lanzó el Sputnik 2 con Laika, un perro callejero encontrado en las calles de Moscú, que se convertiría en el primer ser vivo en viajar al espacio. La perra murió en órbita apenas unas horas después, lo que no se considera un fracaso ya que no había planes para recuperarla.

El Sputnik 3 se lanzaría en mayo de 1958 y transportaría 12 instrumentos a la atmósfera superior. Esto se planeó originalmente para la primera misión Sputnik, pero su tamaño y complejidad retrasaron su lanzamiento y llevaron al lanzamiento del Sputnik 1, más simple, primero.

Al igual que el Sputnik 1, el Explorer 1 preparó el escenario para más misiones satelitales, con gran éxito después de los reveses iniciales. El 5 de marzo de 1958, se intentó poner en órbita el Explorer 2, pero la cuarta etapa del cohete Júpiter C que lo transportaba no logró encenderse, lo que provocó que la misión fuera cancelada. Y aunque el Explorer 3 y el 4 también se lanzarían con éxito, en marzo y julio de 1958, respectivamente, el Explorer 5 también fallaría después de que el propulsor del cohete colisionara con su segunda etapa.

La serie de misiones Explorer se convertiría en la serie de naves espaciales de mayor duración y constaría de 73 satélites lanzados durante un período de aproximadamente 15 años. De ellas, sólo cuatro fracasarían y cinco seguirían funcionando durante más de diez años; la nave Explorer con más años de servicio, la IMP 8, se retiró en 2001 después de 28 años de operaciones.

OBSERVANDO EL CLIMA DE LA TIERRA DESDE EL ESPACIO

Una de las tareas más comunes e importantes de los satélites es la vigilancia del tiempo meteorológico de la Tierra. Si bien el primer satélite de imágenes meteorológicas entró en las etapas de planificación en 1946, su implementación tardaría 14 años. El 1 de abril de 1960, la NASA lanzó TIROS -1 (Satélite de Observación de Infrarrojos por Televisión). TIROS fue el primer satélite meteorológico diseñado por la NASA, pero fue superado en órbita por Vanguard 2, que se lanzó el 17 de febrero de 1959 como parte del Proyecto Vanguard de la Marina de los EE. UU.

Vanguard 2 no sólo significó que Estados Unidos tenía un satélite meteorológico antes que Rusia, sino que la nave también permanece en órbita hasta el día de hoy y se espera que permanezca alrededor de la Tierra hasta 300 años. La misión principal de Vanguard 2 era observar la cobertura de nubes en la Tierra desde el espacio. La misión de TIROS era probar la viabilidad de los satélites meteorológicos y probar técnicas experimentales de televisión diseñadas para desarrollar un sistema mundial de información meteorológica por satélite.

TIROS-I no tendría la longevidad del Vanguard 2, ya que estaría operativo durante solo 78 días. Sin embargo, en este período la nave pudo demostrar que los satélites podrían ser herramientas útiles para estudiar las condiciones climáticas globales desde el espacio.

INFORMACIÓN Y ENTRETENIMIENTO EN LA ERA ESPACIAL

El panorama de nuestra industria del entretenimiento sería completamente diferente hoy si no fuera por los satélites, al igual que la forma en que comunicamos información en todo el mundo. Como se mencionó anteriormente, las especulaciones sobre el uso de satélites para transmitir información comenzaron al menos una década antes de que el primer satélite artificial llegara a órbita. Habría que esperar hasta 1962 para que comenzara la era espacial de las comunicaciones.

El 10 de julio de ese año, Telstar 1 desarrollado por la American Telephone and Telegraph Company (AT&T), fue el primer satélite de comunicaciones activo del mundo en ser lanzado.

Poco después del lanzamiento, la nave espacial esférica blanca con el exterior cubierto de células solares unió Estados Unidos y Francia, facilitando así la primera transmisión televisiva transatlántica.

Desafortunadamente, Telstar no permanecería en funcionamiento por mucho tiempo. En noviembre del mismo año, en el momento de su lanzamiento, la radiación del cinturón de Van Allen frió sus componentes electrónicos. Esto llevó a su desactivación en febrero de 1963.

LOS SATÉLITES SE GLOBALIZAN: OTROS PAÍSES ENTRAN EN LA CARRERA ESPACIAL

Por supuesto, Estados Unidos y Rusia no fueron los únicos países que se involucraron en la nueva era espacial. Francia y Japón serían los dos primeros países en lanzar satélites fuera de las superpotencias en 1965 y 1970, respectivamente. También en 1970, China se convertiría en el quinto país en lanzar un satélite cuando puso el Dongfanghong 1 en órbita terrestre en su cohete Gran Marcha. El Reino Unido lanzó su primer satélite, el Prospero, en 1971 desde Woomera, Australia, a bordo de un cohete Black Arrow.

La colaboración internacional se convirtió en una parte clave de los lanzamientos de satélites en 1979, cuando la Agencia Espacial Europea (ESA) lanzó el Ariane-1 con dos satélites de telecomunicaciones. Sin esta colaboración internacional, habría sido imposible lanzar el que posiblemente sea el satélite más ambicioso de la humanidad: la Estación Espacial Internacional (ISS). La EEI, una colaboración entre Rusia, Estados Unidos, la Unión Europea, Japón y Canadá, se lanzaría en 1998. Sigue en funcionamiento hasta el día de hoy.

ESTUDIANDO EL UNIVERSO SATÉLITES Y TELESCOPIOS ESPACIALES

No todos los satélites que rodean la Tierra están dirigidos hacia nuestro planeta. Algunos tienen sus puntos de vista volcados hacia el Universo más amplio. Los primeros telescopios espaciales operativos fueron el Observatorio Astronómico Orbital Estadounidense, OAO-2, lanzado en 1968, y el telescopio ultravioleta soviético Orion 1 a bordo de la estación espacial Salyut 1 en 1971.

Sin embargo, estos no fueron los primeros telescopios espaciales que entraron en planificación. Quizás el telescopio espacial más importante hasta la fecha haya sido el Telescopio Espacial Hubble, que fue concebido por primera vez en la década de 1940. Se necesitarían casi cinco décadas para que el Hubble se lanzara y finalmente viajara a órbita en abril de 1990. Pero, incluso antes del lanzamiento del Hubble, el próximo telescopio espacial importante ya había entrado en su etapa de planificación.

En 1974, comenzaron los planes para un proyecto llamado Gran Telescopio Espacial. Lanzado en diciembre de 2021 y rebautizado como Telescopio Espacial James Webb (JWST), representa quizás la máxima expresión de un satélite diseñado para observar el Universo. Con su enorme espejo primario de 6,5 metros de diámetro, el JWST verá más lejos que el Hubble, observando el universo en luz infrarroja. Esto le permitirá ver la luz de las galaxias del universo primitivo, formado hace 13.500 millones de años. Esto no sólo dará a los investigadores una idea de cómo ha evolucionado el Universo a lo largo de su vida de 13.800 millones de años, sino que también podría ayudar a resolver los misterios de la materia y la energía oscuras. Además de esto, al estudiar planetas fuera del sistema solar (planetas extrasolares o exoplanetas) seleccionados por otro satélite, CHEOPS (CHaracterising Exoplanet Satellite), el JWST estudiará las atmósferas de otros mundos. potencialmente descubrir vida en otras partes del Universo.

¿NANOSATÉLITES Y CUBESATS? LOS SATÉLITES SE VUELVEN PEQUEÑOS

Desde la década de 1950, la tecnología se ha vuelto cada vez más pequeña, por lo que no es de extrañar que los satélites también se hayan miniaturizado. Esto ha llevado al desarrollo de nanosatélites. Los nanosatélites se definen como cualquier satélite que pese menos de 10 kilogramos. Su pequeño tamaño les permite ser utilizados como parte de un grupo más grande de satélites llamado constelación.  Crear nanosatélites puede ser bastante rentable, ya que muchos de ellos están diseñados para utilizar componentes disponibles en el mercado en lugar de depender de piezas especialmente fabricadas. Esto también permite que la tecnología detrás de los nanosatélites se actualice con más frecuencia que otros satélites.

Una clase particular de nanosatélites son los CubeSats construidos con dimensiones estándar (Unidades o "U") de 10 x 10 x 10 cm (un poco más grandes que un cubo de Rubik estándar), que varían de 1U a 6U y pesan menos de 1,33 kg (3 libras) por U. Esto genera pequeñas cargas útiles que pueden ser transportadas en multitudes por cohetes que se introducen en espacio adicional, lo que permite lanzamientos de bajo costo. La ESA explica: "Están empaquetados en un contenedor que, con sólo pulsar un botón, los expulsa al espacio mediante un sistema de resorte. Una técnica similar se utiliza para desplegar los CubeSats desde la Estación Espacial Internacional (ISS), desde donde se lanzan. fuera del módulo japonés, Kibo."

Algunos de los usos incluyen demostraciones de tecnología, estudios científicos e incluso fines comerciales que brindan acceso espacial de bajo costo a institutos de investigación y pequeñas empresas.

INTERNET SATELITAL: ¿QUÉ ES STARLINK?

Space X es una de las empresas que aprovecha los satélites pequeños y de bajo coste. Utilizando una constelación de dispositivos, la empresa de Elon Musk pretende proporcionar Internet global de alta velocidad a través de un sistema llamado Starlink.  En enero de 2022, había más de 2.000 satélites Starlink en órbita terrestre baja, y Space X planea lanzar en última instancia hasta 30.000 de estos dispositivos. Se espera que los principales beneficios de Internet proporcionados por Starlink se sientan en las zonas rurales y remotas del mundo que actualmente cuentan con servicios deficientes en términos de acceso a Internet.

Sin embargo, no todo el mundo es fanático del proyecto de Internet espacial de Musk. En un artículo publicado en febrero de 2020, muchos astrónomos señalaron que Starlink tendría un impacto significativo en las observaciones astronómicas realizadas desde la superficie de la Tierra.

Según los autores, el impacto en las observaciones terrestres profesionales del espacio depende de la altitud y la reflectividad de la superficie de los satélites. El documento también destaca una creciente preocupación sobre cuán saturado se está volviendo el espacio alrededor de la Tierra.

CIELOS ABARROTADOS: SATÉLITES HOY

A medida que la humanidad se vuelve cada vez más dependiente de la tecnología satelital, las preguntas sobre qué impacto está teniendo esto en nuestra visión del espacio y cuántos dispositivos puede sostener la Tierra se vuelven aún más apremiantes. Según la Unión de Científicos Preocupados (UCS), en enero de 2022, había 4.852 satélites activos en órbita alrededor de la Tierra. De ellos, poco más de 4.000 se encuentran en órbitas terrestres bajas. De los 2.944 satélites estadounidenses, 168 son propiedad del gobierno, 230 son operados por militares y 2.516 son de propiedad comercial.

La Oficina de las Naciones Unidas para Asuntos del Espacio Ultraterrestre rastrea no sólo los satélites activos sino también el total de satélites lanzados y los que permanecen inactivos en el espacio. Dicen que desde el lanzamiento del Sputnik 1, un total de 11.139 satélites han llegado al espacio. De ellos, se cree que alrededor de 3.100 están inactivos, pero permanecen en el espacio, el resto se salió de órbita y se quemó en la atmósfera.

Geospatial World estima que, de los satélites activos alrededor de la Tierra, 1.832 se basan en comunicaciones, 906 son dispositivos de observación de la Tierra, mientras que 350 son para desarrollo y demostración de tecnología. Otros 150 satélites se utilizan para navegación y posicionamiento, formando la columna vertebral de una tecnología GPS cada vez más sofisticada, y 124 se utilizan para investigaciones científicas, incluidas las ciencias de la Tierra.

EL FUTURO DE LOS SATÉLITES

Aunque los cielos de la Tierra están cada vez más poblados, los planes para futuros lanzamientos de satélites no disminuyen, sino todo lo contrario. En 2022, se lanzaron casi 850 satélites como se marcó a fines de abril, un aumento de más del 66 por ciento de la cantidad total de naves lanzadas durante el año anterior. En 2022, los satélites que se lanzarán incluirán cientos de dispositivos Space X agregados a la creciente constelación Starlink.

Durante el primer trimestre de 2022, la empresa de telecomunicaciones SES lanzó los tres primeros de su constelación O3b mPOWER, y el segundo lote se lanzará en el segundo trimestre del mismo año. Se espera que la constelación de comunicaciones inicie operaciones a finales de año utilizando estos seis dispositivos. También se espera que otro satélite de Internet espacial, el ViaSat-3 de Viasat, se lance a la órbita geoestacionaria en el verano de 2022. En el verano de 2022 también se lanzó el primero de los satélites BlueWalker 3 Bluebird de AST SpaceMobile, que proporcionará servicio celular desde el espacio.

Más allá de 2022, la NASA tiene previstas multitud de misiones satelitales. Estos incluyen Sentinel-6B, que se lanzará en 2025 o 2026, y que será parte de un sistema diseñado para monitorear el aumento global del nivel del mar, un indicador importante del cambio climático causado por el hombre. También monitoreará la Tierra y el cambio climático global el radar de apertura sintética (NI-SAR) de la NASA-ISRO, que se lanzará en 2023.

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