Fabricar un satèlite artificial y ponerlo en orbita




Como la mayoría sabe un satélite artificial se puede dedicar a cualquier cosa, los hay militares, espías de telecomunicaciones, fotográficos, climatologicos, investigación científica y muchas clases mas.

Pero si visitaste esta entrada es por que lógicamente quieres saber como puedes hacer uno, para ello tendrás que tener en cuenta los siguientes aspectos:
-Para que se utilizara el satélite.
-Medios económicos disponibles.
-Medios de lanzamiento o para ponerlo en órbita.
-Cantidad de materia prima que posees a tu alcance, como PC de las cuales puedas extraer componentes, artefactos electrónicos, etc. (En este caso todo sirve)

El punto de "la utilidad que le darán" lo dejo a su criterio, a continuación empezaremos con lo básico:

Como colocarlo en órbita:
Existen muchas formas de poner un cuerpo de una masa determinada en órbita como lo son el cohete, cañón acelerador electromagnético, globo de Helio + cohete de segunda etapa. Cualquiera de estas formas funciona siempre que se tenga en cuenta el peso del satélite (cuanto menos pese, mas fácil sera colocarlo en órbita)
Una de las formas mas sencillas es usar un cañón aun que parezca alocado, es la manera mas fiable debido a que la carga explosiva esta al alcance, con esto me refiero a la pólvora almacenada en fuegos artificiales. Para el cañón se puede utilizar una tubería (no importa si es plástica, ahora veras porque),la cual se debe enterrar por completo para utilizar la presión ejercida por el suelo terrestre sobre las paredes de la tubería para mantener la forma cilíndrica mientras se produce la aceleración del satélite. La cantidad de explosivo a usar es directamente proporcional a la masa del objeto que se desea disparar; la formula es la siguiente:
-Si la órbita es circular, la magnitud de la velocidad es constante en toda la órbita y está determinada por:


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Esta formula esta referida a la velocidad orbital, es decir, la velocidad que necesitamos para mantener el satélite en órbita. Para saber la velocidad que debe tener para escapar de la atmósfera terrestre la explicación ya fue realizada en la siguiente entrada Velocidad de escape.
Con estos datos podrán determinar la velocidad que debe tener el satélite para mantenerse en órbita. Teniendo la velocidad que se debe adquirir se puede calcular la energía necesaria para lograrla y usaremos la siguiente formula:

Vf2= Vo2 - 2gh


Donde:
-Vf2 corresponde a la velocidad final (en este caso la velocidad orbital) al cuadrado.
-Vo2 corresponde a la velocidad inicial (en este caso la velocidad con la que saldrá disparado el satélite)
-g corresponde a la aceleración de la gravedad que es de 9.81m/s2 (metros por segundo al cuadrado)
-h corresponde a la altura alcanzada (que se puede calcular usando la formula h= Vo * t - 1/2 at2)

Con este resultado obtendremos la velocidad final del satélite a una altura determinada (esta formula también les permite saber la velocidad del satélite a diferentes alturas a medida que asciende )

Si prefieren usar otro tipo de cañón existe una alternativa:
El cañon Gauss

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Este es, básicamente un electroiman que lo único que hace es acelerar una carga con propiedades magnéticas (como una masa de Hierro o Acero) hacia él mismo, es decir, atraerla. Una vez que la carga llega a las proximidades del electroiman, este es desconectado (apagado) y la carga continua por su carga inercial.
La única desventaja es encontrar los materiales nombrados siguentemente:

-Alambre de cobre.
-Capacitores (la cantidad la deciden ustedes ya que cuanto mas pese la carga mas voltaje y mas capacidad tendrán que tener, yo recomiendo que trabajen con capacitores de 400 Volt y 4700 uF como el que se muestra en la imagen )

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-Un tubo (puede ser de PVC)
-Soportes de madera o plástico (siempre de materiales no conductores)
-Por ultimo un transformador con un puente rectificador de corriente incluido para la carga del Capacitor.


El modelo de prueba quedaría así:

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Por ejemplo si se usa un cohete se debe tener en cuanta que el gasto de combustible sera de 50 litros para poder poner en órbita a un satélite de 50 gramos. Entonces la cantidad de pólvora a utilizar en el cañón se los dejo a su criterio divido a que todo dependerá de el peso exacto del satélite a mandar.

El largo de la tubería tendrá que ser al menos de 10 metros.

En el caso de utilizar un cohete se utilizaran las mismas formulas mostradas anteriormente, un giroscopio para mantener en posición lineal recta al mismo y la relación de cantidad de combustible mostrada anteriormente (50 litros para poder poner en órbita a un satélite de 50 gramos).

Fabricar un satèlite artificial y ponerlo en orbita

El motor de cohete mostrado en la imagen anterior corresponde a un motor de combustible solido, este tipo de motores solo es recomendable para llevar la carga a una altitud de hasta 45 kilómetros de altura (debido a el peso del combustible). La carga de eyeccion se utiliza para separar la otra etapa del cohete que corresponde a una etapa de combustible liquido con su motor correspondiente mostrado a continuación:


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O también se puede utilizar un cohete híbrido es decir un cohete de combustible solido en el que el oxidante lo proporciona un tanque y así reducir el peso del cohete:

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El cohete híbrido es capaz de llevar el satélite hasta su órbita. El combustible solido puede ser parafina (componente de las velas), o una combinación de carbón y azufre en cantidades de 75% de carbón y 25% de azufre. El oxidante puede ser aire comprimido o en estado liquido (lo que permite un tanque de menor tamaño y como consecuencia menor peso)

Una vez que se encuentra en órbita lo que mas interesa es recibir los datos que obtuvo el satélite en su recorrido orbital, esto lo lograremos colocando un reloj (si un reloj como el que tienes en tu casa) que dependiendo de la altura de órbita y la velocidad orbital mas el radio de la órbita podremos sacar el tiempo que tarda en pasar por nuestra ubicación.

Con esto se activa el método de transmisión de datos elegido y se reciben los datos, es decir, el reloj marca el tiempo exacto en el que comienza la transmisión (con esto lograremos ahorro de energía, reduciendo transmisiones en lugares muy alejados del sistema receptor)
Para la transmisión de datos se puede utilizar la radiofrecuencia que se puede generar utilizando el método de chispa:

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Este es un esquema simplificado (si así de simple es) en el que se muestra a la izquierda el emisor y a la derecha el receptor. Con esto se podrá recibir las ondas generadas por el satélite.
En el caso de utilizar una cámara conectada directamente a el transmisor, la misma se deberá encender cuando el reloj lo indique. (Recuerden que para transmisión de ondas de radio se necesita alto voltaje por lo que se deberá equipar el satélite con un banco de capacitores para el momento de la transmisión).



Si no se encuentra al alcance paneles solares, se pueden utilizar termopares debido a que en el espacio hay diferencias de temperaturas que pueden llegar a 150° C o mas. Un termopar consiste en dos conductores, como cobre y hierro enlazados de la siguiente manera:

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Si se usa termopares como fuente de energía es elemental la utilización de un banco de capacitores para el momento de funcionamiento y transmisión.
Con respecto a la estructura que contendrá todos los componentes del satélite (capacitores, cámara reloj y demás componentes a colocar) se debe tener en cuanta la aislación térmica pero no gaseosa (para permitir la descompresión y evitar que el satélite estalle por las diferencias de presión. El material a emplear puede ser un cilindro de PVC recubierto en su parte externa por los siguientes compuestos:
-Corcho
-Madera
-Lana de oveja (la que se utiliza para tejidos)
-Vidrio
-Lana de vidrio
-Espuma de Polietileno
Cualquiera de estos funciona, pero se deberá tener en cuenta que cuanto mas sea el grosor de la capa aislante mayor sera la resistencia térmica del satélite (tenga en cuenta no descuidar el peso del satélite al aplicar la capa aislante)


Fabricar un satèlite artificial y ponerlo en orbita

Imagen que muestra como debería quedar terminado el satélite (recuerden que el modelo mostrado en la imagen utiliza paneles solares, el nuestro en su lugar tendría un panel compuesto por hilos trenzados de cobre y hierro para formar el termopar)
La forma cilíndrica compuesta por PVC recubierta por una capa de aislante térmico.
En su interior todos los componentes (una cámara un banco de capacitores y un reloj con uno de sus números conectados a un transistor que funciona como interruptor para poner en funcionamiento la cámara y el emisor de radio ondas)
Y por ultimo un generador de ondas de radio por chispa.

Satélite de tamaño reducido:

Si no se dispone de materiales en gran cantidad lo que se debe hacer es reducir el tamaño del satélite, con esto no solo se logra una construcción económica, si no, que también su puesta en órbita por su reducido peso

Con estos datos es posible la creación de un satélite artificial y su puesta en órbita (ante cualquier duda comenten y sera respondida). Dos cosas no se devén descuidar en este caso, el sistema de radio para poder mantener contacto y la fuente de energía que permite hacer controlar el satélite en el caso de poner por ejemplo una cámara fotográfica o, si quieres ir por algo mas complicado, un radio telescopio.


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Donde "C" representa un capacitador variable que se ajusta a la señal que se transmite desde Tierra antes de la puesta en órbita, y "D" es simplemente un diodo (No usar LED,)

Esta entrada se actualizara mensualmente a fin de brindar la información mas completa para la construcción y puesta en órbita de un satélite artificial.







Eso es todo !

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