Sat??l??lit artificial

De Viquip??dia

Un sat??l??lit artificial ??s un objecte fabricat per l'home i llan??at a l'espai que, gr??cies a la seva velocitat, ??s capa?? de mantenir-se en una ??rbita estable al voltant de la terra o un altre cos celeste sense precipitar-se contra la superf??cie d'aquest.

Encara que tant les estacions espacials, els vehicles espacials tripulats i les ??ltimes etapes propulsores dels coets llan??adors que resten en ??rbita, s??n tots sat??l??lits artificials segons la definici?? estricta del terme, normalment s'utilitza per a les plataformes automatitzades d'instruments en ??rbita terrestre que serveixen per a fins cient??fics, militars i/o comercials. La resta d'aquest article nom??s prendr?? en compte aquesta darrera accepci??.

Taula de continguts 1 Instruments a l'espai 1.1 Pilotatge a dist??ncia 2 Constituci?? 2.1 C??rrega ??til 2.2 Plataforma 3 Llan??ament i Orbites 4 Aplicacions 5 Multim??dia 6 Refer??ncies 7 Vegeu tamb??

[edita] Instruments a l'espai

Els sat??l??lits artificials no s??n, en ess??ncia, res m??s que instruments i dispositius posats en una ubicaci?? f??sica privilegiada: l'espai. All??, poden acomplir tasques impossibles o dif??cils de realitzar des de la superf??cie terrestre, o fer-ho d'una manera molt m??s efica??.

Les raons per les quals aix?? ??s aix?? s??n diverses i depenen de la natura de l'instrument i de la missi?? que aquest a de dur a terme. Tot i aix?? es poden distingir tres aspectes que, a ells sols, motiven l'exist??ncia de la majoria de sat??l??lits:

1. L'al??ada a la que es pot trobar el sat??l??lit: Encara que la simple al??ada pugui semblar una ra?? banal per justificar l'exist??ncia d'un sat??l??lit, ??s en realitat all?? que els permet de ser tan ??tils com a mitjans de comunicaci?? i observaci??. El motiu ??s simple: quan m??s alt estigui un instrument, m??s superf??cie terrestre podr?? veure'l. ??s el mateix efecte de perspectiva que fa que les antenes de comunicacions s'instal??lin en llocs elevats per permetre que el seu senyal arribi a m??s usuaris, o que s'utilitzin fotografies preses des d'un avi?? per obtenir informaci?? sobre grans extensions de terreny d'una manera f??cil i r??pida. En els sat??l??lits artificials aquests principis continuen sent v??lids, per?? pel fet d'estar a m??s altitud aquests ??ltims poden abastar una superf??cie molt m??s gran que les t??cniques tradicionals.
2. El despla??ament del sat??l??lit al llarg de la seva ??rbita: El fet que els sat??l??lits es desplacin sobre una ??rbita, donant voltes a la Terra, fa que d'una manera natural passin peri??dicament per sobre d'una fracci?? important de la superf??cie del globus. Els seus instruments tenen aix?? l'oportunitat d'observar punts de dif??cil acc??s o simplement de recollir dades d'abast mundial.
3. Les caracter??stiques del medi espacial: Moltes de les caracter??stiques del medi en el qual evolucionen els sat??l??lits son dif??cils o no es poden reproduir a terra (p.ex. la microgravetat, condicions d'observaci?? dels cossos celestes,...). El medi espacial ??s tamb?? de vegades objecte d'estudi. Tot aix?? fa que existeixin for??a sat??l??lits amb instruments que permeten de realitzar diverses experi??ncies cient??fiques que nom??s es poden dur a terme a l'espai.

[edita] Pilotatge a dist??ncia

A causa d'estar situats a l'espai, els sat??l??lits s??n instruments que no es poden controlar directament per interacci?? f??sica. For??osament, les persones que els controlen (anomenats operadors) han de poder fer-ho des de la superf??cie terrestre. Per a aix?? s'utilitza un enlla?? de comunicaci?? per r??dio. S'han de poder enviar i rebre dades cap i des del sat??l??lit per poder:

1. Dir al sat??l??lit l'acci?? que ha de dur a terme (p.ex. "Pren una fotografia ara")
2. Recuperar les informaci?? que les accions comandades generen com a resposta (p.ex. la fotografia en si)

Per convenci??, les comandes enviades vers el sat??l??lit prenen el nom de telecomandes. De la mateixa manera, les informacions rebudes prenen el nom de telemesures. El lloc f??sic on els operadors envien telecomandes i reben telemesures s'anomena centre de control del sat??l??lit.

Com que degut al moviment orbital aquest enlla?? de comunicaci?? nom??s es disponible durant uns quants minuts al dia, el sat??l??lit a de ser capa?? d'emmagatzemar les comandes i executar-les al moment oport??. Tamb?? ha de poder emmagatzemar els resultats per enviar-los quan la comunicaci?? amb el centre de control sigui possible.

[edita] Constituci??

Parts principals del sat??l??lit Swift
1	C??rrega ??til (telescopis)
2	Plataforma
3	Plaques solars

La part m??s important dels sat??l??lits ??s la seva c??rrega ??til, ??s a dir, els instruments i dispositius que acompliran la missi?? que t?? assignada (p.ex. les c??meres fotogr??fiques d'un sat??l??lit d'observaci?? o el conjunt d'antenes, receptors i emissors d'un sat??l??lit de comunicaci??). La resta del sat??l??lit (anomenada plataforma o bus) est?? constitu??da per tota la maquin??ria necess??ria per a que la carrega ??til pugui funcionar.

[edita] C??rrega ??til

La c??rrega ??til varia segons la missi?? del sat??l??lit, per aix?? existeixen de moltes menes i funcions. Entre les m??s habituals trobem:

• C??meres i telescopis: Permeten d'obtenir imatges de la terra o dels cossos celestes en diferents longituds d'ona.
• Emissors, receptors i antenes: Permeten d'utilitzar el sat??l??lit com un repetidor per poder transmetre informaci?? entre dos punts allunyats de la superf??cie terrestre.
• Radars: Obtenen informaci?? gr??cies a ones de r??dio.
• Sensors de radiaci?? i altres magnituds f??siques: Recolleixen informaci?? sobre el medi espacial.

[edita] Plataforma

Al contrari que per la c??rrega ??til, les funcions que la plataforma s'encarrega de realitzar s??n pr??cticament id??ntiques per a tots els sat??l??lits artificials. Per a cada una de les funcions s'acostuma a designar el conjunt d'elements que la realitza amb el nom de "subsistema". Els diferents subsistemes de la plataforma s??n:

• Subsistema d'alimentaci??: T?? la funci?? de proporcionar energia el??ctrica a la resta de la plataforma i a la c??rrega ??til. La majoria dels sat??l??lits obtenen la seva energia directament del Sol per mitj?? de plaques solars. Tamb?? disposen d'una bateria que nom??s utilitzen quan es troben a l'ombra de la Terra i que recarreguen quan tornen a rebre llum solar.
• Subsistema de control t??rmic: Garanteix una temperatura de funcionament adequada a tots els instruments del sat??l??lit. A l'espai, els cossos estan sotmesos a temperatures extremes, anant des de centenars de graus celsius a les zones irradiades per la llum del sol fins a 3??K (-270??C) a les zones en ombra. El subsistema de control t??rmic equilibra aquestes difer??ncies per mitja de radiadors, calefactors o dispositius de transfer??ncia de calor, de manera que els instruments a l'interior es troben a una temperatura estable normalment compresa entre 10??C i 20??C.
• Subsistema de propulsi??: T?? la tasca de modificar l'??rbita del sat??l??lit si necessari. Molts sat??l??lits artificials disposen de petits motors coet que els permeten de realitzar correccions d'??rbita. Aquestes correccions son normalment comandades per les persones que controlen el sat??l??lit des del seu centre de control a terra.
• Subsistema de control de l'orientaci??: Permet de controlar cap a on estan apuntats el sat??l??lit i els instruments de la c??rrega ??til. Moltes missions requereixen que el sat??l??lit sigui capa?? d'apuntar cap a una direcci?? determinada (p.ex. en els sat??l??lits d'observaci?? de la terra cal que la c??mera estigui apuntada amb precisi?? vers la regi?? de la superf??cie que es vol estudiar). A m??s, tamb?? cal apuntar les plaques solars cap al Sol per a que aquestes produeixin energia. Existeixen moltes maneres d'acomplir aquestes necessitats. En general cal que el sat??l??lit pugui con??ixer la seva orientaci?? per mitj?? d'algun sensor (p.ex. sensor estel??lar, sensor solar, magnet??metre,...) i que pugui canviar-la amb algun tipus de dispositiu d'acci?? (p.ex. motors coet, rodes de reacci??).
• Subsistema de telecomunicaci??: S'utilitza per rebre les comandes del centre de control del sat??l??lit i transmetre-hi les dades recollides. Tots els sat??l??lits disposen d'un sistema complet d'emissors, receptors i antenes amb el que poden establir enlla??os bidireccionals de dades amb el centre de control per mitj?? d'ones de radio. Per aquests enlla??os els operadors envien al sat??l??lit les ordres que aquest ha d'executar i recullen les dades generades pels instruments embarcats.
• Subsistema de control bord: Permet de fer funcionar la resta de subsistemes de forma autom??tica sense intervenci?? del centre de control. Tots els sat??l??lits necessiten un grau important d'autonomia ja que realitzen tasques complexes sense la intervenci?? directa d'un operador hum??. Per aix??, disposen d'un ordinador amb un programa inform??tic capa?? d'interpretar les ordres rebudes del sol i de fer funcionar el sat??l??lit en conseq????ncia, incl??s quan l'enlla?? amb el centre de control no est?? disponible. El subsistema de control bord tamb?? pren tot sol les decisions necess??ries per assegurar que el sat??l??lit no "mori" (p.ex. si detecta que la bateria s'est?? descarregant perillosament, apagar?? els instruments que no siguin imprescindibles per tal d'estalviar energia).

Degut a que aquestes funcions s??n ind??ntiques per a moltes missions, un mateix model de plataforma pot ser reutilitzat en m??s d'un sat??l??lit. Aix?? es pot disminuir el cost de desenvolupament i producci??, alhora que l'experi??ncia acumulada en l'utilitzaci?? d'una plataforma permet, en les missions seg??ents, de disminuir el risc de perdre el sat??l??lit a causa d'errors de disseny o d'operaci??. Algunes de les plataformes reutilitzades d'aquesta manera s??n:

• Eurostar, SpaceBus, SSL1300, Boeing702 s??n utilitzades en sat??l??lits de comunicacions.
• Proteus ??s una plataforma per a sat??l??lits cient??fics i d'observaci?? en ??rbita baixa.
• Myriade, MicroSat-100 s??n plataformes per a micro-sat??l??lits (sat??l??lits de massa inferior a 200 kg.)

[edita] Llan??ament i Orbites

L'??rbita ??s la traject??ria que el sat??l??lit descriu en donar voltes al voltant de la Terra. Es un par??metre molt important per al sat??l??lit, ja que determina quina ser?? la seva posici?? relativa respecte a la superf??cie terrestre, i, per tant, en gran part del tipus de missi?? que aquest podr?? dur a terme.

Degut a les lleis de la mec??nica celeste, les orbites dels sat??l??lits tenen la forma d'una el??lipse que en la majoria dels cassos ??s molt poc exc??ntrica (??s a dir tendeix ?? ser una circumfer??ncia). Encara que poden ser molt variades, les ??rbites dels sat??l??lits acostumen a pert??nyer als tipus seg??ents:

• ??rbita terrestre baixa(angl??s Low Earth Orbit, LEO): S'aplica a les ??rbites a al??ades entre 100 km (l??mit inferior de l'espai) i 1000 km. S??n, amb difer??ncia, les ??rbites m??s comunes. Les utilitzen principalment els sat??l??lits d'observaci?? i alguns sat??l??lits de comunicaci?? moderns. Al ser properes a la Terra, en faciliten l'observaci??. D'especial inter??s s??n les ??rbites polars:
  • ??rbites polars: ??rbites que passen per sobre dels pols de la Terra. En aquestes ??rbites, el sat??l??lit "escombrar??" (passar?? per sobre) tota la superf??cie del globus al cap d'un temps relativament curt, cosa que permet d'obtenir dades d'abast mundial. El fenomen es degut a que mentre que la Terra gira l'??rbita queda sempre fixa. Vegeu l'animaci?? seg??ent per a una representaci?? d'un sat??l??lit en ??rbita polar: ??rbita Polar (1.6 MB)
• ??rbita terrestre mitjana(angl??s Medium Earth Orbit, MEO): S??n les orbites entre 1000 i 30000 km. Degut a la seva al??ada, els sat??l??lits poden ser vists des de extensions m??s grans de la terra. S??n utilitzades pels sat??l??lits de navegaci??.
• ??rbita geostacion??ria(angl??s Geostationnary Earth Orbit, GEO): Es tracta de l'??rbita circular a 36000 km d'al??ada situada sobre l'equador. En aquesta ??rbita, el sat??l??lit triga en donar una volta a la Terra exactament el temps que aquesta triga en donar una volta sobre ella mateixa. Aix?? fa que la seva posici?? relativa respecte la superf??cie sigui constant. S??n utilitzades pels sat??l??lits de comunicaci?? per tres motius: (1) els sat??l??lits s??n visibles constantment, (2) les antenes per rebre les emissions del sat??l??lit poden ser fixes (ja que sempre estan a la mateixa posici?? en el cel, vists des de la Terra), i (3) l'al??ada els permet d'actuar sobre regions molt extenses. Molts sat??l??lits d'observaci?? meteorol??gica tamb?? estan situats en aquesta ??rbita.

Com que la quantitat d'??rbites que permeten realitzar missions interessants ??s limitada, cada vegada un nombre m??s important de sat??l??lits, restes de sat??l??lits i restes de coets s'hi acumula. Aix?? es fa pal??s especialment en les ??rbites baixes, on, despr??s de 50 anys d'era espacial, hi ha tanta ferralla que abans de posar un sat??l??lit en una ??rbita cal assegurar-s'hi que no trobar?? obstacles en la seva traject??ria amb els que pugui xocar.

Per a que un objecte entri en ??rbita cal que assoleixi una velocitat molt important anomenada velocitat orbital. Aquesta velocitat creix amb l'al??ada de l'??rbita i ??s de l'ordre de 7 km/s per a les ??rbites baixes. En el llan??ament, un coet s'encarrega de posar el sat??l??lit a l'al??ada i velocitat adequades corresponents a l'??rbita desitjada. L'energia necess??ria ??s enorme, i ??s un dels motius que fa que llan??ar un sat??l??lit sigui molt car.

Un altre aspecte important ??s l'estabilitat de l'??rbita, ??s a dir si naturalment el sat??l??lit continuar?? sempre sobre la mateixa el??lipse o aquesta canviar??. Sorprenentment, moltes de les ??rbites que els sat??l??lits utilitzen s??n inestables a llarg termini. En aquests casos, el sat??l??lit ha de dur a terme peri??dicament correccions d'??rbita amb el seu propi subsistema de propulsi?? per mantenir-se a la bona traject??ria.

[edita] Aplicacions

Els sat??l??lits tenen aplicacions molt variades i importants, tant en el camp civil com en el militar. Encara que els sat??l??lits es limiten a obtenir i/o transmetre informaci??, aquesta informaci?? pot ser de gran utilitat per les activitats humanes a terra. Les dades dels sat??l??lits juguen un paper clau en molts aspectes de la vida moderna (televisi?? per sat??l??lit, navegaci?? par GPS, previsions meteorol??giques,...), i la seva import??ncia creix a mesura que la tecnologia permet fer sat??l??lits amb m??s complexitat i capacitat.

Existeixen moltes categories de sat??l??lits artificials segons el tipus de missi?? que acompleixen:

• Sat??l??lits d'observaci??: Obtenen imatges de la superf??cie terrestre en tot tipus de resoluci?? (des de kil??metres fins a inferiors al metre) i longitud d'ona (des de la llum visible fins a les ones de r??dio). Aquestes imatges permeten de:
  • Cartografiar zones de dif??cil acc??s.
  • Fer un seguiment dels recursos naturals (massa forestal, collites, oceans,...).
  • Identificar jaciments i recursos minerals.
  • Obtenir informaci?? sobre les instal??lacions militars d'altres pa??sos (s??n els anomenats Sat??l??lits espies).
• Sat??l??lits meteorol??gics: Proporcionen informaci?? peri??dica sobre l'activitat atmosf??rica, normalment per mitja d'imatges. Els de m??s anomenada s??n els que estan situat en ??rbita geostacion??ria (ex. Meteosat), per?? tamb?? existeixen en ??rbita baixa (ex. Metop).
• Sat??l??lits cient??fics: Recullen dades directament a l'espai (del camp magn??tic terrestre, aurores polars, radiacions...) o realitzen experi??ncies cient??fiques especials.
• Sat??l??lits astron??mics: Permeten escrutar l'espai sense l'obstacle que suposen els n??vols i l'atmosfera terrestre.
• Sat??l??lits de navegaci??: Permeten determinar la posici?? de qualsevol punt de la superf??cie del globus amb molta precisi??. S??n utilitzats per a la navegaci?? de vaixells, avions i cotxes, per?? tamb?? per guiar m??ssils i altres armes. Existeixen dos sistemes operacionals: GPS (americ??) i GLONASS (rus). La uni?? europea est?? desenvolupant un tercer sistema, Galileu.
• Sat??l??lits de comunicacions: S'utilitzen per a la transmissi?? d'informaci?? (emissions de TV, telefonia, dades,...) i solen situar-se en ??rbita geostacion??ria. Serveixen per:
  • Transmetre una emissi?? directament a grans regions de la superf??cie (per exemple, a un continent sencer).
  • Establir enlla??os de comunicaci?? a gran dist??ncia.
  • Donar una cobertura telef??nica d'abast mundial (sistemes Iridium i Globalstar).
• Sat??l??lits detectors de m??ssils: Permeten detectar els llan??aments de m??ssils intercontinentals.
• Sat??l??lits d'escolta electr??nica: Recullen i emmagatzemen les emissions r??dio per a l'obtenci?? d'informaci?? per part dels serveis secrets.

Instruments i material Meterol??gic
Anem??metre | Bar??graf | Bar??metre | Ceil??metre | Captador de gotes | Higr??metre | Indicador d'adici?? de gel | LIDAR | Radiosonda | Pantalla Pluviom??trica | Sat??l??lit artificial | niv??metre | SODAR | Coet Meteorol??gic | Abric Meterol??gic | Heli??graf | term??graf | Term??metre | Globus sonda | radarmeteorol??gic | Sat??l??lit meterol??gic | Penell | Analitzador de vent

[edita] Multim??dia

	??rbita polar (informaci??)
	Animaci??: sat??l??lit en ??rbita polar. (1.6 MB, format ogg/Theora).
	Si teniu problemes per visualitzar el v??deo, vegeu (en angl??s): en:Wikipedia:Media help.

[edita] Refer??ncies

• Centre National d'Etudes Spatiales. Spacecraft Techniques and Technology, C??padu??s-??ditions, 2005. ISBN 2854286855

[edita] Vegeu tamb??

• Sat??l??lit geostacionari
• ??rbites de sat??l??lits artificials
• Llista de sat??l??lits astron??mics del passat
• Llista de sat??l??lits astron??mics del present
• Llista de sat??l??lits astron??mics del futur