jueves, 29 de abril de 2010

Órbitas de satélites

• Puede haber órbitas circulares o elípticas. En una órbita circular, la velocidad de rotación es constante mientras que en las elípticas la velocidad depende de la altura del satélite sobre la tierra, es mayor cuando el satélite está más cerca de la tierra

• Si el satélite describe su órbita en la misma dirección de la rotación de la tierra (en sentido horario), y su velocidad angular es mayor que la de la tierra, la órbita se llama prógrada o posígrada. Si su órbita tiene la dirección contraria a la rotación de la tierra o la misma dirección pero con una menor velocidad angular que la de la tierra, la órbita del satélite es retrógrada.

• La mayoría de los satélites asíncronos giran en torno a la tierra con órbitas prógradas., por consiguiente, su posición cambia en forma continua con respecto a un punto fijo de la tierra, por lo que este tipo de satélites debe usarse cuando están disponibles, lo cual puede ser 15 minutos por órbita. Otra desventaja de estos satélites es la necesidad de equipo complicado y costoso de rastreo en las estaciones terrenas para poder localizar al satélite cuando se avista en cada órbita y entonces enganchar la antena al satélite y seguirlo a medida que va pasando. Sin embargo, una gran ventaja de estos satélites es que no requiere a bordo cohetes de propulsión para mantenerlos en sus orbitas respectivas.

Leyes de Kepler

fueron enunciadas por Johannes Kepler para describir matemáticamente el movimiento de los planetas en sus órbitas alrededor del Sol. Aunque él no las enunció en el mismo orden, en la actualidad las leyes se numeran como sigue:
• Primera Ley (1609): Todos los planetas se desplazan alrededor del Sol describiendo órbitas elípticas, estando el Sol situado en uno de los focos.

• Segunda Ley (1609): El radio vector que une el planeta y el Sol barre áreas iguales en tiempos iguales.

La ley de las áreas es equivalente a la constancia del momento angular, es decir, cuando el planeta está más alejado del Sol (afelio) su velocidad es menor que cuando está más cercano al Sol (perihelio). En el afelio y en el perihelio, el momento angular L es el producto de la masa del planeta, su velocidad y su distancia al centro del Sol.

L = m . r1 . v1 = m . r2 . v2

• Tercera Ley (1618): Para cualquier planeta, el cuadrado de su período orbital (tiempo que tarda en dar una vuelta alrededor del Sol) es directamente proporcional al cubo de la longitud del semieje mayor a de la órbita elíptica.
                           2   3
T/a = K = constante
donde, T es el periodo orbital, a la distancia media del planeta con el Sol y K la constante de proporcionalidad.

Estas leyes se aplican a otros cuerpos astronómicos que se encuentran en mutua influencia gravitatoria como el sistema formado por la Tierra y la Luna.

Historia de los satélites

• El satélite más sencillo consiste en un reflector pasivo, el cual regresa la señal a la tierra sin ser amplificada ya que a bordo del satélite no hay ningún elemento activo

• En 1954 la marina de E.U.A. transmitió el primer mensaje usando la luna como satélite pasivo

• En 1956 se establecen repetidoras entre Washington y Hawaii y en 1962 se ofreció un servicio de comunicaciones a larga distancia usando la luna como satélite.

• Con el pasar del tiempo se determinó que la luna era un satélite incomodo y poco confiable porque esta la mitad del tiempo en el horizonte y su posición cambia constantemente

• En 1957, Rusia lanza el primer satélite activo (Sputnik I), el cual transmitió información de telemetría durante 21 días. En el mismo año, los E.U.A. lanza el EXPLORER I, el cual transmitió información de telemetría durante 5 meses. Telemetría: conjunto de procedimientos para medir magnitudes físicasy químicas a grandes distancias (donde ocurre un fenómeno) cuando existen limitaciones de acceso.

• En 1958, la NASA lanza el SCORE, un satélite cónico de 150 lb que retransmitía la información con cierto retardo, con el se retransmitió el mensaje de navidad del presidente Eisenhower.

• En 1960, se lanza el Echo por parte de la NASA en conjunto con Bell Telephone Laboratories y el Jet propulsión laboratory, el Echo consistía en un globo de 100 pies de diámetro con recubrimiento de aluminio, el cual reflejaba de forma pasiva la señal recibida, con el se realizo la primera transmisión transatlántica.

• También en 1960, el departamento de defensa de E.U.A. lanzó el Courier, siendo este el primer satélite del tipo transpondedor; transmitía a 3 W de potencia y sólo duró 17 días.

• En 1962 AT&T lanza el Telstar I, primer satélite en recibir y transmitir señales en forma simultánea, duró pocas semanas debido al daño de su equipo electrónico causado por la radiación de los recién descubiertos cinturones de Van Allen.

• En 1963 se lanzó el Telstar II, idéntico electrónicamente al Telstar I pero más resistente a la radiación, se usó para transmisiones telefónicas, de TV y de datos y logró transmitir bien la primera transmisión transatlántica de video.

• En 1963 se lanzó el Syncom I, fue el primer intento de colocar en órbita un satélite geosincrónico pero se perdió durante su inyección en órbita, luego se lanzaron el Syncom II y III en febrero de 1963 y agosto de 1964 respectivamente, el Syncom se usó para transmitir los juegos olímpicos de Tokio. A partir de los proyectos Syncom, varias naciones y empresas han lanzado gran numero de satélites, proporcionando servicios de TV, emisión de música, telefonía, navegación, entre otros.

• En 1965 se lanza el primer satélite comercial, el Intelsat I, usó dos transpondedores y un ancho de banda de 25MHz, para poder conducir en forma simultánea una señal de televisión y 480 canales de voz

• Entre 1966 y 1987 se lanzaron los satélites Intelsat II, III, IV, V y VI, el Intelsat tiene una capacidad de 80.000 canales de voz. Los lanzamientos más recientes de Intelsat lo conforman los vehículos espaciales de las series 500, 600, 700 y 800.

• En 1966 la antigua Unión Soviética lanza un conjunto se satélites domésticos llamados Molniya (relámpago en español), estos satélites son propiedad de un solo país, que los opera y los usa.

• En 1972 Canadá lanza su primer satélite comercial llamado Anik (hermanito en español)

• En 1975 la Radio Corporation of America (RCA) lanzó sus primeros satcom.

• En 1984 la Western Union lanza su primer satélite Westar.

• Actualmente en Estados Unidos, una empresa pública llamada Comsat reglamenta el uso y funcionamiento de los satélites estadounidenses y también establece sus tarifas. Aunque una empresa o gobierno posea un satélite, sus instalaciones están a disposición de quien pueda pagarlas. En Estados Unidos se usa hoy la mayor parte del tiempo mundial disponible de satélites, el 24%, el segundo lugar es de Gran Bretaña con el 13% y Francia con el 6%.

Introducción a los satélites

Un satélite es un cuerpo celeste que gira en torno a un planeta, que permite la comunicación entre un gran número de usuarios. También se puede decir que un satélite es una repetidora de microondas en el cielo que está compuesto por vehículos espaciales, estaciones terrenas que controlan el funcionamiento del satélite y una red de estaciones usuarias en la tierra.

En 1960, AT&T dio a conocer estudios avanzados referente a satélites poderosos, cuyo costo consistía en una fracción del costo total de los sistemas terrestres de microonda o cable subterráneo, pero por ser AT&T una compañía privada, no se le permitió el desarrollo de estos satélites, dejándole este trabajo a compañías más pequeñas y menos lucrativas, lo que originó el lento desarrollo de los sistemas satelitales.

miércoles, 28 de abril de 2010

Johannes Kepler

Kepler nació en el seno de una familia de religión protestante luterana, instalada en la ciudad de Weil der Stadt en Alemania (Baden-Wurtemberg). Su abuelo había sido el alcalde de la ciudad, pero cuando nació Kepler, la familia se encontraba en decadencia. Su padre, Heinrich Kepler, era mercenario en el ejército del Duque de Württemberg y, siempre en campaña, raramente estaba presente en su domicilio. Su madre, Catherine, que llevaba una casa de huéspedes, era una curandera y herbalista, que más tarde será acusada de brujería. Kepler, nacido prematuramente a los siete meses de embarazo e hipocondríaco de naturaleza endeble, sufrió toda su vida una salud frágil. A la edad de tres años, contrae la viruela, lo que, entre otras secuelas, debilitará su vista severamente. A pesar de su salud, fue un niño brillante que gustaba impresionar a los viajeros en el hospedaje de su madre con sus fenomenales facultades matemáticas.
Heinrich Kepler tuvo además otros dos hijos menores: Margarette, con la que Kepler se sentía muy próximo, y Christopher, que le fue siempre antipático. Del 1574 al 1576, vivió con su Heinrich - un epiléptico - en casa de sus abuelos mientras que su padre estaba en una campaña y su madre se había ido en su búsqueda.

Al regresar sus padres, Képler se traslada a Leonberg y entra en la escuela latina en 1577. Sus padres le hacen despertar el interés por la astronomía. Con cinco años, observó el cometa de 1577, comentando que su madre lo llevó a un lugar alto para verlo. Su padre le muestra a la edad de nueve años el eclipse de luna del 31 de enero de 1580, recordando que la Luna aparecía bastante roja. Kepler estudiará más tarde el fenómeno y lo explicará en una de sus obras de óptica. Su padre parte de nuevo para la guerra en 1589, desapareciendo para siempre.

Kepler termina su primer ciclo de tres años en 1583, retardado debido a su empleo como jornalero agrícola, entre nueve y once años. En 1584, entra en el Seminario protestante de Adelberg y dos años más tarde, al Seminario superior de Maulbronn.

Obtiene allí su diploma de fin de estudios y entra en 1589 en la universidad de Tubinga. Allí, comienza primeramente por estudiar la ética, la dialéctica, la retórica, griego, el hebreo, la astronomía y la física, y luego más tarde la teología y las ciencias humanas. Continúa allí con sus estudios después de obtener una maestría en 1591. Su profesor de matemáticas, el astrónomo Michael Maestlin, le enseñó el sistema heliocéntrico de Copérnico que se reservaba a los mejores estudiantes. Los otros estudiantes tomaban como cierto el sistema geocéntrico de Ptolomeo, que afirmaba que la Tierra estaba inmóvil y ocupaba el centro del Universo, y que el Sol, la Luna, los planetas y las estrellas, giraban a su alrededor. Kepler se hizo así un copernicano convencido y mantuvo una relación muy estrecha con su profesor; no vaciló en pedirle ayuda o consejo para sus trabajos.

Mientras que Kepler planeaba hacerse ministro luterano, la escuela protestante de Graz busca a un profesor de matemáticas. Abandona entonces sus estudios en teología para tomar el puesto y deja Tubinga en 1594. En Graz, publica almanaques con predicciones astrológicas - que los realizaba - aunque el negaba algunos de sus preceptos. En la época, la distinción entre ciencia y creencia no estaba establecida todavía claramente y el movimiento de los astros, todavía bastante desconocido, estaba gobernado por leyes divinas.

Kepler estuvo casado dos veces. El primer matrimonio, de conveniencia, el 27 de abril de 1597 con Barbara Müller. En el año 1600, fue obligado a abandonar Austria cuando el archiduque Francisco Fernando promulgó un edicto contra los protestantes. En octubre de ese mismo año se trasladó a Praga, donde fue invitado por Tycho Brahe, quien había leído algunos trabajos de Kepler. Al año siguiente, Tycho Brahe falleció y Kepler lo sustituyó en el cargo de matemático imperial de Rodolfo II y trabajó frecuentemente como consejero astrológico.

En 1612 falleció su esposa Barbara Müller, al igual que dos de los cinco niños - de edades de apenas uno y dos meses - que habían tenido juntos. Este matrimonio, organizado por sus allegados, lo unió a una mujer "grasa y simple de espíritu", con carácter execrable. Otro de sus hijos murió a la edad de siete años. Sólo su hija Susanne y su hijo Ludwig sobrevivirán. Al año siguiente, en Linz, se casó con Susanne Reuttinger con la que tuvo siete niños entre los que tres fallecerán muy temprano. Un matrimonio, esta vez, feliz.

En 1615, su madre, entonces a la edad de 68 años, es acusada de brujería. Kepler, persuadido de su inocencia, va a pasar seis años asegurando su defensa ante los tribunales y escribiendo numerosos alegatos. Debió, dos veces, regresar en Wurtemberg. Ella pasó un año encerrada en la torre de Güglingen a expensas de Kepler habiendo escapado por poco de la tortura. Finalmente, fue liberada el 28 de septiembre de 1621. Debilitada por los duros años de proceso y de encarcelamiento, muere seis meses más tarde.

Kepler muere en 1630 en Ratisbona, en Baviera, Alemania, a la edad de 59 años.

En 1632, durante la Guerra de los Treinta Años, el ejército sueco destruyó su tumba y se perdieron sus trabajos hasta el año 1773. Recuperados por Catalina II de Rusia, se encuentran actualmente en el Observatorio de Pulkovo en San Petersburgo, Rusia.

Obra científica:
 
Después de estudiar teología en la universidad de Tubinga, incluyendo astronomía con un seguidor de Copérnico, enseñó en el seminario protestante de Graz. Kepler intentó comprender las leyes del movimiento planetario durante la mayor parte de su vida. En un principio Kepler consideró que el movimiento de los planetas debía cumplir las leyes pitagóricas de la armonía. Esta teoría es conocida como la música o la armonía de las esferas celestes. En su visión cosmológica no era casualidad que el número de planetas conocidos en su época fuera uno más que el número de poliedros perfectos. Siendo un firme partidario del modelo copernicano, intentó demostrar que las distancias de los planetas al Sol venían dadas por esferas en el interior de poliedros perfectos, anidadas sucesivamente unas en el interior de otras. En la esfera interior estaba Mercurio mientras que los otros cinco planetas (Venus, Tierra, Marte, Júpiter y Saturno) estarían situados en el interior de los cinco sólidos platónicos correspondientes también a los cinco elementos clásicos.


En 1596 Kepler escribió un libro en el que exponía sus ideas. Misterium Cosmographicum (El misterio cósmico). Siendo un hombre de gran vocación religiosa, Kepler veía en su modelo cosmológico una celebración de la existencia, sabiduría y elegancia de Dios. Escribió: «yo deseaba ser teólogo; pero ahora me doy cuenta a través de mi esfuerzo de que Dios puede ser celebrado también por la astronomía».

En 1600 acepta la propuesta de colaboración del astrónomo imperial Tycho Brahe, que a la sazón había montado el mejor centro de observación astronómica de esa época.
 
Tycho Brahe disponía de los que entonces eran los mejores datos de observaciones planetarias pero la relación entre ambos fue compleja y marcada por la desconfianza. No será hasta 1602, a la muerte de Tycho, cuando Kepler consiga el acceso a todos los datos recopilados por Tycho, mucho más precisos que los manejados por Copérnico. A la vista de los datos, especialmente los relativos al movimiento retrógrado de Marte se dio cuenta de que el movimiento de los planetas no podía ser explicado por su modelo de poliedros perfectos y armonía de esferas. Kepler, hombre profundamente religioso, incapaz de aceptar que Dios no hubiera dispuesto que los planetas describieran figuras geométricas simples, se dedicó con tesón ilimitado a probar con toda suerte de combinaciones de círculos. Cuando se convenció de la imposibilidad de lograrlo con círculos, usó óvalos. Al fracasar también con ellos, «sólo me quedó una carreta de estiércol» y empleó elipses. Con ellas desentrañó sus famosas tres leyes (publicadas en 1609 en su obra Astronomia Nova) que describen el movimiento de los planetas. Leyes que asombraron al mundo, le revelaron como el mejor astrónomo de su época, aunque él no dejó de vivir como un cierto fracaso de su primigenia intuición de simplicidad (¿por qué elipses, habiendo círculos?). Sin embargo, tres siglos después, su intuición se vio confirmada cuando Einstein mostró en su Teoría de la Relatividad general que en la geometría tetradimensional del espacio-tiempo los cuerpos celestes siguen líneas rectas. Y es que aún había una figura más simple que el círculo: la recta.
 
En 1627 publicó las Tabulae Rudolphine, a las que dedicó un enorme esfuerzo, y que durante más de un siglo se usaron en todo el mundo para calcular las posiciones de los planetas y las estrellas. Utilizando las leyes del movimiento planetario fue capaz de predecir satisfactoriamente el tránsito de Venus del año 1631 con lo que su teoría quedó confirmada.
Escribió un biógrafo de la época con admiración, lo grande y magnífica que fue la obra de Kepler, pero al final se lamentaba de que un hombre de su sabiduría, en la última etapa de su vida, tuviese demencia senil, llegando incluso a afirmar que "las mareas venían motivadas por una atracción que la luna ejercía sobre los mares...", un hecho que fue demostrado años después de su muerte.

En su honor una cadena montañosa del satélite marciano Fobos fue bautizada con el nombre de 'Kepler Dorsum'.

James Van Allen

Fue un físico estadounidense. Profesor y director del Instituto de Física de la Universidad de Iowa desde 1951, llevó a cabo investigaciones sobre física nuclear, sobre los rayos cósmicos y sobre la física atmosférica.

Descubrió la existencia de dos zonas de radiación de alta energía que circundan la Tierra, llamadas en su honor cinturones de Van Allen, cuyo origen se halla probablemente en las interacciones del viento solar y de los rayos cósmicos con los átomos constituyentes de la atmósfera.


Colaboró así mismo en el diseño de los primeros satélites artificiales estadounidenses (Explorer) y participó en los programas de investigación planetaria asociados a las misiones de la NASA Apolo, Mariner y Pioneer. Entre otros galardones recibió la medalla Hickman, de la Sociedad Americana de Cohetes y el premio de la Academia de las Ciencias de Washington. También recibió la medalla de oro de la Real Sociedad Astronómica en 1978 y el Premio Crafoord en 1989 por sus trabajos astrofísicos.

Falleció en el University Hospital de Iowa (EEUU), el 9 de agosto de 2006, casi con 92 años de edad, tras sufrir una deficiencia cardiaca.

Isaac Newton

Fue un físico, filósofo, inventor, alquimista y matemático inglés, autor de los Philosophiae naturalis principia mathematica, más conocidos como los Principia, donde describió la ley de gravitación universal y estableció las bases de la mecánica clásica mediante las leyes que llevan su nombre. Entre sus otros descubrimientos científicos destacan los trabajos sobre la naturaleza de la luz y la óptica (que se presentan principalmente en su obra Opticks) y el desarrollo del cálculo matemático.

Newton fue el primero en demostrar que las leyes naturales que gobiernan el movimiento en la Tierra y las que gobiernan el movimiento de los cuerpos celestes son las mismas. Es, a menudo, calificado como el científico más grande de todos los tiempos, y su obra como la culminación de la revolución científica.

Entre sus hallazgos científicos se encuentran el descubrimiento de que el espectro de color que se observa cuando la luz blanca pasa por un prisma es inherente a esa luz, en lugar de provenir del prisma (como había sido postulado por Roger Bacon en el siglo XIII); su argumentación sobre la posibilidad de que la luz estuviera compuesta por partículas; su desarrollo de una ley de convección térmica, que describe la tasa de enfriamiento de los objetos expuestos al aire; sus estudios sobre la velocidad del sonido en el aire; y su propuesta de una teoría sobre el origen de las estrellas.

Newton comparte con Leibniz el crédito por el desarrollo del cálculo integral y diferencial, que utilizó para formular sus leyes de la física. También contribuyó en otras áreas de la matemática, desarrollando el teorema del binomio. El matemático y físico matemático Joseph Louis Lagrange (1736–1813), dijo que "Newton fue el más grande genio que ha existido y también el más afortunado dado que sólo se puede encontrar una vez un sistema que rija el mundo."

Arthur C. Clarke


Nació en Minehead, Somerset. Ya de pequeño mostró su fascinación por la astronomía, con un telescopio casero dibujó un mapa de la Luna. Terminados sus estudios secundarios en 1936, se traslada a Londres. Durante la Segunda Guerra Mundial, sirvió en la Royal Air Force (Real Fuerza Aérea) como especialista en radares, involucrándose en el desarrollo de un sistema de defensa por radar, y ejerciendo como instructor de la naciente especialidad. Concluida la guerra, publica su artículo técnico Extra-terrestrial Relays, en el cual sienta las bases de los satélites artificiales en órbita geoestacionaria (llamada, en su honor, órbita Clarke), una de sus grandes contribuciones a la ciencia del siglo XX. Este trabajo le valdrá numerosos premios, becas y reconocimientos.

En ese período estudia matemáticas y física en el prestigioso King's College de Londres, estudios que finalizó con honores. También ejerció varios años como presidente de la Sociedad Interplanetaria Británica (BIS), hecho que demuestra su gran afición por la astronáutica. En 1957 como parte del comité británico acude a Barcelona para el VIII Congreso Internacional de Astronáutica, momento que coincide con el lanzamiento del Sputnik I por parte de la Unión de Repúblicas Socialistas Soviéticas.

Su fama mundial se consolidó con sus intervenciones en la televisión: en la década de los '60, como comentarista de la CBS de las misiones Apolo; y en la década de los '80, merced a un par de series de televisión que realizó.

También son conocidas sus famosas leyes de Clarke, publicadas en su libro de divulgación científica Perfiles del Futuro (1962). La más popular (y citada) de ellas es la llamada «Tercera Ley de Clarke»: Toda tecnología lo suficientemente avanzada es indistinguible de la magia.

En 1953 Clarke conoció y se casó con Marilyn Mayfield, una divorciada de 22 años con un niño pequeño. Se separaron permanentemente a los seis meses, aunque el divorcio no se formalizó hasta 1964.1 "El matrimonio fue incompatible desde el principio", dijo Clarke.1 Clarke nunca volvió a casarse pero fue un amigo muy íntimo de Leslie Ekanayake, quien falleció en 1977. Los periodistas que preguntaban a Clarke si era gay recibían como contestación "No, sólo soy algo animado" (gay en inglés significa también "alegre, jovial").2 Sin embargo, Michael Moorcock escribió: «Todos sabían que era gay. En los años cincuenta yo salía de copas con su novio».3

Desde 1956 y hasta su fallecimiento vivió en la isla de Sri Lanka (antigua Ceilán), en parte por su interés por la fotografía y la exploración submarina, en parte por su fascinación por la cultura india. Se le otorgó el título de caballero de la Orden del Imperio Británico en 1998. Las autoridades de Sri Lanka, después de haber iniciado una investigación, reivindicaron también su buena fama. El Sunday Mirror, un tabloide londinense sugirió en primera página que el legendario escritor decidió vivir en Sri Lanka por algo más que el sol, las playas, las palmeras y la pesca subacuática. Se acusaba a Sir Arthur de «pagar por tener relaciones sexuales con niños (pederastia) varones». Él negó enfáticamente las afirmaciones y amenazó con emprender acciones judiciales. La polémica coincidió con la visita oficial del Príncipe de Gales a Sri Lanka para conmemorar el 50.º aniversario de la independencia de la isla. El príncipe Carlos tenía intención de ordenarlo caballero pero, ante la divulgación masiva del escándalo, Clarke optó por posponer la ceremonia hasta que las investigaciones policiales concluyeran. También en su honor se puso su nombre a un asteroide, 4923 y a una especie de dinosaurio ceratopsiano, el Serendipaceratops arthurcclarkei descubierto en Inverloch (Australia).

Clarke falleció la madrugada del miércoles 19 de marzo de 2008 a las 01:30 hora local (21.00 GMT del martes) en Colombo (capital de Sri Lanka), debido a un paro cardiorrespiratorio.4

Lanzamiento del satélite venezolano VENESAT1

Columbus: ESA's real estate' in space

Satélites geoestacionarios

Estación Terrena Balcarce