satelites (informe) - gediter

7/31/2019 Satelites (INforme) - GEDITER

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I. INTRODUCCIN: El sbado 20 de octubre del 2012, se reunieron los

miembros del grupo de estudio, debate e investigacin en Ingeniera de

Telecomunicaciones y Redes, para tratar el tema de Satlites, escogido

previamente mediante votacin en el grupo de Primera Promo de Teleco en

Facebook; en su primera fase de Investigacin. La segunda Fase fue realizada

3 das despus para la realizacin del informe y debate.

En el presente informe, desarrollaremos el tema de cmo se construye un

satlite artificial y cules son los elementos que intervienen en su construccin.

Todo desde la perspectiva de una de las empresas ms importantes de la

industria espacial, ASTRIUM.

Mostraremos las diferentes etapas por las que pasa un satlite, y sobre todo

cules son los procesos ms crticos de su construccin.

En fin, agradecemos su inters al leer este informe y estamos contentos de

compartir lo que hemos podido aprender hoy.

II. OBJETIVOS:

a. Lograr entender el funcionamiento general de un satlite artificial.

b. Investigar acerca de la estructura de un satlite artificial.

c. Investigar acerca de la construccin de un satlite artificial.

d. Identificar los procesos ms crticos del proceso de construir un satlite.

e. Compartir todo lo aprendido en esta sesin.


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III. DESARROLLO DE LA SESIN:

Los Satlites son parte fundamental en el proceso de comunicacin entre las

personas que se encuentran uno a cada lado del mundo. En el pasado era casi

imposible tener una comunicacin lo suficientemente decente (en trminos de

calidad y tiempo de respuesta) entre una persona de nuestro pas y al otro lado

del mundo, en Japn. Si hablamos en trminos de velocidad de transmisin,

podramos decir que la Fibra ptica es una gran opcin a elegir, sin embargo,

no podemos cablear todas las cosas en el mundo. Ms an con el enorme

boom de las comunicaciones mviles en el mundo; las personas empezaron a

entender la importancia de estar conectados en cualquier tiempo y en cualquier

lugar.

Fig. 1 Astrium.

Tener la facilidad de poder empezar una comunicacin entre dos puntos

geogrficos, o la posibilidad de acceder a los datos de noticias en el mundo

desde las ruinas de Machu Picchu, o tomarse una foto mientras te paseas en

una canoa en el Amazonas, o en caballito de totora en la costa peruana. En fin,

todo esto es posible gracias a la comunicacin satelital. Pero no muchas

personas conocen el proceso que demanda tener un satlite orbitando en el

espacio para brindar los servicios antes mencionados. ASTRIUM ah dedicado


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cada centavo de inversin a desarrollar los ms modernos satlites

comerciales del mundo.

ASTRIUM es la empresa nmero 1 europea, y tercera de la industria espacial

en todo el mundo, ASTRIUM rene 17.000 hombres y mujeres en cinco pases:

Alemania, Espaa, Francia, los Pases Bajos y el Reino Unido. Son 17.000

profesionales seleccionados de entre los mejores, movidos todos ellos por el

mismo entusiasmo por el espacio y unidos en la mayor aventura de nuestro

tiempo: extraer del infinito potencial espacial, ventajas y progreso para los

seres humanos. Garante del acceso europeo al espacio y lder indiscutible del

transporte espacial, e los sistemas de satlites y de los servicios espaciales,

desde hace mas de 40 anos ASTRIUM va en pos de su ms grande y bella

misin: aportarles todo el espacio que necesiten, hoy y maana. Una misin

que ya esta asociada a nombres tan prestigiosos como Ariane, la Estacin

Espacial Internacional, Envisat o Mars Express. Y siempre con el mismo

compromiso: ofrecer a nuestros clientes las mejores soluciones del mercado

en trminos de innovacin, calidad, costes y plazos.

En la plantilla de ASTRIUM, que est presente en 25 pases, se cuentan no

menos de 41 nacionalidades distintas. La diversidad es uno de los activos

indispensables de la empresa, que sta aprovecha para enriquecer y ampliar

sus actividades comerciales e industriales. La diversidad cultural hace posible

comprender mejor las necesidades de los clientes o proveedores all donde se

encuentren en cualquier lugar del mundo. Ayuda adems a entablar con ellos

relaciones ms slidas y hace posible desarrollar los resultados comerciales y

tcnicos de la empresa. Ver todas las entrevistas filmadas en ingls de


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empleados y empleadas de distintas nacionalidades que exponen su

experiencia profesional.

a. Estructura de un Satlite.

Fig. 2 Estructura de un Satlite.

Un satlite cuenta con dos partes bien definidas, tanto al momento de su

construccin como en la etapa de produccin u operacin.

Fig. 3 Modulos del Satlites.


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i. Mdulo de Servicio: El mdulo de servicio es responsable de

situar al satlite en rbita geostacionaria, posicionarlo con la

precisin adecuada para el apuntamiento de las antenas, de

suministrar la energa primaria para el funcionamiento de todos los

sistemas (incluso durante los periodos de eclipse), de controlar el

estado de funcionamiento de los equipos del mdulo de

comunicaciones, y de proporcionar el ambiente trmico adecuado

para que toda la circuitera opere dentro de su margen de

temperatura (bsicamente influenciado por la radiacin solar).

Los satlites de comunicaciones trabajan habitualmente con

potencias bajas (15-20W en la banda de 11Ghz) y la falta de

energa primaria provocada por los perodos de eclipse (cuando el

planeta se intercala entre el Sol y el satlite), se suple con la

generacin de la misma a cargo de un conjunto de bateras. Los


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satlites DBS, por su elevada potencia y por tanto por su elevado

peso, no permiten acarrear la masa suplementaria que representan

las bateras, requirindose incluso de naves mucho ms potentes.

Los componentes del mdulo de servicio son:

1. Sistema de propulsin. Es un motor cohete que coloca al

satlite en su rbita una vez ha finalizado la ltima fase de

su lanzamiento al espacio. Est generalmente propulsado

por hidracina, consistente en una mezcla de nitrgeno e

hidrgeno que tiene la propiedad de un bajo punto de fusin

(unos 2 C). Los sistemas de propulsin de los satlites

constituyen un campo de investigacin abierto. Se han

conseguido desarrollar varios tipos de propulsin, cada cual

con sus inconvenientes y ventajas. Un sistema moderno es

el propulsor elctrico, que puede adoptar diferentes

modalidades: termoelctrico, electrosttico o acelerador de

iones, electromagntico o acelerador de plasma, etc. En

todos ellos se utiliza como propulsante algn tipo de gas,

como argn, xenon y otros, que es manipulado

elctricamente para conseguir el empuje.

2. Sistema de estabilizacin. Es un conjunto de pequeos

cohetes que permiten realizar ajustes muy finos en la

orientacin del satlite, por ejemplo para asegurar que la


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antena transceptora (transmisora y receptora) enfoque

correctamente al rea de la tierra que se desea cubrir.

3. Depsito de combustible. Permite almacenar el combustible

suficiente (habitualmente hidracina) para el funcionamiento

durante toda la vida de servicio operativo del satlite. En los

satlites que se dotan de energa nuclear, suelen incorporar

una pequea central de fisin de uranio 235.

4. Paneles de clulas solares. Son un conjunto de clulas

fotovoltaicas que generan electricidad por medio de la

energa solar, permitiendo alimentar todos los equipos y

sistemas electrnicos, como los de comunicaciones,

motores elctricos, etc.

5. Los paneles solares, una vez desplegados en la fase de

puesta en servicio, permanecen as durante toda la vida til

del satlite. En los sistemas ms modernos se puede

controlar por telecomando la alimentacin que suministran

en caso de avera de alguna de sus clulas, activando o

desactivando diferentes combinaciones para que los equipos

de abordo se mantengan operativos sin interrupcin.

6. Sistema de orientacin de los paneles. Son un conjunto de

motores elctricos y servomecanismos que permiten la

orientacin de los paneles de clulas solares, con el objetivo


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de obtener la mayor superficie y nivel de insolacin, y

consecuentemente la mayor energa en todo momento.

ii. Mdulo de Telecomunicaciones: El mdulo de

Telecomunicaciones es en realidad la llamada carga til del satlite,

y consta de las siguientes partes:

1. Antena receptora. Al igual que la antena transmisora y los

paneles solares, la antena receptora es un elemento

perfectamente identificable en el exterior del satlite. Ambas

antenas suelen tener forma parablica; la receptora es la

encargada de captar las seales procedentes de la estacin

terrestre.

2. Receptor-conversor. Es un receptor de bajo nivel de ruido y

conversor de frecuencia, que toma las altas frecuencias

recibidas por la antena receptora, las amplifica y las

convierte en seales de frecuencia ms

3. Sistema multiplexor de entrada. Es un conjunto de

elementos pasivos dispuestos en forma de gua de ondas,

cuya misin es descomponer (discriminar) todo el grupo de

seales entrantes en canales individuales, para su posterior

aplicacin a la entrada respectiva de cada una de las etapas

amplificadoras.


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4. Amplificador de canal. Proporciona el nivel ptimo de seal

antes de ser aplicada a la etapa amplificadora de potencia.

Incorpora un atenuador variable ajustable desde tierra

mediante telecomando, para adecuarlo al punto de trabajo

del repetidor.

5. Multiplexor de salida. Su misin es justamente la inversa a la

del multiplexor de entrada, pues debe reunir todas las

seales procedentes de los diferentes canales y aplicarlas

en grupo a la antena de transmisin. Est formado por

elementos pasivos en forma de gua de ondas dispuestos en

una nica unidad compacta.

6. Etapa de potencia. Consiste en un amplificador de ondas

progresivas de alta potencia, y de los elementos encargados

de suministrar a sus electrodos la energa elctrica

necesaria. En el caso de una emisin de televisin, la

potencia total del satlite est condicionada por el diseo de

esta unidad, que determinar la calidad de la seal de

recepcin en los aparatos terrestres.

7. Antena transmisora. Consiste en una antena parablica u

offset, encargada de radiar a la tierra todas las seales de

los diferentes canales de comunicaciones. Su diseo es de

gran rendimiento y se orienta a uno o ms puntos de la tierra

en donde est situada la estacin terrestre para evitar la


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interferencia entre los haces ascendente y descendente. El

conjunto ya descrito de receptor-conversor-transmisor de un

satlite de comunicaciones recibe la denominacin inglesa

de "transponder", un trmino muy utilizado siempre que se

tratan las caractersticas de un satlite de comunicaciones.

8. Conjunto de bateras. Est formado por bateras

habitualmente de Niquel-Cadmio o litio de gran rendimiento

por unidad de peso, que suministran la energa almacenada

para el funcionamiento de los sistemas elctricos y

electrnicos cuando el satlite se encuentra en una zona de

eclipse. La duracin de estas bateras a un rgimen normal

de funcionamiento garantiza una vida til mnima de 10

aos.

9. Equipos redundantes Un satlite no puede ser reparado en

rbita, salvo capturndolo mediante una lanzadera espacial,

lo cual puede constituir una operacin extremadamente cara

y tcnicamente laboriosa. Por ello, los satlites son

construidos redundando todos aquellos sistemas ms

crticos, duplicndolos e incluso triplicndolos. stos pueden

ser alternados, activados y desactivados desde tierra

mediante rdenes de telecomando. Si una parte esencial del

sistema queda inoperativo por una avera, se enviara una

orden telecomandada que activara el sistema redundante y


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desactivara el averiado, permitiendo as mantener los

servicios en funcionamiento.

b. Construccin de un Satlite.

Funcionamiento de un satlite. Los satlites de comunicaciones,

dependiendo de su funcin, pueden ser bidireccionales, o limitarse a

retransmitir las seales recibidas. As, las seales de telefona o

telecomunicacin, precisan tener caminos de ida y vuelta para que los

interlocutores puedan comunicarse en ambos sentidos. Este sistema

necesita habitualmente de estaciones terrestres para procesar tanto el haz

ascendente como el descendente; son las encargadas de recoger y

reenviar las seales procedentes de los centros de telecomunicaciones que

enlazan con los usuarios.

Por su parte, los satlites que emiten seales de radiodifusin, Tv, u otras

de carcter unidireccional, utilizan estaciones transmisoras terrestres (que

son las que tienen la infraestructura de telecomunicaciones para acceder al

satlite) para recoger y reenviar las seales de las distintas productoras de

programas.

Estas seales, tras su multiplexacin por la estacin terrestre, son

canalizadas hacia el satlite por medio del haz ascendente, y transmitidas

de nuevo a determinada rea de la tierra a travs del haz descendente,

para se captadas por los receptores de los usuarios.

En cualquier caso, un mismo satlite puede estar tcnicamente dotado

para realizar ambas funciones, la bidireccional para telecomunicaciones, y


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unidireccional para emisiones en un solo sentido. Dado que el haz que

desciende no cae de forma perpendicular, la proyeccin del satlite se

realiza de forma elptica, al igual que sucede si proyectamos la luz de una

linterna sobre una superficie esfrica. Consecuentemente, en la zona

central del foco iluminada por el satlite se recibe la mayor intensidad de

seal, mientras que sta se va atenuando progresivamente conforme nos

alejamos hacia los extremos. Para evitar que los haces que agrupan los

diferentes canales ascendentes y descendentes se interfieran entre s por

proximidad, ambos haces se emiten con polaridad y bandas de frecuencia

diferentes.

EL LANZAMIENTO La elevada rbita de un satlite geoestacionario

requiere de un sistema escalonado para situarlo en ella. Los lanzadores

habituales para llevarlo a su rbita suelen ser transbordadores o cohetes

tipo Ariane. En dos primeras fases el lanzador lo lleva hasta una rbita

baja, y una tercera fase le sita en la rbita elptica ms alta antes de

separarse del satlite. Desde aqu, en el apogeo de la rbita, se enciende

el motor del satlite que le transportar hasta una rbita circular sincrnica.

Para que el satlite quede situado definitivamente en el lugar previsto, se

realizan ajustes mediante breves encendidos del motor de propulsin del

propio satlite, y de los motores de control de orientacin. En esta

situacin, el satlite ya puede desplegar los paneles de clulas solares y

comenzar su vida operativa, que ser controlada permanentemente por la

estacin de mando en tierra.


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La estacin terrestre utiliza sistemas de telemetra para conocer en todo

momento si el satlite se desva de su posicin correcta. Si ocurriera una

deriva, se realizan entonces correcciones mediante seales de control a los

motores de orientacin. A su vez, el satlite enva seales a la estacin

terrestre con informacin sobre el estado operativo de todos los sistemas

importantes, de tal manera que en caso de fallo o funcionamiento

defectuoso de alguno de ellos se puede ordenar a un sistema redundante

que lo sustituya.

El control es permanente durante todo el periodo de vida operativa del

satlite, el cual est limitado fundamentalmente ms por el combustible que

por el uso de las bateras elctricas y paneles solares, pero que no suele

ser inferior a 10 aos. Pasado el tiempo de vida til, un nuevo satlite es

puesto en rbita para ocupar su lugar y asegurar as que los servicios de

telecomunicaciones se mantienen ininterrumpidamente.

Durante el reemplazo existe una fase de transicin en la cual el viejo

satlite se le sita normalmente en una rbita llamada "inclinada", que

consiste en darle un ligero ngulo en direccin norte-sur. En ese momento

el viejo satlite an puede seguir operando en condiciones normales, pero

permite que el nuevo vaya ocupando su lugar y entrando en operatividad.

Cuando el nuevo satlite ha sustituido al viejo y tomado las riendas, se

apaga en ste definitivamente el mdulo de telecomunicaciones y se utiliza

el mdulo de servicio para llevarlo a una rbita alejada llamada "rbita

cementerio" o, en algunos casos, a una reentrada en la atmsfera para su


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cada a la tierra en un lugar donde no constituya un riesgo para personas o

cosas.

Parte importante del xito de un programa espacial se basa en el

conocimiento adecuado de materiales puesto que, por un lado, en aqul se

disea al lmite de las propiedades de los mismos debido a las

imposiciones dadas por la necesidad de disminuir el peso de las cargas

tiles (para darmayores prestaciones o hacer menos costosas las misiones

espaciales) y, por otro, la falla de una de las partes produce el fracaso de la

misin. Con el aumento de la actividad espacial, la necesidad de

desarrollar nuevos materiales capaces de responder a los requerimientos

de diseo ha concentrado considerables esfuerzos de investigacin y

desarrollo, a medida quese alcanzaban condiciones que llegaban a los

lmites de las propiedades de los materiales existentes.

Los requerimientos satelitales abarcan una innumerable gama de

materiales desde los estructurales, en los que es necesario utilizar aqullos

de avanzada como los compuestos (en razn de la importancia del peso de

las partes que se envan al espacio), hasta loselectrnicos y los pticos por

la necesidad de disminuir el peso, aumentar la eficiencia y el nmero de

funciones que cumplen los satlites. Para las actividades previstas en los

prximos aos se debe disponer de un grupo que tenga conocimiento en

tecnologa de diseo y fabricacin de partes que utilicen materiales

compuestos y aleaciones estructurales extralivianas (con propiedades

mecnicas de avanzada) y de materiales funcionales como los que

configuran la electrnica y optoelectrnica utilizada en los sistemas de

comunicacin, transmisin digital de datos y deteccin de imgenes.


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Slo consideramos algunos de los principales materiales que se utilizan en

aplicaciones satelitales, razn por la cual no se analizan aqullos que se

requieren para la fabricacin de vehculos espaciales, como son, por

ejemplo, los ablativos o los compuestos de carbn/carbn.

Aleaciones de Magnesio:

Las aleaciones de Mg se utilizan en los satlites debido a su baja densidad.

Es necesario conocer su comportamiento para optimizar sus usos y evitar

que durante el almacenamiento de las aleaciones o durante el

almacenamiento de las partes (luego de la fabricacin), se produzcan

efectos corrosivos.

Aleaciones de Aluminio y Aluminio-Litio:

En la industria aeroespacial las aleaciones estructurales de Aluminio de

mayor inters son las de las series 2000 y 7000 (las ms conocidas son la

2024 y la 7075).

Las aleaciones de Al-Li permiten en general disminuciones de peso

mayores al 10% y aumentos de 20% del mdulo elstico con respecto a las

aleaciones convencionales de Al. Es necesario conocer las tcnicas de

produccin de partes utilizando este tipo de aleaciones y los requisitos de

almacenamiento de las partes para evitar problemas de corrosin. Por

ejemplo, las aleaciones avanzadas de Al-Li-Cu-Zr y Al-Li-Cu-Mg-Zr pueden


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lograr disminuciones de peso superiores al 12% y poseer mdulo elstico

un 15% ms elevado. Poseen adems resistencias mecnica y a la

corrosin y la tenacidad necesaria para aplicaciones aeronuticas y

satelitales. Es necesario para ello estar familiarizado con las tcnicas de

solidificacin rpida y metalurgia de polvos.

Se ha avanzado mucho en el desarrollo de las nuevas aleaciones de Al-Li,

particularmente en lo que concierne a disminucin de peso y aumento de

mdulo elstico. Sin embargo, sus aplicaciones no han evolucionado tan

rpidamente como se esperaba debido principalmente a limitaciones en su

resistencia a la propagacin de grietas, tanto esttica como en fatiga, a lo

que es necesario agregar un costo de fabricacin ms elevado.

Los procesos de deformacin superplstica de aleaciones de Al permiten la

fabricacin de partes que de otra manera requeriran, por su forma

compleja, de varias partes unidas entre s. El uso de aleaciones que

permiten la aplicacin de la fabricacin superplstica da lugar a

considerables reducciones de peso de las partes y, por ende, son de gran

importancia en aplicaciones satelitales.

Aleaciones de Titanio:

Las densidades de las aleaciones basadas en titanio, se ubican entre 4.43

gm/cm3 a 4.85 gm/cm3. Las tensiones de fluencia se encuentran entre 172

MPa para el titanio comercial (Grado 1) hasta 1380 MPa para aleaciones

beta tratadas trmicamente. La combinacin de esas altas resistencias

mecnicas con la baja densidad, resultan en relaciones excepcionalmente


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elevadas para la familia de aleaciones base titanio. Dichas relaciones son

superiores a casi todo otro metal.

Desarrollo y utilizacin de compuestos avanzados:

Los materiales compuestos avanzados a matriz polimrica, metlica o

cermica con sus altas prestaciones en trminos de rigidez, tensin de

rotura, estabilidad dimensional, resistencia a elevadas temperaturas y baja

densidad, adems de una total flexibilidad para producir piezas de las ms

variadas caractersticas, han sustituido con xito a los materiales

tradicionales en muchas partes de la estructura primaria de los vehculos

espaciales.

Los compuestos de ms inters son los de Grafito/Epoxy (Gr/E), los de

matriz de Al de boro, fibras de xido de aluminio, cermicas, fibras de

tungsteno, carburo de silicio, fibras de carbono y de acero inoxidable, etc.

Mecnica de compuestos estructurales:

El anlisis y diseo de partes estructurales de satlites con materiales

compuestos, particularmente laminados, son todava una tarea formidable

an para el ms experimentado ingeniero o diseador. La dificultad est en

las complejidades inherentes a la anisotropa del material, la distinta

secuencia de apilado de las lminas, la dependencia del comportamiento

del material con matriz orgnica de la humedad y el tiempo a distintas

temperaturas, el comportamiento elasto-plstico, el "creep" y los distintos

modos de falla asociados a transformaciones de fases. Debe prestarse


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especial atencin a todos estos efectos debido a los requerimientos

adicionales de estabilidad dimensional que se presentan en aplicaciones

satelitales.

El anlisis de los modos de rotura de un material compuesto requiere

particular atencin ya que stos se encuentran influidos por una gran

cantidad de parmetros tales como: la adhesin matriz-refuerzo, la

configuracin estructural, el mtodo de fabricacin, la capacidad de la

matriz y de la interfasematriz-refuerzo de transferir cargas entre las fibras,

el tipo de cargas (cuasi-estticas, cicladas), etc. Otro tema de inters es el

estudio de la inestabilidad de los paneles ("buckling" y "post-buckling").

Existen numerosos estudios que han formulado nuevos modelos para

describir el estado de tensiones en un material compuesto. Si bien se

puede conocer el estado de tensiones en presencia de discontinuidades

tales como: bordes, agujeros, laminaciones, etc., no es todava posible, en

todos los casos, asociar estos estados de tensiones con los mecanismos

de rotura. Este es un tema que requiere investigacin en el rea de la

mecnica de los materiales compuestos.

Compuestos "Filament Wound" , se considera que en el precio final de

un componente de materiales compuestos, la fabricacin representa el

70% del total. El estudio de nuevos mtodos de fabricacin apunta

principalmente al desarrollo de procesos con altos volmenes de

produccin y bajo costo. Existen procedimientos que encuentran directa

aplicacin en la industria espacial, tales como: el estampado de

termoplsticos, el "resin transfer molding", as como el "filament winding" y


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la construccin de preformados de fibra seca. Todos estos procesos son

actualmente utilizados, pero no todos ellos han alcanzado un nivel de

desarrollo tal como para poder ser aplicados en partes de estructuras

primarias con altos volmenes de produccin. El mtodo de "filament

winding" es sin duda el proceso de fabricacin mecanizado que ms se ha

desarrollado y que ms se utiliza en la produccin de piezas de materiales

compuestos en la industria aeroespacial.

Es importante el manejo de este tipo de tecnologa para producir partes

tubulares estructurales de materiales compuestos de fibrascontnuas y

matrices orgnicas. El uso de esta tecnologa, conjuntamente con la de

construccin de partes estructurales con el sistema de tubos reforzados,

puede disminuir en forma importante el peso de las partes. Una desventaja

del mtodo es que slo es aplicable a la fabricacin de superficies de

revolucin sin curvaturas externas.

Tecnologa de uniones adhesivas, las uniones adhesivas de compuestos

con otros materiales y de materiales tradicionales disminuyen el peso en

forma significativa. Las uniones adhesivas son utilizadas en forma

generalizada en las industrias aeronutica y espacial. Ellas permiten

obtener estructuras de altas performances y resolver muchas situaciones

en las cuales las uniones abulonadas o las soldaduras no podran ser

utilizadas. Por ejemplo, en el caso de los materiales compuestos existen

configuraciones de laminados, con bajas caractersticas ante cargas de

aplastamiento, que pueden ser resueltas favorablemente utilizando

adhesivos.


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Proteccin y Disipacin Trmica

Materiales para proteccin trmica; cermica y uniones cermicas

Los satlites estn sometidos a grandes variaciones de temperatura en

funcin de su posicin con respecto al sol y a la tierra. Materiales

cermicos producidos con fibras de slica son excelentes aislantes trmicos

y por sus caractersticas dielctricas pueden ser usados en aplicaciones de

microondas en satlites, ventanas y domos para radiacin de antenas,

superficies polarizadas y selectivas en frecuencias, platos para antenas

milimtricas, lentes dielctricos artificiales y substratos para componentes

electrnicos.

Los temas de mayor inters encermicas son los de cermicas tenaces,

cermicas porosas, barreras trmicas, substratos de componentes

electrnicos, uniones cermica/cermica y metal/cermica y la familia

ferroica.

Otra rea de inters para aplicaciones satelitales es la de las barreras

trmicas que se pueden producir con distintas tcnicas de deposicin

superficial de cermicas sobre distintos substratos. Las ms difundidas

son: "flame spray", "plasma spray", deposicin fsica y qumica (PVD y

CVD), etc.

Asimismo, los satlites tienen una lmina metlica que los rodea y que se

recubre con depsitos de alta reflectividad para evitar el efecto trmico de

la radiacin solar.


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Caloductos y aletas para radiacin trmica, es necesario conocer la

tecnologa de caloductos o heat pipes usando tubos con fluidos, la de

grafito/epoxy con fibras de alta conductividad trmica basadas en brea de

petrleo y la de uniones adhesivas para los sistemas de extraccin de calor

que no desgasen en el espacio.

Efectos de la radiacin en los circuitos integrados, la performance de

los circuitos electrnicos de satlites es degradada por la radiacin

ambiental presente en el espacio. Estos circuitos son principalmente

hechos usando tecnologa CMOS ("complementary metal oxide

semiconductor"). Los circuitos CMOS son sensibles al total de la dosis de

radiacin gamma que causa cambios en sus parmetros operativos. Estos

circuitos dejan de operar luego de recibir una dosis superior a la permitida.

La radiacin tambin produce foto-corrientes que pueden disminuir o

paralizar su funcionamiento. Por ello, es imprescindible considerar la

utilizacin de circuitos integrados endurecidos para soportar la radiacin y

diseados especialmente para evitar que fallen en su funcionamiento al

recibir radiacin en el espacio.

Sistemas Energticos y Deteccin :

Celdas combustibles, los sistemas basados en hidrgeno/oxgeno

proveen lo ms avanzado en la capacidad elec-troqumica de conversin

directa de energa.


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Debido a la dificultad de almacenar H2 y O2 es importante formular

composiciones slidas que puedan liberar gas de H2 y O2 puros para

generar energa. Para oxgeno pueden utilizarse formula-ciones con

mezclas de sales cloradas de metales alcalinos con polvos de metales

seleccionados del grupo VIII de la tabla peridica y composiciones

generadoras de H2 pueden basarse en hidruros de metales alcalinos y B

parcialmente oxidados para liberar H2 mediante la adicin de xidos de los

elementos del grupo VIII de la tabla peridica.

Celdas solares, como el peso es una condicin importante en el diseo de

un satlite es necesario tener en cuenta varios aspectos en la seleccin del

tipo de celda de conversin directa de energa solar en electricidad como:

la eficiencia, la degradacin que se produce por efecto de la radiacin y la

temperatura de recocido para lograr la recuperacin de las propiedades

degradadas por la radiacin. Es necesario conocer la tecnologa de celdas

solares de GaAs, Si en pelculas delgadas, InP en varias configuraciones y

capas delgadas de estos materiales, incluyendo CdS y CdTe. Adems las

celdas solares deben ser colocadas en colectores solares livianos, flexibles

y posibles de almacenamiento compactado durante el lanzamiento de los

satlites para poder luego expandirlos en el espacio.

Bateras para almacenamiento de energa, los sistemas de bateras con

celdas de Ni-Cd operando a 28 V son inadecuados para aplicaciones

satelitales y se requiere desarrollar bateras de menor peso y mejor calidad

que permitan mayor densidad de energa. Un concepto de avanzada puede

ser el de las bateras con celdas de Ni-H2.


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Los futuros desarrollos en esta rea deberan focalizarse en: el aumento

del nmero de ciclos para aplicaciones GEO (40000 ciclos (6, 9 aos) a

descargas entre 40-80%); el aumento de la densidad de energa

gravimtrica del estado del arte de 50 Wh/kg a 100 Wh/kg y el desarrollo

de bateras bipolares de Ni-H2 para aplicaciones de pulsos de gases, de

presin o de temperatura los que pueden ser utilizados en dispositivos

robotizados con las ms variadas aplicaciones en los campos industrial y

aeroespacial.

La necesidad de disminuir el tamao de los sensores ha conducido a

emplear tcnicas de micro-electrnica en su obtencin y es en este sentido

en que deben intensificarse las investigaciones (sensores de lminas

delgadas e integrables a los circuitos asociados, microinica).

Detectores de infrarrojos, los detectores de semiconductores IV-VI son

producidos en todo el mundo desde hace casi cincuenta aos a un costo

no demasiado elevado y presentan importantes y variadas aplicaciones

para dispositivos inteligentes de uso aeroespacial.

Con respecto a los semiconductores de tipo II-VI (particularmente el Hg1-

xCdxTe o MCT) constituye todava el detector de infrarrojos ms til y ms

verstil. Su alto valor estratgico y econmico est estrechamente

relacionado no solamente con sus valiosas aplicaciones sino con el "know

how" asociado a su fabricacin. Las dificultades inherentes al crecimiento

del MCT han conducido a que pocos pases en el mundo posean la

tecnologa para su obtencin.


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Optoelectrnicos, utilizan una gran cantidad de componentes pticas

miniaturizadas (circuito integrado ptico- CIO), que cumplen funciones

similares a los circuitos integrados elctricos, pero con muchas ventajas.

Algunas de dichas componentes son: guas de ondas, lseres, detectores,

acopladores, moduladores, filtros de longitudes de onda, amplificadores,

lentes, polarizadores, reflectores, redes de difraccin y llaves pticas.

Todas estas componentes deben ser realizadas en miniatura.

Como en los CIO en general se requiere una fuente de luz (lseres en

general) el material debe ser activo. En efecto, los materiales se pueden

dividir en activos, que permiten generar luz lser, y pasivos, que no lo

permiten.

El proceso de Creacin de un Satlite de Comunicaciones consta de 4

fases segn los ingenieros de ASTRIUM, procederemos a desarrollar cada

una de las fases.

1. Fase 1: Nucleo Central ( Esqueleto del Satelite)

- Filamentos de fibra de carbono cubiertos de recina, se tejen

formando un complejo patrn para que el cilindro sea mas

resistentes y lo mas ligero posible.

- Su peso es de 20 kilogramos.

2. Fase 2: Creacion de Paneles (Tipo Colmena)

- Capa de aluminio (finas), una masa pequea es escencial

en el espacio.


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- Estos paneles de aluminio van unidos al cilindro central y

conforman gran parte de la estructura bsica.

- Culminado la integracin de sistemas se lleva a acabo una

limpieza extrema para asegurar que no quede ningn rastro

de partculas

3. Fase 3:Integracion de depsitos de combustibles,

conductores y motores del modulo de Servicio

- Tienen 4 depositos de combustibles para el sistema de

propulsin

- Soportan presin igualada hasta 200 metros de profundidad

bajo el agua

- Tienen 7 pares de propulsores mas pequeos, ubicado por

fuera, estos son usados para mantener en orbita durante el

ciclo del vida del satlite

- El combustible empleado para todos estos motores es

proporcionado por una combinacin explosiva conocida por

el hombre tetroxido de nitrgeno monometilidragina

N2O4MNH. Son lquidos extremadamente toxicos y

peligrosos, que al tocarlos pueden producir quemaduras

extremas, causando la muerte .

- Cuanto mas explosiva sea la mezcla, mas potentes sera la

propulsin y menos combustibles sern necesarios.

4. Fase 4: Instalacion de Motores, es un proceso ms mecnico.


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c. Clasificacin de los Satlites. Las rbitas que siguen los satlites

alrededor de la Tierra difieren considerablemente entre s dependiendo de

su funcin. As, a un satlite militar de reconocimiento se le pide que

sobrevuele aquellos territorios que conviene estratgicamente; los

dedicados a cartografa y prospecciones deben barrer toda la superficie;

los de comunicaciones cubren habitualmente una zona fija y determinada

de la tierra; los de navegacin martima tipo Transit (casi en desuso)

realizan rbitas polares; los modernos satlites GPS (Global Position

System), forman una red de 24 unidades orbitando a una altura que

permite cubrir toda la superficie de la Tierra dos veces por da, de tal forma

que un observador siempre tendra al menos tres satlites GPS a la vista

para realizar las triangulaciones de posicin.

La red de 24 satlites GPS ocupan una rbita que recorren dos veces cada

24 horas, permitindoles en conjunto cubrir toda la superficie terrestre

Pero, hay una rbita que interesa especialmente a los satlites de

comunicaciones (radio, televisin, telefona), es la geosncrona, o ms

concretamente geoestacionaria si est directamente situada sobre el

ecuador (con inclinacin 0). A esta rbita tambin se le denomina rbita de

Clark, en honor y referencia a Arthur Charles Clark, un escritor britnico

autor de obras cientficas y de ciencia ficcin, sin duda conocido por su

famosa obra llevada al cine 2001: Una odisea del espacio.

Clark, en un artculo cientfico publicado despus de la Segunda Guerra

Mundial, sugiri: dado que un satlite tarda ms tiempo en recorrer su


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rbita cuanto ms alta sea sta, consecuentemente habr una altura

determinada en la cual el satlite tarda exactamente el mismo tiempo en

recorrer su rbita que el que tarda la Tierra en completar una rotacin

sobre s misma. Esto sent las bases de los satlites artificiales en rbita

geoestacionaria, y le vali a su autor un gran reconocimiento por sus

contribuciones a la ciencia del siglo XX.

As, mientras que en una rbita baja un satlite puede recorrerla en menos

de una hora, a 35.786 kilmetros de altura tardara exactamente 24 horas.

Por tanto, si se sita un satlite sobre el ecuador a la altura de la citada

rbita, desplazndose de oeste a este, girar alrededor de la tierra

justamente a la misma velocidad que ella. El resultado para un observador

situado en el ecuador terrestre bajo la vertical del satlite, es que ste

permanece parado en el mismo punto sobre su cabeza.

Los modernos satlites de comunicaciones, adems de desplazarse

geosincrnicamente con la tierra, tambin realizan determinados giros

sobre s mismos. Uno de los motivos es estabilizar los tres ejes para

mantener las antenas en posicin estacionaria respecto a la tierra,

apuntando siempre al mismo lugar. Para ello, se hace girar el cuerpo

cilndrico del satlite mediante un motor elctrico, lo cual estabiliza la

posicin en base al principio del girscopo. La estabilizacin de los tres

ejes permite tambin desplegar grandes paneles solares para captar mayor

energa, y suministrar as ms potencia a los equipos electrnicos.

Adems, existe otro motivo fundamental para mantener girando el cuerpo

cilndrico, y es que, si el satlite tuviese todos sus ejes fijos en el espacio,


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la parte de l que da hacia el sol se abrasara, mientras que la parte que

permanece a la sombra se congelara. Esto traera consecuencias fatales

para los componentes electrnicos que alberga en su interior.

Fig. 4 Orbitas de satlites

i. SATLITES GEOESTACIONARIOS: Los satlites geoestacionarios

o geosncronos son satlites que giran en un patrn circular, con

una velocidad angular igual a la de la tierra.


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a la de la Tierra, la rbita se llama rbita retrograda.

Consecuentemente, los satlites no sncronos estn alejndose

continuamente o cayendo a Tierra, y no permanecen estacionarios

en relacin a ningn punto particular de la Tierra. Por lo tanto los

satlites no sncronos se tienen que usar cuando estn disponibles,

lo cual puede ser un corto periodo de tiempo, como 15 minutos por

rbita.

iii. OPERACIONALES: Los que estn operando y pueden ser usados

por todos

iv. SEMI-OPERACIONALES: Son algunos que funcionan pero pueden

haber suspendido su operacin por diversos motivos, por ejemplo

por estar cargando sus bateras o estar en perodo de pruebas.

IV. CONCLUSIONES: Los sistemas satelitales son de vital importancia en la vida

cotidiana de este siglo, no existe mejor oportunidad de desarrollo para una

sociedad que el estar conectado con otras, la denominada sociedad del

conocimiento o la sociedad de la informacin, esta cimentada sobre los pilares

de las telecomunicaciones. Entonces era necesario para un alumno de

ingeniera de Telecomunicaciones conocer ms acerca de esta herramienta

tan maravillosa que es un satlite.

A estas alturas creemos que estamos logrando cada uno de los objetivos

planteados en la reunin. Esperamos que puedan ser aprovechados por

cualquier persona que necesite saber un poco ms acerca de la tecnologa


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satelital, y quizs pueda ser el punto de partida para nuevos estudios. Si bien

es cierto an nos falta abordar varios temas como las bandas de frecuencia y

la electrnica de su funcionamiento. Nuestro mximo inters es motivar a todos

nuestros compaeros a investigar sobre la amplia gama de temas que existen

en la carrera profesional.

V. BIBLIOGRAFA:

a. Documental Satelites,http://www.youtube.com/watch?v=x49DP7heqEI

b. Comunicacion Por Satelite - Carlos Rosado, 2003.

c. ASTRIUM, http://www.astrium.eads.net/

d. AMSAT,http://www.amsat.org/amsat-new/satellites/history.php

VI. ANEXOS:

Dia de la Reunion: Estudio Fase 1.
http://www.youtube.com/watch?v=x49DP7heqEIhttp://www.youtube.com/watch?v=x49DP7heqEIhttp://www.youtube.com/watch?v=x49DP7heqEIhttp://www.astrium.eads.net/http://www.astrium.eads.net/http://www.amsat.org/amsat-new/satellites/history.phphttp://www.amsat.org/amsat-new/satellites/history.phphttp://www.amsat.org/amsat-new/satellites/history.phphttp://www.amsat.org/amsat-new/satellites/history.phphttp://www.astrium.eads.net/http://www.youtube.com/watch?v=x49DP7heqEI


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35/37

Estudio FASE 2.


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Estudio Fase 3: Drink Break.


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satelites (informe) - gediter

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