ANTECEDENTES GENERALES
DE LAS TECNOLOGÍAS ESPACIALES

Desde el inicio de la era espacial, las necesidades de uso del espacio han sido crecientes, lo que ha dado como resultado una gran variedad de misiones y aplicaciones tecnológicas. Producto de lo anterior, el consenso general de la comunidad internacional, es agrupar estas misiones de acuerdo a un ordenamiento basado en el propósito buscado.

Es así como se definen las siguientes categorías de misiones espaciales:

o Misiones de Sistemas Satelitales:
- Satélites de telecomunicaciones.
- Satélites de observación de la tierra.
- Sistemas de navegación.
- Satélites meteorológicos.
- Satélites de aplicaciones científicas.

o Misiones de transporte espacial:
- Transporte espacial (lanzadores, transbordadores, etc.)
- Transferencia espacial (Logística espacial)
- Estaciones Espaciales (permanencia en el espacio)

En particular, los sistemas que son materia de análisis en el presente documento, son los asociados a Misiones del tipo satelital. En este contexto, es relevante señalar que para que cada satélite cumpla la misión específica (la que ha sido definida para dar respuesta a las necesidades de sus usuarios), debe llevar a bordo lo que se denomina una carga útil, usualmente compuesta por uno o más de los siguientes elementos: antenas de comunicación, antenas de radar, sensores ópticos, sensores no ópticos o componentes electrónicos. Por otra parte, para que esta carga útil cumpla su misión debe ir a bordo de una plataforma satelital. La suma de ambas constituye lo que se denomina un segmento espacial de un sistema satelital.

A. NOCIONES GENERALES DE óRBITAS SATeLITalES

La física describe las relaciones dinámicas que experimentan los cuerpos con masa en el espacio a través de la denominada Ley de Gravitación Universal. Esta Ley, tiene directa aplicación en la conceptualización de las órbitas satelitales, ya que, en términos generales, un satélite, producto del suficiente impulso inicial, intenta escapar en línea recta de la Tierra, sin embargo, la fuerza gravitacional de ésta curva su trayectoria generándose así una trayectoria cerrada denominada órbita, donde el conjunto Tierra-satélite queda en equilibrio, sin necesidad de otras fuerzas. De acuerdo a esta ley, la fuerza entre ambos cuerpos depende de manera inversa de la distancia entre ellos, por lo que, mientras más cerca esté el satélite de la tierra, mayor deberá ser su velocidad para mantener el equilibrio antes descrito. Considerando este equilibrio, a una altura de 36.000 Km de la tierra (altura de las órbitas denominadas geoestacionarias), un satélite orbita a una velocidad tal que aparece aproximadamente fijo con respecto a un observador situado sobre la superficie terrestre. A una altura menor, el satélite deberá moverse a mayor velocidad para mantener el equilibrio descrito, de lo contrario caería hasta chocar con la tierra. En tal caso, un observador terrestre verá pasar el satélite regularmente una cierta cantidad de veces al día.

Con estas consideraciones iniciales, las órbitas se clasifican por altura como se muestra a continuación:

Para efectuar la mantención de su órbita y actitud (posición angular del satélite respecto de un eje de referencia), utiliza un sistema automatizado de control, basado en el empleo de sensores que captan la información y actuadores que automáticamente corrigen la actitud y órbita, cuando los parámetros medidos se salen de lo previsto.

Figura 1: Tipos de órbitas terrestres.

En la Figura N°1 se puede apreciar que, de manera general, existen tres tipos de órbitas: órbitas bajas (LEO), medias (MEO) y Geoestacionarias (GEO), cuya diferencia está dada por la altura que las separa de la Tierra. Dicha clasificación de altura obviamente fija las aplicaciones satelitales de cada una.


B. CARATERÍSTICAS DE LOS SISTEMAS SATELITALES

1. SATÉLITES DE TELECOMUNICACIONES

Los principales servicios que prestan los satélites de Telecomunicaciones son para el uso de telefonía fija, televisión, enlaces entre teléfonos móviles, internet, etc.

La órbita utilizada principalmente para este tipo de satélites es la Geoestacionaria. Es importante señalar que, pese a que órbitas de menor altitud son posibles en el ámbito de las comunicaciones, los intentos por utilizar órbitas medias o bajas no han tenido éxito desde el punto de vista comercial. Esto se debe principalmente a que los satélites geoestacionarios son los únicos que pueden tener cobertura de un área específica las 24 horas del día sin el apoyo de otros satélites. Por el contrario, los satélites de órbita media y baja (MEO y LEO), por girar alrededor de la Tierra, requieren de un número significativo de satélites (constelación), para poder cubrir un área específica en todo tiempo.

2. SATÉLITES DE OBSERVACIÓN DE LA TIERRA

Los Satélites de observación de la Tierra, por su misión, requieren acceder a una órbita baja (LEO) que les permita, con un instrumento óptico (telescopio) adquirir imágenes de la Tierra con una resolución espacial del orden de metros (o, a veces, centímetros), a fin de que sean útiles para las diversas aplicaciones existentes en la actualidad.

3. SATÉLITES DE SISTEMAS DE NAVEGACIÓN

Son satélites que operan en constelaciones para proporcionar localización (vía triangulación) a equipos receptores ubicados en la Tierra. Ejemplo de este tipo de constelaciones es el GPS, y la constelación GALILEO de la Agencia Europea del Espacio

4. SATÉLITES METEOROLÓGICOS

Son satélites cuya misión está orientada específicamente al estudio de la meteorología del planeta. Sus cargas útiles poseen todo tipo de sensores (radar, ópticos, etc.) que permiten obtener la mayor cantidad de información del comportamiento de las capas nubosas y de los fenómenos asociados a la predicción de fenómenos meteorológicos.

5. SATÉLITES DE APLICACIONES CIENTÍFICAS

Sus misiones son definidas por la comunidad científica y espacial, a través de agencias nacionales o multinacionales (como el caso de la Agencia Espacial Europea), usualmente con presupuestos de cientos o miles de millones de dólares. En general, sus misiones están relacionadas con estudios astronómicos, estudios del sistema solar o estudios del medio ambiente en nuestro planeta, entre otros. Específicamente, en lo que se refiere a la observación científica de la Tierra se pueden destacar los estudios de la magnetósfera (campo geomagnético, cinturón de Van Allen, aurora boreal, etc.), de gravimetría (observación del campo gravitacional de la Tierra, medida del gradiente de gravedad, estudio de la estructura interna de la Tierra, etc.) y del medio ambiente terrestre (medición de la radiación desde la Tierra, intercambios aire/océano, transporte de energía, cambio climático, medición de vientos, hidrología, ciclo del agua, oceanografía, formación de glaciares, observación de los suelos, mapas, uso del suelo, urbanización, observación de desbalances biofísicos, ozono, niveles de CO2, contaminación, etc.) Las órbitas utilizadas son de todo tipo, incluso interplanetarias.

6. EL CASO DEL SATÉLITE FASAT-CHARLIE

Sobre la base de la información expuesta, el satélite Fasat-Charlie estará en una órbita baja (LEO) a 620 km de altura de tipo polar, es decir, orbitando con una orientación general norte-sur. Con el fin de cumplir su misión de observación de la Tierra, su plano orbital tendrá una orientación constante con respecto al sol. Esta es una órbita denominada helio-síncrona cuya ventaja es poder obtener en forma regular imágenes con idénticas condiciones de luminosidad. Su sensor óptico está especialmente diseñado para la altura de operación y la distancia al objetivo es fija, es decir, no considera acercamientos ni alejamientos. Las características de su órbita, sumada al movimiento natural de la Tierra, permiten al Fasat-Charlie, acceder a la superficie de todo el mundo, como se aprecia en la Figura N° 2.

Figura 2: Orbita LEO polar del Fasat-Charlie

En consecuencia, es posible señalar que, producto de sus características orbitales, su misión y su carga útil, el Fasat-Charlie:

- Siempre estará en movimiento con respecto a la Tierra por leyes de la física.
- Tendrá una órbita baja fija que se deberá mantener para cumplir su misión.
- Su órbita será apropiada para la observación de la Tierra ya que el sensor óptico tiene predefinidas sus dimensiones para proveer una imagen (resolución, tamaño, etc.) a la altura de operación y no a otra.


C. LA INDUSTRIA SATELITAL EN EL MUNDO

El primer satélite artificial, el Sputnik, fue lanzado en 1957 por la Unión Soviética. Desde entonces, más de 6.000 satélites han sido lanzados al espacio.

EE.UU. opera 423 de los 957 satélites que actualmente se encuentran en órbita activos. A cierta distancia le sigue Rusia, pero también China estableció una presencia notable en el espacio.

Al menos 115 países poseen una participación de al menos un satélite en órbita. En la figura N° 3 se puede apreciar la distribución general de los principales actores de la industria.

Para efectos de presentación de la información, el país de origen se identifica como el lugar donde se encuentra el operador o propietario. Los satélites bajo el epígrafe "colaboración" son aquellos con tres o menos países como propietarios. En la actualidad, 44 Estados tienen acuerdos de este tipo, siendo EE.UU., Taiwán, Japón y Francia los mayores accionistas en esas colaboraciones. Por satélites multinacionales se entienden aquellos que son propiedad de más de tres accionistas internacionales.

10 MAYORES PROPIETARIOS/OPERADORES DE LOS 957 SATÉLITES ACTIVOS.

Figura 3: Principales actores en la industria de satélites.
Fuente: BBC.

En Sudamérica, a la fecha la mayoría de los países han intentado dar un impulso a la actividad espacial, a través de la creación de agencias espaciales.

Figura 4: Agencias Espaciales en Sudamérica (año de fundación).

En la práctica, sólo dos de ellos han logrado un éxito que puede ser empleado como referencia para Chile: Argentina y Brasil.

1. ARGENTINA

El desarrollo espacial de Argentina tiene varios actores, que en su conjunto han permitido al país vecino, lograr un sitial relevante en la industria aeroespacial. En primer término, la Comisión Nacional de Actividades Espaciales (CONAE) de Argentina, ha implementado dos familias de misiones satelitales, según los instrumentos principales que llevan a bordo: Serie SAC con instrumentos centrados en el rango óptico, en donde se destaca que ya han cumplido su misión los satélites SAC-A (Misión tecnológica) y SAC-B (Astrofísica), encontrándose actualmente en operación el satélite SAC-C. En el misma serie se encuentran en desarrollo los satélites SAC-D /Acuarius, SAC-E /SABIA y SAC-F /ALSAT-2. Serie SAOCOM con instrumentos centrados en el rango de microondas (radar). La misión SAOCOM contempla 4 plataformas, 1 A/B y 2 A/B, donde las componentes A/B son básicamente similares mientras que la serie 2 tiene los correspondientes avances tecnológicos como resultado de las misiones anteriores. De este programa se encuentra actualmente en desarrollo el satélite SAOCOM 1. En el área de las Telecomunicaciones, se encuentra en curso el Proyecto Satélite Geoestacionario de Comunicaciones ARSAT 1, cuyo lanzamiento se estima durante el año 2013.

2. BRASIL

Indudablemente, es el país más avanzado de la región latinoamericana en lo que se refiere al estudio del espacio y a los desarrollos relacionados con él. Brasil adoptó su programa espacial ya en el año 1979. La meta de este programa es crear un potencial industrial, científico, tecnológico y humano nacional para poder elaborar y llevar a la práctica, en forma totalmente autónoma, su programa espacial. El programa contempló construir, en el estado de Maranhão, el cosmódromo Alcántara, crear su misil VSL, que serviría de modelo base, desarrollar y fabricar cuatro sondas destinadas para obtener datos y realizar el monitoreo a distancia. En la actualidad, Brasil ha puesto en órbita 11 satélites propios y ha logrado una incipiente capacidad de transporte de carga al espacio, a través de su sitio de lanzamiento experimental.

II. LA ACTIVIDAD ESPACIAL EN CHILE

A fines de la década de los 50, se firmó un Acuerdo entre los Gobiernos de Estados Unidos de Norte América y Chile, que tuvo como resultado la instalación de una Estación Terrena de Control y Seguimiento de Misiones de la NASA. Este hecho podría considerarse como el punto de partida formal de las actividades espaciales en nuestro país. Con posterioridad, se crea el Centro de Estudios Espaciales de la Universidad de Chile, que sirvió de cuna a los primeros proyectos de nivel nacional en las diversas disciplinas espaciales. El siguiente paso relevante, fue en 1973 con la incorporación de Chile como miembro del Comité de las Naciones Unidas para el Uso Pacífico del Espacio Ultraterrestre, firmando y ratificando los principales Tratados Multilaterales existentes sobre la materia. Producto de lo anterior, han surgido una serie de iniciativas en busca de la creación de una institucionalidad capaz de albergar el quehacer espacial de Chile. En este contexto, el año 1980 se crea el Comité de Asuntos Espaciales, organismo radicado en la Fuerza Aérea de Chile que tuvo como propósito proponer un texto de Política Espacial Nacional y de elaborar un Proyecto de Ley para crear una Agencia Espacial como un Servicio Público con personalidad jurídica y patrimonio propio.

Dentro de los logros de este Comité, se destaca el acuerdo "Mataveri", establecido con NASA en 1984, mediante el cual se inicia el estudio aéreo del debilitamiento de la Capa de Ozono en la Antártica, y se establece la primera conexión satelital directa entre la red informática universitaria chilena y la red universitaria interamericana. Siendo consecuente con los lineamientos generados por este Comité, la Fuerza Aérea de Chile lideró 2 programas satelitales: Fasat Alfa, que no se desprendió de su satélite portador, y Fasat Bravo que, durante su vida útil, cumplió una función trascendental en el desarrollo de la experiencia científica de Chile. En el año 2001, el Gobierno de Chile deroga el Comité de Asuntos Espaciales y retoma el tema espacial, creando la Comisión Asesora Presidencial denominada Agencia Chilena del Espacio, a la que se le encomienda proponer una Política Espacial Nacional y la elaboración de un nuevo Proyecto de Ley actualizado al desarrollo de la ciencia y tecnología, que cree una Agencia Espacial Nacional como un Servicio Público. Derivado de lo anterior, actualmente esta Agencia se encuentra enmarcada dentro del Ministerio de Economía, trabajando en la construcción de las bases legales y conceptuales que hagan sustentable el desarrollo espacial de Chile en las próximas décadas. Un ejemplo de lo anterior, es el documento: "Política Espacial de Chile" que se encuentra en su etapa de aprobación por el Poder Ejecutivo.

En la Figura N° 5, se aprecia la evolución de las distintas iniciativas nacionales en materias espaciales, que culminan, a la fecha con el hito del lanzamiento del primer satélite operacional Fasat-Charlie.

Figura 5: Actividades Espaciales en Chile.
Fuente: Ministerio de Economía.



MISIÓN G.O.E.

"Operar y mantener en órbita los sistemas espaciales de responsabilidad de la Fuerza Aérea, junto con brindar asesoría especializada en materias espaciales, en respuesta a los requerimientos internos, nacionales e internacionales definidos por la institución. Asimismo, deberá mantener en las condiciones operativas requeridas, toda la infraestructura del o los segmentos terrestres de los sistemas espaciales a su cargo, con el propósito de apoyar y asegurar su operación."

Visión G.O.E.

"Aspiramos, en el marco de una mejora continua, a constituirnos y proyectarnos como una organización líder en tecnología espacial en Chile y en la región, impulsando y siendo soporte concreto de iniciativas espaciales de interés nacional e internacional, como una contribución real al desarrollo y estatura estratégica de nuestra nación".

PrimerasImágenes

Una de las primeras imágenes de nuestro país captada por el Fasat-Charlie

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