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Pregunta a eliax: ¿Cómo se estabiliza un satélite en órbita?
eliax id: 6979 josé elías en ago 24, 2009 a las 11:17 AM (11:17 horas)
Después de noticias como esta o esta, en donde ya se está haciendo posible que prácticamente cualquiera con un poco de conocimientos técnicos envíe un satélite al espacio por unos pocos miles de dólares, es posible que los que decidan aventurarse en algún momento se hagan la siguiente pregunta: ¿Cómo se estabiliza un satélite en órbita?

Recuerden que un satélite en órbita está en el vacío, por lo que no puede "apoyarse" de nada para girar. Así mismo debido a las olas gravitacionales generadas tanto por la Tierra como inclusive la Luna, por mas "quieto" que uno deje un satélite en órbita, es irremediable el hecho de que este eventualmente "perderá su equilibrio" y empiece a cambiar de curso y girar sobre sus ejes.

Esa es una de las razones por la cual es costoso mantener satélites en órbita, ya que estos deben tener algún suministro constante de energía (las celdas solares por lo general hacen buena parte de ese trabajo). Si a un satélite se le agota su energía o sus paneles solares dejan de funcionar, las únicas opciones es subir a recondicionarlo (lo que sale extremadamente costoso) o dejar que este eventualmente se quede como chatarra espacial hasta que eventualmente caiga y se queme en la atmósfera (esta es por lo general la opción que se toma).

Así que contestando la pregunta de hoy, existen 3 maneras de estabilizar un satélite en órbita:

1. Estabilización por rotación
2. Estabilización inercial
3. Estabilización gravitacional

Veamos cada una de ellas, cómo funcionan, y sus ventajas y desventajas:

1. Estabilización por rotación
La idea aquí es que si (por ejemplo) tenemos un satélite en forma de cilindro, que lo hagamos girar sobre su eje de modo que aparente una lata de cerveza girando sobre su base. Debido a la inercia generada por estos giros, el satélite permanecerá en un mismo axis siempre orientado en una misma dirección.

Esto funciona bajo el mismo principio de la bicicleta, en donde las ruedas giran a tal velocidad que casi no hay que hacer equilibrio ya que estas se mantienen paradas por su propio movimiento inercial.

La ventaja de esto es que es muy sencillo, e incluso en el momento de depositar el satélite en el espacio se le puede dar el giro inicial y después se consume muy poca energía para mantener o ajustar el giro.

La desventaja es que esto no es apropiado para satélites que tengan cámaras y quieran tomar videos de la Tierra. Incluso tomar fotografías se dificultaría ya que sería necesario una cámara de muy alta sensibilidad y velocidad para tomar fotos que no salgan borrosas.

2. Estabilización inercial
La idea aquí es hacer uso de 3 pesadas ruedas metálicas dentro del satélite, cada una colocada en dirección perpendicular a las otras (es decir, una por cada axis tridimensional), y haciéndolas girar rápidamente. En efecto haciendo del satélite un giroscopio.

Cuando estas ruedas giran, su fuerza inercial básicamente "fijan" al satélite en el espacio, y una de sus ventajas es que es posible controlarlo con mucha precisión. Este sin duda tiene que ser el método preferido de satélites espías.

La desventaja es que requiere de mucha energía para mover las ruedas, y si se quiere cambiar de dirección hay que darle vuelta a una o mas ruedas en sentido contrario, lo que requiere de mas energía aun. Incluso a veces se utilizan pequeños cohetes para contrarrestar el freno de estas ruedas.

3. Estabilización gravitacional
La idea aquí es tomar ventaja del hecho de que mientras mas cerca de la Tierra se está, mayor la atracción gravitacional, y mientras mas lejos, menor.

A tal fin lo que se hace con este tipo de satélites es diseñarlos de tal manera que cuando se desplieguen en el espacio estos se extiendan bastante largos, y que en un extremo tengan un centro de masa bastante macizo, y en el otro extremo bastante ligero, con la idea de que el satélite naturalmente sea atraído hacia la Tierra en su punto mas masivo, y que el otro extremo quede apuntando en dirección opuesta de la Tierra.

Es decir, es como una sombrilla boca abajo. La ventaja de este diseño es que es muy sencillo de entender y requiere de poca energía, pero la desventaja es que requiere de diseños mecánicos relativamente complejos a la hora de desplegar el satélite, así como de posibles contrapesos que aumentan su costo de enviar al espacio. Adicionalmente esto solo garantiza que el satélite estará perpendicular a la superficie de la Tierra debajo de él, pero no que girará sobre ese eje, por lo que medidas adicionales se deben tomar si uno desea (por ejemplo) grabar video o tomar fotografías.

Como ven, estos conceptos de Ingeniería Espacial son bastante simples después que uno los entiende, y espero que alguien que lea esto en un futuro se anime a lanzar su propio satélite... :)

Y como siempre, pueden acceder a mas artículos similares en la sección de "Pregunta a eliax", y enviar sus preguntas por este medio.

autor: josé elías

Comentarios

  • GENIAL ELIAX! Yo creia que siempre se utilizaban coheticos pequenos para hacer esto. Felicidades por el blog.

  • No entendi algo del estabilizado gravitacional:

    "La ventaja de este *diseño es que es muy sencillo* y requiere de poca energía, pero la desventaja es que requiere de *diseños relativamente complejos*"

    O es complejo o es sencillo

    :-)

    • JAJA :)

      Buena la observación (es lo que pasa cuando escribo rápido)! Ya lo aclaré mejor en el texto...

  • Yo estoy estudiando ingenieria aeroespacial en la universidad politecnica de madrid y, pese a que esos son los conceptos básicos, no dejan de ser "básicos" y la estabilización es mucho mas compleja, sobre todo a la hora de hacer los cálculos y de llevarlo a acabo a la práctica. Ya que un error de menos de un 1 por mil puede hacer el satélite inoperativo.

    Un saludo

    • Como dije, el concepto es fácil de entender, pero como alegas, la implementación actual es otra cosa y requiere obviamente de conocimientos de ingeniería.

      Abrazos y suerte en tu carrera.

  • Justo el otro dia veia un video de los limites del universo y me preguntaba como lograban obtener toda esa informacion con un satelite. Suena muy sencillo pero como dice en un comentario alguien arriba hay calculos complejos que realizar. Y creo que es una gran ventaja el espacio que da el espacio (valga la redundancia) para la basura espacial. Yo no sé si pondría un satélite en órbita. No sabría para qué. No me convence amigo Elías :) para qué me serviría?

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"Debo decir que realmente he quedado totalmente maravillado con este articulo, la explicación que usas y tu entendimiento del tema es realmente para maravillarse te felicito tienes una mente para entender complejidades casi envidiable."

por "Pedro Luis" en oct 31, 2013


en camino a la singularidad...

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