telstar 14r

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIAFACULTAD DE CIENCIAS

DEPARTAMENTO DE MATEMATICAS

INTRODUCCION AL VIAJE ESPACIAL

SATELITE TELSTAR 14R

Estudiante:JUAN PABLO LARA LARACodigo:01-153966

Bogota, Noviembre 03 de 2015

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Indice

1. DEFINICIONES 31.1. National Space Science Data Center (NSSDC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.2. North American Aerospace Defense Command (NORAD) . . . . . . . . . . . 3

1.2.1. Catalogo NORAD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.3. Committee on Space Research (COSPAR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.3.1. Designacion Internacional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.4. Orbita Geoestacionaria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.5. Space Systems/Loral (SS/L) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.6. Telsat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.7. Tyuratam Missile and Space Center (Cosmodromo de Baikonur) . . . . . . . 41.8. Coordinated Universal Time (UTC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.9. Iternational Launch Services (ILS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.10. Proton-M . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.11. Transpondedor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51.12. Banda Ku . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51.13. Formato TLE (Two-Line orbital Element) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51.14. Epoch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2. TELSTAR 14R 62.1. Descripcion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.2. Orbita . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2.2.1. 29 de Octubre de 2015 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.2.2. 31 de Octubre de 2015 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.2.3. 02 de Noviembre de 2015 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.3. Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3. Bibliografıa 13

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1. DEFINICIONES

1.1. National Space Science Data Center (NSSDC)

El archivo NSSDC de la NASA es un archivo permanente de los datos de misiones deCiencia Espacial. La Ciencia Espacial es la astronomıa, la astrofısica, la fısica del plasmasolar y el espacio, y la ciencia planetaria y lunar. Como archivo permanente, la NASAproporciona acceso a los datos a investigadores, y en algunos casos, al publico en general.

1.2. North American Aerospace Defense Command (NORAD)

Es una organizacion conjunta de los Estados Unidos y Canada que provee defensa ycontrol aereo a toda Norteamerica. Provee comunicacion global, deteccion, validacion yalerta de posibles ataques de misiles balısticos hacia Norteamerica. Tambien provee alertatemprana en tiempo de paz en caso de que el espacio aereo este comprometido.

1.2.1. Catalogo NORAD

Es un numero secuencial de cinco dıgitos asignado por USSPACECOM a todos los sateli-tes que orbitan la Tierra con el fin de identificarlos. Antes de USSPACECOM, el catalogo lohacıa NORAD. El primer numero del catalogo es la etapa final del cohete que lanzo al Sput-nik 1. Al 21 de Septiembre del 2014, en el Catalogo Maestro de NSSDC aparecen registradosmas de 40000 objetos rastreados, incluyendo 7196 satelites lanzados desde 1957

1.3. Committee on Space Research (COSPAR)

Fue establecido por el Consejo Internacional para la Ciencia en 1958. Su objetivo es lapromocion de la investigacion cientıfica en el espacio a nivel internacional, con enfasis en ellibre intercambio de resultados, informacion y opiniones, y proporcionar un foro abierto atodos los cientıficos, para la discusion de los problemas que pueden afectar la investigacionespacial.

1.3.1. Designacion Internacional

Tambien conocido como Designacion COSPAR o NSSDC ID, es una convencion de no-menclatura internacional de satelites. Consiste en el ano de lanzamiento, 3 dıgitos que indicanel numero de lanzamiento de ese ano y una de 3 posibles letras (A, B o C) que representa elidentificador secuencial de una pieza en un lanzamiento.

1.4. Orbita Geoestacionaria

Tambien llamada GEO, es una orbita en el plano ecuatorial celeste, con una excentri-cidad practicamente nula y en un movimiento de Oeste a Este. Desde tierra, un satelitegeoestacionario parece inmovil en el cielo, y por tanto, es la orbita de mayor interes para losoperadores de comunicaciones y de television.

1.5. Space Systems/Loral (SS/L)

Es una companıa que disena y construye satelites y sistemas espaciales para una ampliavariedad de clientes gubernamentales y comerciales. Sus productos incluyen satelites de altapotencia directa al hogar de difusion, los satelites meteorologicos, satelites comerciales deradio de audio digital, satelites de observacion de la Tierra y los satelites de haz puntualpara los datos de aplicaciones de red.

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1.6. Telsat

Es una companıa canadiense de comunicaciones por satelite, fundada el 2 de Mayo de1969. La companıa tiene su sede en Ottawa, Ontario, ası como oficinas en Estados Unidos yBrasil. Es el cuarto proveedor de servicios por satelite mas grande del mundo. Es propietariode 13 satelites, tiene otro en construccion y opera 13 satelites mas para otras entidades.

1.7. Tyuratam Missile and Space Center (Cosmodromo de Baiko-nur)

Es la mayor y mas antigua instalacion de lanzamiento espacial del mundo. Originalmentefue construido por la Union Sovietica. Actualmente, esta bajo el control de Rusia, aunqueeste ubicada en Kazajistan, cerca de la ciudad de Tyuratam, en la parte sur central del paıs.

1.8. Coordinated Universal Time (UTC)

Es el principal estandar de tiempo por el cual el mundo regula los relojes y el tiempo. Parala mayorıa de propositos comunes, UTC es sinonimo de GMT (Timpo Medio de Greenwich),pero GMT ya no es el estandar definido con mas precision para la comunidad cientıfica. ElUTC se obtiene a partir del Tiempo Atomico Internacional, un estandar de tiempo calculadoa partir de una medida ponderada de las senales de los relojes atomicos.

1.9. Iternational Launch Services (ILS)

Es una empresa conjunta Ruso-Estadounidense con derechos exclusivos para la ventaen todo el mundo de los servicios de lanzamiento de cohetes comerciales Proton desde elCosmodromo de Baikonur en Kazajistan.ILS se fundo en 1995 como una asociacion de vuelo espacial privada, inicialmente comercia-lizando lanzamientos no militares, tanto en el Atlas de Estados Unidos como en el Protonde Rusia, vehıculos de lanzamiento de carga pesada.

1.10. Proton-M

Es un vehıculo Ruso de lanzamiento de carga pesada derivado del Proton desarrolladopor los Sovieticos, que se lanza desde el Cosmodromo de Baikonur en Kazajistan. Sus lanza-mientos comerciales son vendidos por ILS. El primer lanzamiento del Proton-M se dio el 7 deAbril de 2001, ha tenido 107 lanzamientos en total, 8 lanzamientos fallidos y 3 lanzamientosfallados parcialmente.Consta de 3 etapas, todas ellas impulsadas por propelente lıquido Briz-M (tetroxido de di-nitrogeno y dimetilhidracina asimetrica).

Capacidad:

Orbita LEO: 22000 kg

Orbita MEO: 6700 kg

Orbita GEO: 3500 kg

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1.11. Transpondedor

Es un tipo de dispositivo utilizado en telecomunicaciones con la funcion de:

En comunicaciones espaciales: recepcion, amplificacion y re-emision en una banda dis-tinta de una senal, es decir, para adaptar la senal entrante/saliente a la frecuencia delos equipos en banda base.

En aeronautica para sistemas de pseudo-radar: respuesta automatica de un mensaje ala recepcion de una senal concreta de interrogacion.

1.12. Banda Ku

Es una porcion del espectro electromagnetico en el rango de las microondas que va de los12 a los 18 GHz. Se usa principalmente en las comunicaciones satelitales, siendo la televisonuno de sus principales usos. La cadena televisiva estadounidense NBC fue la primera enutilizar esta banda para sus transmisiones en 1983.

1.13. Formato TLE (Two-Line orbital Element)

Es un formato de datos que codifica una lista de parametros orbitales de un sateliteterrestre, en un determinado tiempo tomado con decimas de segundo de exactitud.

El formato es el siguiente:

NNNNNNNNNNN

1 AAAAAU L1L1L2L2L2M B1B1B2B2B2.B2B2B2B2B2B2B2B2 C.CCCCCCCC OOOOOO-O PPPPP-P Q DDDZ

2 AAAAA EEE.EEEE FFF.FFFF GGGGGGG HHH.HHHH III.IIII JJ.JJJJJJJJKKKKKZ

donde:N – Nombre del SateliteA – Numero del Satelite (Catalogo NORAD)L – Designacion Internacional

L1 – Ano de LanzamientoL2 – Numero del lanzamiento en ese ano

M – Pieza del Satelite en Orbita (A, B o C)B – Tiempo de referencia

B1 – Ano en que se tomaron los parametros orbitalesB2 – Dıas transcurridos desde el inicio del ano

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C – Primera derivada del numero de orbitas diarias o Coeficiente BalısticoO – Segunda derivada del numero de orbitas diarias (Usualmente en ceros)P – Coeficiente de presion de la radiacionQ – Dıgito de EfemeridesD – Numero del set de elementosZ – Dıgito verificadorE – Inclinacion (i)F – Ascension Recta del Nodo Ascendente (Ω)G – Excentricidad (e)H – Argumento del Perigeo (ω)I – Anomalıa Media (θ)J – Numero de Orbitas diariasK – Numero de la Orbita

1.14. Epoch

El timpo Epoch es la hora actual medida en numero de segundos desde el Epoch Unix(1 de Enero de 1970 00:00:00 GMT).

2. TELSTAR 14R

2.1. Descripcion

Designacion internacional: 2011 − 021

NSSDC/COSPAR ID: 2011 − 021A

Catalogo Satelital N: 37602

TELSTAR 14R es un satelite geoestacionario de comunicaciones canadiense, construido porSS/L para la companıa Telsat. Fue lanzado desde el Cosmodromo de Baikonur en Kazajistanel 20 de Mayo del 2011 a las 15:15:00 UTC en un cohete Proton-M (Briz-M). El peso delanzamiento fue de 4, 97 toneladas. Tiene una vida util de 15 anos. TELSTAR 14R hizo suorbita circular a una altitud de 35888, 37 km y se establecio en su posicion de funciona-miento, longitud 63 Oeste con parametros orbitales iniciales (tomados el 28 de Junio de2011 a las 19:05:30 UTC) tales como periodo = 23, 93 horas, apogeo = 35787, 3 km, perigeo= 35771, 8 km e inclinacion = 0, 01.

El satelite tiene cinco antenas de comunicaciones y 46 transpondedores en banda Ku. Lacarga util de comunicaciones se divide en cinco emisiones enfocadas en Brasil, el OceanoAtlantico, el territorio continental de Estados Unidos, el cono sur de America del Sur y laRegion Andina (incluyendo America Central).

Los controladores en Tierra (Telsat) tienen la posibilidad de encender y apagar 19 transpon-dedores para adaptarse al cambio en la demanda del mercado. Los otros 27 transpondedoresen banda Ku son fijos. La emision sobre el Atlantico amplio la capacidad de cobertura delOceano Atlantico dada por los satelites Telstar 14 y Telstar 11N, lo que aseguro la posicionde Telesat como un lıder en banda ancha movil para los clientes marıtimos y aeronauticosque operan en el Atlantico.

TELSTAR 14R reemplazo al Telstar 14, que no desplego plenamente uno de sus panelessolares despues de su lanzamiento, lo que limitaba sus operaciones a solo una fraccion de sucarga util de comunicaciones. TELSTAR 14R tiene el doble de capacidad del Telstar 14, sinembargo, el panel solar norte del TELSTAR 14R no se extendio totalmente despues de sulanzamiento, lo que limito la mision prevista. Se estimo que Telsat serıa capaz de utilizar el60 % de su capacidad y operar durante 12 anos en orbita. De acuerdo con esto, TELSTAR

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14R ofrece 20 % mas de capacidad que el original Telstar 14. TELSTAR 14R, tambien esllamado ESTRELA DO SUL 2, que significa “Estrella del Sur 2” en portugues.

2.2. Orbita

Obtuve de la pagina de Internet http://celestrak.com/satcat/search.asp los formatos TLEdel Satelite TELSTAR 14R los dıas 29, 31 de Octubre, y 02 de Noviembre del presente ano,en las horas de la noche. De dichos formatos, tome el Tiempo de Referencia en que semidieron los parametros orbitales, por ejemplo, 15302, 12334282 el dıa 29/10 y teniendoen cuenta que 302, 12334282 esta dado en dıas, lo convertı a segundos (26103457) parasumarlos a la Epoch de principio del ano 2015 suministrada por la pagina de Internethttp://espanol.epochconverter.com/.

De esta manera conseguı el Epoch exacto en que se midieron los parametros orbitales(1446173857 en este ejemplo) y ayudado por la misma pagina, convertı dichos Epoch enUTC (Viernes, 30 de Octubre del 2015 02:57:37 en este ejemplo).

Por ultimo, con el UTC en que se midieron los parametros orbitales para el formato TLEy los elementos orbitales de cada fecha, dibuje las orbitas del satelite TELSTAR 14R en laaplicacion Orbit Designer.

Observacion: Considerando el apogeo y el perigeo iniciales, y el radio de la Tierra co-mo 6378, 14 km, he dibujado todas las orbitas con un a = 42160 km.

2.2.1. 29 de Octubre de 2015

Obtuve de la pagina http://celestrak.com/satcat/search.asp el siguiente formato TLEpara el satelite TELSTAR 14R, en las horas de la noche.

Y obtuve de la pagina http://espanol.epochconverter.com/ el sieguiente UTC.

Ahora bien, con los elementos orbitales suministrados dibuje la siguiente orbita.

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Con los mismos elementos orbitales dibuje una donde se ve la poca excentricidad queposee la orbita.

Y otra en donde se observa que la proyeccion del satelite sobre la Tierra, esta ubicadaaproximadamente a 30 Oeste, cuando deberıa estar a 63 Oeste.

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2.2.2. 31 de Octubre de 2015




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2.2.3. 02 de Noviembre de 2015




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2.3. Conclusiones

A pesar de la falla en el lanzamiento del TELSTAR 14R al desplegar uno de suspaneles solares, la companıa Telsat incremento su flota de satelites en funcionamientoe incremento su cobertura en el Atlantico.

Se observa que a pesar del cambio en los datos del formato TLE del satelite TELSTAR14R con el paso de los dıas, las graficas de su orbita son bastante similares y solopresentan una ligera disminucion (del 29 al 31) y posterior aumento (del 31 al 02) dela altitud del satelite respecto a la superficie terrestre.

Se observa que la orbita casi circular (por no decir circular) del satelite TELSTAR14R, practicamente coincide con el plano ecuatorial celeste, marcado por el eje rojosaliente de la Tierra, lo que es una caracterıstica de las orbitas geoestacionarias.

Se interpreta la imperiosa necesidad de controlar y medir exactamente los datos delformato TLE, ya que al trazar su orbita con los elementos orbitales siendo aproximados,se obtiene una proyeccion del satelite sobre la superficie terrestre a unos 30 Oeste,cuando verdaderamente, la companıa Telsat lo ha ubicado a 63 Oeste.

Se muestra la facilidad que hay actualmente para realizar astronomıa aficionada, apartir de la gran cantidad de aplicaciones y paginas de Internet que facilitan el cono-cimiento y aprendizaje de estas ciencias espaciales.

3. Bibliografıa

[1] Portilla B., Jose Gregorio, Elementos de Astronomıa de Posicion, Coleccion Observa-torio Astronomico Nacional (2001), 265–276 y 315–330.

[2] Anonimo. Telstar 14R. En lınea, Consultado el 01 de Noviembre de 2015, URL: https ://en.wikipedia.org/wiki/Telstar 14R

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[3] Dirk Krebs, Gunter. Telstar 14R / Estrela do Sul 2. En lınea, Consultado el 01 deNoviembre de 2015, URL: http : //space.skyrocket.de/doc sdat/telstar − 14r.htm

[4] Dr. Kelso, Thomas Sean. Satellite Catalog (SATCAT). En lınea, Consultado el 01 deNoviembre de 2015, URL: http : //celestrak.com/satcat/search.asp

[5] Dr. Grayzeck, Ed. Spacecraft Query. En lınea, Consultado el 01 de Noviembre de 2015,URL: http : //nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/SpacecraftQuery.jsp

[6] Dr. Kelso, Thomas Sean. SATCAT Launch Sites. En lınea, Consultado el 01 de No-viembre de 2015, URL: http : //www.celestrak.com/satcat/launchsites.asp

[7] Dr. Grayzeck, Ed. Telstar 14R. En lınea, Consultado el 01 de Noviembre de 2015, URL:http : //nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/masterCatalog.do?sc = 2011 − 021A# blank

[8] Dirk Krebs, Gunter. Space Systems Loral. En lınea, Consultado el 01 de Noviembre de2015, URL: http : //space.skyrocket.de/doc sat/ssloral − 1300.htm

[9] Anonimo. Convertir Epoch - Tiempo Unix. En lınea, Consultado el 02 de Noviembre de2015, URL: http : //espanol.epochconverter.com/

[10] Dr. Kelso, Thomas Sean. Frequently Asked Questions: Two-Line Element SetFormat. En lınea, Consultado el 01 de Noviembre de 2015, URL: https ://celestrak.com/columns/v04n03/#FAQ02

[11] Five for Five Apps. App Orbit Designer. En lınea, Consultado el 29 de Octubre de 2015,URL: http : //www.fiveforfiveapps.com/index.php/orbit− designer

[12] Anonimo. Elementos Orbitales de Satelites de Aficionados. En lınea, Consultado el 29de Octubre de 2015, URL: http : //www.qsl.net/ce1fls/esp/satelites/eleorb.htm

[13] Anonimo. Two-line element set. En lınea, Consultado el 01 de Noviembre de 2015, URL:https : //en.wikipedia.org/wiki/Two− line element set

[14] Anonimo. Satellite Catalog Number. En lınea, Consultado el 01 de Noviembre de 2015,URL: https : //en.wikipedia.org/wiki/Satellite Catalog Number

[15] Anonimo. International Designator. En lınea, Consultado el 01 de Noviembre de 2015,URL: https : //en.wikipedia.org/wiki/International Designator

[16] Anonimo. NORAD. En lınea, Consultado el 01 de Noviembre de 2015, URL: https ://es.wikipedia.org/wiki/NORAD

[17] Anonimo. Committee on Space Research. En lınea, Consultado el 01 de Noviembre de2015, URL: https : //en.wikipedia.org/wiki/Committee on Space Research

[18] Anonimo. Orbita geoestacionaria. En lınea, Consultado el 01 de Noviembre de 2015,URL: https : //es.wikipedia.org/wiki/%C3 %93rbita geoestacionaria

[19] Anonimo. SSL (company). En lınea, Consultado el 01 de Noviembre de 2015, URL:https : //en.wikipedia.org/wiki/SSL (company)

[20] Anonimo. Telsat. En lınea, Consultado el 01 de Noviembre de 2015, URL: https ://en.wikipedia.org/wiki/Telesat

[21] Anonimo. Cosmodromo de Baikonur. En lınea, Consultado el 01 de Noviembre de 2015,URL: https : //es.wikipedia.org/wiki/Cosm%C3 %B3dromo de Baikonur

[22] Anonimo. Tiempo universal coordinado. En lınea, Consultado el 01 de Noviembre de2015, URL: https : //es.wikipedia.org/wiki/T iempo universal coordinado

[23] Anonimo. Proton-M. En lınea, Consultado el 01 de Noviembre de 2015, URL: https ://en.wikipedia.org/wiki/Proton−M

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[24] Anonimo. International Launch Services. En lınea, Consultado el 01 de Noviembre de2015, URL: https : //en.wikipedia.org/wiki/International Launch Services

[25] Anonimo. Banda Ku. En lınea, Consultado el 01 de Noviembre de 2015, URL: https ://es.wikipedia.org/wiki/Banda Ku

[26] Anonimo. Transpondedor. En lınea, Consultado el 01 de Noviembre de 2015, URL:https : //es.wikipedia.org/wiki/Transpondedor

[27] Dr. Grayzeck, Ed. About the NSSDCA. En lınea, Consultado el 01 de Noviembre de2015, URL: http : //nssdc.gsfc.nasa.gov/about/about nssdc.html

[28] Dirk Krebs, Gunter. Proton-M Briz-M. En lınea, Consultado el 01 de Noviembre de2015, URL: http : //space.skyrocket.de/doc lau det/proton−m briz −m p3.htm

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