jueves, 19 de diciembre de 2013

Tránsitos de satélites

Un tránsito es el momento que un satélite pasa por delante de una estrella, planeta, la Luna o el Sol. Normalmente los tránsitos cercanos a estrellas no atraen mucho, ya que en un solo paso por nuestro cielo un satélite pasa cerca de muchísimas estrellas. Pero se gana atractivo cuando un objeto grande pasa por delante de la Luna o el Sol.

Este post está inspirado en el blog de Dani Caxete, que ayer consiguió fotografiar la Estación Espacial Internacional (ISS) en el mismo instante que esta estaba alineada con la Luna y el lugar donde se encontraba. No suele ser por mucho tiempo, unas 8 décimas de segundo de media. El lugar en donde te coloques también es crítico... 100 metros desviados del centro de la predicción y no saldrá o se verá por una esquina del disco lunar. Hay que tener madera para lograrlo.
Suelen ocurrir pocas veces, y de esas pocas sólo se suele intentar cuando la Luna está casi llena, y además tiene que hacer buen tiempo. De lo contrario, si la Luna está a medio llenar (o vaciar, depende de como lo veamos) tendremos la mitad de posibilidades de cazar el objetivo.

Para lograrlo, hay que tener un equipo sofisticado, no vale una Canon de 500 euros de esas que se usan para sacarse fotos en el espejo en modo automático... Hace falta un buen trípode de 10 kilos, un telescopio que nos de suficiente campo como para que entre el disco lunar o solar de sobra, adaptadores, disparadores remotos, objetivos de 1000 euros y un montón de cosas de mas que se me escapan. Claro que, después de tener toda esa lista no vale tomársela a la ligera; hay que tener mano. Y sobre todo un buen reloj sincronizado minutos antes, con la hora GPS o un reloj atómico.

Si todo va bien, (normalmente el 50% de las veces), se logra algo parecido a esto:

La Estación Espacial Internacional, del tamaño de un campo de béisbol pasa por delante de la Luna a 535 Km del observador. Dani se ha empeñado en colocar mi nombre, para alimentar mi ego.

Montaje de 3 fotos de una ráfaga. 

Y ya para rizar el rizo rizado nos muestra el tiempo que hacía mientras sacaba la foto... Con esas nubes no voy ni a comprar el pan.


Este es sólo un ejemplo de muchos que ha conseguido Dani. El resto lo podéis ver en su galería de Flickr. Espectacular.

Volviendo de nuevo a los tránsitos, estos sólo pueden ocurrir bajo ciertas circunstancias. Cuando hablamos de tránsitos hablamos de probabilidades, ya que no hay ningún patrón entre la órbita de un satélite y la Luna.

Para que un tránsito ocurra en la latitud donde se encuentran la mayoría de mis leyentes, 40º Norte, se deben de cumplir unas reglas generales que todos los satélites en órbita baja deben cumplir. Hablo por supuesto de tránsitos lunares y solares:

-La Luna y el Sol no están nunca sobre la parte norte de nuestro cielo (puede estarlo al amanecer y anochecer un poco, pero es redundante), como mucho en una elevación de 40-50º sobre el sur. Y esta es la primera limitación: Un tránsito no puede ocurrir en el lado norte de nuestro cielo, simplemente porque la Luna o el Sol jamás están ahí. Esto les afecta a los satélites con una inclinación entre 45 y 80 grados. La inclinación es la latitud mayor que puede coger un satélite. En el caso de la ISS su inclinación es de 51,6º, así que en su culminación pasa por latitud +51:


Como tiene una inclinación mayor a la latitud en la que nos encontramos, en el 50% de los pasos tendremos la situación de que la ISS aparece por el noroeste y se va por el sureste, reduciendo el tiempo que pasa por el lado sur de nuestro cielo y aminorando las posibilidades de que pase por delante de la Luna o el Sol:

Paso por el norte del lugar de observación. Dentro del círculo verde es visible la ISS. La trayectoria pasa por el norte del lugar de observación.
La trayectoria que haría este paso por el cielo en donde se encuentra el lugar de observación (la casa) sería esta:


Apenas pasa al final del paso por el lado sur del cielo, siendo muy pocas las probabilidades de que ocurra un tránsito. En esta ocasión el Sol está en el lado norte, pero solo ocurre en verano y en el amanecer o anochecer. Un tránsito a bajas elevaciones es casi imposible de fotografiar por distorsiones de la atmósfera y sobre todo porque el satélite está muy lejos del observador y apenas se vería. Un objeto de estas inclinaciones pasa unas tres veces al día por nuestro cielo.

En cuanto a satélites en órbitas con inclinaciones de 45º a 30º, serían lo ideal, ya que nunca sobrepasarán la zona sur del cielo, y eso aumenta mucho las posibilidades de que exista un tránsito. Otra de sus ventajas viene de una desventaja: Al tener menor inclinación pasa por menos lugares, aumentando el numero de veces que pasa por nuestro cielo en un día. Mas papeletas todavía. 
Un buen ejemplo para este caso es la Estación Espacial China, la Tiangong-1, ya en desuso y esperando bajar la altitud para que reentre en la atmósfera. Es otro gran objetivo a fotografiar por los astrofotógrafos. Esta en concreto tiene más papeletas, porque orbita muy bajo últimamente, así que tiene mas revoluciones por día y pasa mas veces por nuestro cielo. Que esté más baja también la hace más grande de tamaño. Pasa entre 4 y 5 veces por día:

Paso de Tiangong-1 sobre el lugar de observación. Nunca sobrepasaría la mitad sur de nuestro cielo.

Trayectoria de Tiangong-1 en este paso. Un poco más y tenemos un tránsito por el Sol (bola amarilla). De nuevo el Sol sobrepasa la mitad sur por poco, porque en la simulación es verano.

Los satélites colocados en inclinaciones entre 0 y 25º son invisibles en estas latitudes o tienen pasos de muy poca elevación, así que se descartan directamente.

Y para acabar, los satélites en órbitas entre 80 y 90 grados, también llamadas órbitas polares:

Esta órbita va de polo a polo, pasando por todos los lugares de la Tierra tras unas cuantas revoluciones. Al ir de polo a polo, en nuestros cielos viajan de sur a norte o viceversa:

Paso de un satélite en órbita polar (ALOS). Esta tiene trampa, en realidad tiene una inclinación de 98º, que es equivalente a una órbita de 82º pero en dirección contraria, algo que no importa en este caso.

Visto desde el cielo se vería así:

Pasa de sur a norte.

La única ventaja de esta órbita es que aquí se encuentran objetos grandes. No tanto como la ISS, ni mucho menos, pero existen telescopios de observación de la tierra de unos cuantos metros de largo. El problema de estos es que no se revela su órbita y hay que calcularla con observaciones de aficionados, siendo mayor el tiempo que tarda en actualizarse su órbita. Si en dos días no se ha actualizado su órbita se puede dar por imposible de cazar, ya que se desvía en tiempo y trayectoria. Otra desventaja es que al pasar por todos los lugares de la Tierra pasa menos veces por el mismo sitio; dos veces al día o tres con suerte. La trayectoria sur norte o norte sur tampoco favorece, porque pasa la mitad del tiempo que está en el cielo en el lado norte y reduce el tiempo que pasa en el sur, bajando las probabilidades de un tránsito en un 50%. Y el colmo de estas órbitas es que quedan totalmente descartados los tránsitos lunares iluminados en invierno, por un curioso fenómeno que hace que durante todas las noches de invierno la sombra de la tierra tape al objeto.

¿Cómo se predicen los tránsitos?

Normalmente la gente utiliza Calsky, una web con todo tipo de efemérides astronómicas para aficionados con un nivel medio o alto. Simplemente nos registramos, ponemos nuestro lugar de observación y nos vamos a la sección de satélites. Clickamos en Sun/Moon Crossers, Occultations y metemos las condiciones. Le damos a GO! y listo.
El gran problema de esta página es la baja precisión que tiene, así que recomiendo mirar el paso en Heavens Above, que tiene más precisión porque no aplica unos cálculos chapuceros a la órbita.



Blog de Dani Caxete: Danikxt.blogspot.com

sábado, 14 de diciembre de 2013

Estados Unidos crea otro tipo de satélite espía

O al menos eso parece. Se llama MUARE y se parece a lo que hoy en día es un satélite electro óptico, solo que con una pequeña diferencia:

Posible aspecto del futuro satélite. Membrana.ru.

El satélite porta una gran superficie redonda sostenida por tres fijaciones.

Ball Aerospace Technologies Corporation es el contratista encargado del diseño del satélite y parece ser que han completado el diseño -eso si, preliminar- del aparato, que operará la DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) estadounidense.

El objetivo de este aparato sería la de un satélite normal de reconocimiento, el de fotografiar al objetivo. Eso si, con unas variaciones que lo harían único, ya que en vez de operar en órbita baja (400-1000 Km como los KeyHoles actuales), volará en órbita geosíncrona a unos 35.750 Km.

Esto se conseguiría gracias a la óptica difractiva que utilizaría el patrón de Moiré, utilizando la membrana que cuelga de esas tres sujeciones, haciendo una especie de "lupa" que dirigiría con curvas -deformaciones- enanas (del orden de micrómetros) del tamaño de la longitud de onda que se quiere recibir, y lo desviarían hacia el telescopio (que se cree que tendría 5 metros de diámetro, aunque a mí me parece demasiado), creando un efecto de como si el espejo primario fuese de 10 metros, cosa que hoy en día sería inviable por culpa del diámetro máximo que tienen los lanzadores. El que sólo se refleje ciertas longitudes de onda, en este caso el visible y puede que en el futuro el infrarrojo, permite además descartar las frecuencias que no se desean.


Membrana parecida a la que utilizaría el satélite. str.llnl.gov / Novosti-Kosmonavtiki.ru. En este caso las frecuencias reflejadas son las que corresponden al rojo, naranja y amarillo.


La resolución podría llegar a los 3 metros por píxel, que aunque no se acerca ni de lejos a la resolución de los satélites espía en órbita baja (10-15 centímetros), es una resolución increíble teniendo en cuenta que el satélite está 80 veces mas lejos. Pero el gran pro, es que será diseñado para que sea capaz de transmitir fotos o vídeos en tiempo real durante tiempo ilimitado de cualquier lugar en la tierra excepto en los polos y altas latitudes, capacidad que no tienen los satélites en órbitas bajas, que se desplazan rápidamente, orbitando la tierra cada 90 minutos. Al estar en órbita geosíncrona, el satélite permanecerá estático al objetivo.
A pesar de todo, el desarrollo del proyecto parece ser que no costará más de 500 millones de dólares, a bastante menos de la mitad que el satélite espía más caro que existe en órbita. 

Eso sí, antes de ser lanzado cualquier satélite de ese precio, se realizarán pruebas en un pequeño satélite de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos.



Fuentes y referencias:

-DARPA (leer artículo)
Aquí y Aquí.

sábado, 7 de diciembre de 2013

Satélites Geoestacionarios

El pasado día 3 de diciembre tuve el honor de estar con un gran aficionado a la astronomía, Julio Corredera, que malgastó una preciada noche clara -raras en estas épocas del año- para venir a mi lugar habitual de observación, que dicho sea de paso no es el mejor lugar del mundo precisamente para plantar un telescopio.

Casi me caigo para atrás al ver que su newton no cabe por la puerta de atrás del coche... Tenia buena pinta.

Celestron de 254mm y 4,7 de focal, con una montura EQ6. Parece mas pequeño en la foto, la verdad.


Casi una hora después de llegar todos los bártulos propios de un astrónomo que se hace respetar estaban listos y Julio comenzó a alinear la montura con la estrella polar. El objetivo de este día era experimentar un poco lo que iba siendo su setup para captar un satélite que está a 39.900 Km de nosotros, que aunque parezca que son imposibles de ver hay algunos que incluso se pueden ver con unos binoculares.

Para empezar nos propusimos un objetivo fácil, el satélite Mentor 6, situado bajo el mar caspio y sospechosamente en longitudes parecidas de ciudades como Abu Dabi. Que sea visible desde aquí un satélite sobre los Emiratos Arabes es debido a la gran altitud que está el anillo geoestacionario (35.750 Km).
Estos satélites portan una enorme antena desplegable, de mayor tamaño a medio campo de fútbol (medida estándar para superficies grandes). Esta cabe dentro de la cofia de un cohete Delta-4 Heavy o un Titan 4 porque no son como las antenas de satélite que se instalan en los hogares, sino de un montón de alambres atados unos a otros que permiten plegarse, y de paso permiten un ahorro de peso grande. El objetivo de dicha antena es la de interceptar señales de radiocomunicaciones de todo tipo y (al parecer) en cualquier frecuencia.
Esta antena los hace enormemente brillantes, de magnitud de +10,5 con un poco de suerte. Lo intentamos, y a la segunda (en la primera el alineamiento falló) Julio consiguió esto:

Mentor 6 con 15 segundos de exposición.

La montura sigue al cielo y parece que Mentor 6 se mueve.

Lo mismo intentamos con varios satélites en órbita Molniya, pero no pudimos cazarlos por la dificultad añadida que tienen estos. Después, volvimos al anillo geoestacionario y cazamos el mentor 2, igual que el Mentor 6 pero situado sobre el océano atlántico:
Mentor 2 a 15 segundos de exposición.

Para no desaprobechar que el telescopio apuntaba a la constelación de orión, decidimos apuntar a esa zona en donde tanta antenas parabólicas apuntan, al satélite Astra. En realidad no hay uno solo, sino que hay cuatro:
 De abajo a la derecha hacia arriba: EUTELSAT 28B, EUTELSAT 28A, ASTRA 2A, ASTRA 2F, ASTRA 1N y ASTRA 2D (visible solo en la foto original sin comprimir). Magnitud de los satélites: +14.5 +- 1 mag.). 

Hay cuatro satélites, dos de ellos no deberían de estar operativos por la edad que tienen (lanzados en 1998 y 2000), y los otros dos (lanzados en 2011 y 2012) deberían de funcionar correctamente.

Hay que girar la predicción más de 90º para que se vea como la cámara lo capta.

Tras esa foto, parecía que de ahí en adelante sólo íbamos a poder ir a peor, pero no fue así. Julio consiguió apuntar exactamente a otro grupo de al lado formado por 3 satélites BADR y un Eutelsat:

De abajo a arriba: BADR-4, BADR-6, BADR-5, y arriba del todo EUTELSAT 25B. La estrella (que no se ve) que forma el halo de luz es Iota Orionis (Nair). Estos estaban en una magnitud (calculada a ojo y usando observaciones de otros aficionados) de +14,5.

Simulación de ese lugar del cielo. Apenas hay 32 minutos de arco entre los 3 BADR y el Eutelsat.

Pero para acabar dejo la foto más espectacular. Entre este grupo y el anterior pudimos fotografiar al viejo satélite ASTRA 1E pasando cerca de la nebulosa de orión y de Nair (la estrella de abajo):
 ASTRA 1E cerca de la nebulosa de Orion, 15 segundos de exposición. La foto está sin procesar, solamente editada para poner el circulo y el nombre.

Astra 1E sobre Orion.

Para acabar hay que aclarar que realmente los satélites geoestacionarios no se mueven vistos desde la Tierra, pero en esta ocasión la montura seguía a las estrellas, saliendo en movimiento los satélites.

Podéis ver lo que escribió Julio en la web de Laotramitad aquí.