Son astros que giran alrededor de los planetas, la
mayoría de ellos son esféricos como la luna, aunque también los hay
irregulares. Los planetas exteriores del sistemasolar tienen satélites;destaca Saturno con
17. Los planetas mercurio y venus no tienen satélites.
HISTORIA:
Los satélites inician en 1957, con el lanzamiento del A
mi Sputnik 1.Aparecieron poco después
de la 2º guerra mundial. Al poco tiempo de Terminar la guerra no existían medios
para colocar satélites en la órbita terrestre baja, ni mucho menos
geoestacionaria, los 1º experimentos los realizó el ejército americano en 1951
y en 1955. El primer satélite espacial elsputnik 1 levabaa bordo un
radiofaro el cual emitía una señal que podía ser recibida por simples
receptores. Elprimer satélite de
comunicaciones verdadero, elTestar 1,
fue lanzado a una órbita terrestre baja.
SPUTNIK 1:
La era espacial se inició formalmente el 4 de octubre de 1957.
La Unión Soviética anunció que había puesto en órbita El primer satélite
fabricado por el hombre, el Sputnik.. El Sputnik circundaba el globo cada 96.2
minutos, sobrevolaba todos los continentes y casi todas la zonas habitadas. Un
mes después se lanzaba el Sputnik 2, pesaba media Tonelada y ponía en órbita a
la primera criatura viviente, Una perra llamada Laika.
¿CÓMO SE MANTIENE UN SATÉLITE EN ORBITA?
Los satélites artificiales flotan en el espacio
indefinidamente, incluso después de cumplir con su misión o tiempo de uso.
Estos no caen gracias a dos cosas: su velocidad, que debe ser superior a
los 8 kilómetros por hora, y la propia curvatura de la Tierra. Los satélites
tienden a caer de forma continua, pero gracias a la curvatura lo hará alrededor
del Planeta, sin entrar nunca a la atmósfera, volviendo a su posición inicial.Los satélites pueden
orbitar en diferentes zonas, las que varían según su distancia con respecto a
la Tierra. La ubicación de un satélite, depende del uso que se le quiere dar,
generalmente los satélites de comunicaciones son los que están más lejos.
Tipos de órbitas satelitales:
GEO: Orbita Geosestacionaria este tipo de satélites son
utilizados para brindar servicios de voz, datos e Internet a empresas privadas
y de gobiernos.
MEO: Es de órbita mediana rota de 10 000 a
20 000 km y tiene un periodo orbital de 10 a 14 horas, este es
utilizado por empresas celulares con la llamada tecnología GPS.
LEO: Son satélites de órbita baja están a una altura de
700 a 1400 km y tienen un periodo orbital de 80 a 150 minutos.
HALE: Se sostienen inmóviles sobre un punto, a unos 21
Km. De altura.
CARACTERISTICAS DE SATELITES:
Son un cuerpo que giran alrededor de otro, generalmente
alrededor de los planetas.
Su trayectoria no puede ser modificada. Son sólidos, unos
son brillantes, otros pocos y algunos son de gran tamaño.
Casi todos los planetas de sistema solar tienen al menos
un satélite, excepción de Mercurio y Venus.
Los planetas poseen distinta cantidad de satélites, que
se mantienen unidos por fuerzas de gravedad reciprocas.
SATELITES ARTIFICIALES: Son objetos de fabricación humana
que se colocan en órbita alrededor de un cuerpo celeste como un planeta o un
satélite natural.
¿DÓNDE SE ORIGINARON?
El origen de los satélites artificiales está ligado al
desarrollo de los cohetes que fueron creados, primero, como armas de larga
distancia; después, utilizados para explorar el espacio y luego, con su
evolución, convertidos en instrumentos para colocar satélites en el espacio.
¿Para qué sirven?
Estos artefactos son muy útiles para el hombre moderno,
son los protagonistas principales de las comunicaciones en el mundo; gracias a
ellos, recibimos señales de televisión, de radio y teléfono, o tenemos
información valiosa del clima, de nuestro medio ambiente y del espacio.
APLICACIONES
Observación de la Tierra: Estos satélites tienen cámaras
con características especiales para captar imágenes a enormes distancias. Estas
cámaras no sólo permiten ver la Tierra como lo haría el ojo humano, sino que
registran información que a simple vista no se percibe, como por ejemplo, la
temperatura de la superficie terrestre o el grosor de la capa de ozono.
Satélites de telecomunicaciones: Estos satélites se
utilizan para transmitir información de un punto a otro de la Tierra, en
particular, comunicaciones telefónicas, datos o programas televisados.
Navegación: Al principio
el uso de estos satélites estuvo relacionado con aplicaciones militares para el
posicionamiento y la orientación de misiles, barcos, submarinos, etc.
Actualmente se los utiliza para saber la localización precisa de personas,
animales y vehículos en cualquier parte del planeta.
SATÉLITE NATURAL
Se denomina satélite natural a cualquier cuerpo
celeste que orbita alrededor de un planeta. Generalmente el satélite
es más pequeño y acompaña al planeta en su traslación alrededor de la
estrella que orbita. El término satélite natural se contrapone al de
satélite artificial, siendo este último, un objeto que gira en torno a
la Tierra, la Luna o algunos planetas y que ha sido fabricado
por el hombre.
Países con capacidad de lanzamiento:
SATELITE MOS
Historia SPOT:
Aprobado en 1978 por Francia, el programa Spot ha sido
desarrollado por el CNES (Centro Nacional de Estudios Espaciales
francés) en colaboración con Bélgica y Suecia. Está formado por una serie de
satélites e infraestructuras terrestres para controlar y programar los
satélites, así como para producir imágenes.
Órbita: casi polar, circular, heliosincrónica y en fase.
Altitud: 822 km.
1ª GENERACIÓN: SPOT 1, 2, 3:
Lanzamiento:
vSpot-1,
lanzado el 22 de febrero de 1986 (Ariane 1). Se desplazó hacia una órbita más
baja en 2003.
vSpot-2,
lanzado el 22 de enero de 1990 (Ariane 40). Con una vida útil prevista de 3
años, funcionó durante casi 20 y adquirió 6,5 millones de imágenes, cubriendo
23.400 millones de kilómetros cuadrados.
vSpot-3,
lanzado el 26 de septiembre de 1993 (Ariane 40), que estuvo en funcionamiento
hasta noviembre de 1996.
2ª GENERACIÓN: SPOT-4:
Lanzamiento:
Spot-4 fue lanzado el 23 de marzo
de 1998 (Ariane 40, Vuelo 107).
Spot-4 efectúa un ciclo de 369
órbitas en 26 días sobre una órbita heliosincrónica casi polar; el nodo
ascendente está a 22h30.
IMAGEN DIGITAL: La imagen, de formagenérica, se puede considerar que es un
elemento constitutivo indiscutible de todo proceso de transmisión de
información (comunicación). Los primeros elementos que podemos considerar como
imágenes (analógicas) son los dibujos, gráficos, esquemas, etcétera, los
cuales, tanto su confección como su transmisión (reproducción), se realizaban y
realizan en ciertos casos, completamente de forma manual.
Teledetección es la técnica que permite obtener
información a distancia de objetos sin que exista un contacto material, en
nuestro caso se trata de objetos situados sobre la superficie terrestre. Para
que esta observación sea posible es necesario que, aunque sin contacto
material, exista algún tipo de interacción entre los objetos y el sensor. En
este caso la interacción va a ser un flujo de radiación que parte de los objetos
y se dirige hacia el sensor. Este flujo puede ser, en cuanto a su origen, de
tres tipos:
Radiación
solar reflejada por los objetos( luz visible e infrarrojo reflejado)
Radiación
terrestre emitida por los objetos (infrarrojo térmico)
Radiación
emitida por el sensor y reflejada por los objetos (radar)
Las técnicas basadas en los dos primeros tipos se conocen
como teledetección pasiva y la última como teledetección activa.
Naturaleza de la radiación:
La radiación electromagnética es una forma de energía que
se propaga mediante ondas que se desplazan por el espacio a la velocidad de la
luz (300000 Km/s) transportando cantidades discretas de energía (cuantos).
Estas ondas se caracterizan por tener longitudes muy
diferentes, desde los rayos X y gamma con longitudes de onda menores de 100
Amstrongs hasta las ondas de televisión y rádio con longitudes mayores de un
metro. El conjunto de todas las longitudes de onda se denomina espectro
electromagnético. Dentro del espectro electromagnético se distinguen una serie
de regiones en función de la longitud de onda. Las regiones más utilizadas por
las diferentes técnicas de teledetección son:
Luz
visible
Infrarrojo
reflejado
Infrarrojo
térmico
Radar
Más sobre el espectro
electromagnético:
Cualquier objeto en la naturaleza emite radiación y lo
hace con diferentes longitudes de onda. Tanto la cantidad de energía que emite
un cuerpo por radiación como la distribución de esta energía en diferentes
longitudes de onda dependen fundamentalmente de la temperatura de dicho cuerpo.
Interacciones entre la
radiación y los objetos:
Todos los objetos (independientemente de la radiación que
emitan) van a recibir radiación emitida por otros cuerpos, fundamentalmente del
sol, que, en función del tipo de objeto que estemos considerando, puede seguir
tres caminos:
reflejarse
(la radiación es reenviada de vuelta al espacio)
absorberse
(la radiación pasa a incrementar la energía del objeto)
transmitirse
(la radiación se transmite hacia abajo a otros objetos).
Interacción de los elementos
de la superficie terrestre con la radiación:
De cara a la identificación de objetos y procesos en la
superficie terrestre, lo que nos interesa es la reflectividad de estos objetos
respecto a las diferentes longitudes de onda. Cada tipo de material, suelo,
vegetación, agua, etc. reflejará la radiación incidente de forma diferente lo
que permitirá distinguirlo de los demás si medimos la radiación reflejada. A
partir de medidas de laboratorio se ha obtenido la reflectividad para las distintas
cubiertas en diferentes longitudes de onda. El gráfico que, para cada longitud
de onda, nos da la reflectividad en tanto por ciento se conoce como signatura
espectral y constituye una marca de identidad de los objetos. Resulta así fácil
por ejemplo distinguir entre suelo y vegetación, e incluso entre diferentes
tipos de suelo o diferentes tipos de vegetación.
La reflectividad en la nieve es alta en todas las
longitudes de onda, especialmente en el caso de la nieve fresca. El agua, al
ser el único elemento superficial capaz de transmitir radiación hacia abajo,
tiene una reflectividad muy baja aunque muy dependiente de la longitud de onda.
Absorbe casi toda la radiación que le llega en las bandas del infrarrojo
próximo y medio. La reflectividad aumenta algo en el visible especialmente en
las bandas del azul y el verde. La turbidez del agua contribuye al aumento de
la reflectividad en el verde y en el infrarrojo reflejado. La eutrofización del
agua aumenta su reflectividad en el verde.
La vegetación tiene una reflectividad baja en el visible
aunque con un pico en el color verde debido a la clorofila. La reflectividad es
muy alta en el infrarrojo reflejado o próximo debido a la escasa absorción de
energía por parte de las plantas en esta banda. En el infrarrojo medio hay una
disminución especialmente importante en aquellas longitudes de onda en las que
el agua de la planta absorbe la energía.
Esta curva tan contrastada se debilita en el caso de la
vegetación enferma en la que disminuye el infrarrojo y aumenta la reflectividad
en el rojo y azul. Se observa también que la reflectividad de una planta
depende de su contenido en agua. Cuando el contenido de agua aumenta disminuye
la reflectividad ya que aumenta la absorción de radiación por parte del agua
contenida en la planta.
Finalmente el suelo tiene una reflectividad relativamente
baja para todas las bandas aunque aumentando hacia el infrarrojo. La signatura
espectral es más simple que en el caso de la vegetación. Sin embargo la
reflectividad del suelo va a depender mucho de la composición química y
mineralógica, la textura y del contenido de humedad. Estos últimos
interrelacionados.
Los suelos arcillosos muestran tres zonas de baja
reflectividad en el infrarrojo reflejado que corresponden a las longitudes de
onda de máxima absorción del agua. Estos aparecen sea cual sea el contenido de
agua. Respecto a los suelos arenosos, las zonas de baja reflectividad aparecen
más claramente si el contenido de agua aumenta. En general en las regiones
visibles e infrarrojas reflejado, la reflectividad aumenta cuando el contenido
de agua disminuye.
Interacción atmósfera-radiación
electromagnética
Puesto que la atmósfera apenas refleja radiación solar la
modificación por parte de la atmosfera de la radiación entrante y saliente
incluye tres procesos:
Transmisión
Dispersión
Refracción
Absorción
Dispersión
La dispersión es el re direccionamiento de la radiación
por parte de los gases y aerosoles presentes en la atmósfera en cualquier
dirección. Existen tres tipos básicos de dispersión:
Dispersión de Rayleigh:
La
producen los gases atmosféricos en la alta atmósfera (9-10 Km).
Es
mayor cuanto menor es la longitud de onda. La luz azul se dispersa cuatro veces
más que la roja y la ultravioleta 16 veces más que la roja
Dispersión de Mie:
Se
produce en la baja atmósfera (0-5 Km) debido a los aerosoles (polvo, polen,
gotitas de agua).
Los
aerosoles tienen un tamaño más o menos igual que la longitud de onda que
dispersan.
Afecta
especialmente a la luz visible
Dispersión no selectiva:
Se
produce en la baja atmósfera
Las
partículas son mayores que la radiación incidente
No
depende de la longitud de onda
La luminosidad de la atmósfera es efecto de la
dispersión. Los satélites registran esta luminosidad además de la energía
reflejada por los objetos situados sobre la superficie terrestre. El resultado
es:
Aumenta
el brillo general de la imagen
Disminuye
el contraste (los objetos brillantes aparecen más oscuros y los oscuros más
brillantes)
Se
difuminan los bordes de los objetos
Refracción
Se trata de un cambio de dirección de la luz que ocurre
cuando la luz atraviesa dos medios con diferente densidad (diferentes capas de
la atmósfera por ejemplo). Causa espejismos en días cálidos y degrada la
signatura espectral de los objetos.
Absorción
Cada uno de los gases atmosféricos tiene capacidad para
absorber radiación en diferentes longitudes de onda. Fundamentalmente son tres
los gases que absorben radiación:
Ozono:
Absorbe radiación ultravioleta
Dióxido
de carbono: Absorbe radiación en 13-17.5m;
Vapor
de agua: Absorbe radiación en 5.5-7m;y
por encima de 27m;
De este modo aparecen una serie de regiones en el
espectro en las que la radiación es absorbida por uno o varios de los gases.
Esto deja, por otro lado, regiones del espectro en las que no se produce
absorción, son las denominadas ventanas atmosféricas. Por tanto la
teledetección sólo va a ser en principio viable en estas ventanas, las
principales aparecen en:
Visible
e infrarrojo cercano (0.3 - 1.35m)
Varias
en el infrarrojo medio (1.5 - 1.8m; 2 -
2.4m; 2.9 - 4.2m; 4.5 -5.5m)
Infrarrojo
térmico (8 - 14m)
Microondas,
por encima de 20m la atmósfera es
prácticamente transparente
Prácticamente la totalidad de los sensores de los
satélites están diseñados para captar radiación en estas ventanas. Una
excepción interesante es el canal 2 de METEOSAT que recoge información en una
banda en la que el único gas con capacidad de absorción es el vapor de agua. Su
objetivo es evidentemente estimar el contenido de este gas a partir de la radiación
que llega al sensor, cuanto menos radiación llegue mayor será la cantidad de
vapor de agua.
En general se considera que si el día es suficientemente
despejado la absorción atmosférica puede despreciarse.
En cuanto a la dispersión, no se puede evitar tan
fácilmente, y además resulta difícil cuantificar cual es la influencia real que
tiene sobre la radiación que llega al sensor. Hay métodos bastante eficientes
para eliminar esta distorsión pero sólo funcionan bien si se dispone de sondeos
aerológicos.
El método del mínimo del histograma ha sido muy usado
aunque es muy criticado por los teóricos de la teledetección. Consiste en
restar a toda la imagen el valor mínimo que aparece en el histograma ya que se
supone que ese mínimo corresponde a la radiación aportada por la atmósfera.
Este mínimo debería corresponder a una masa de agua (a ser posible profunda y
limpia) ya que se asume que su reflectividad es cero en longitudes de onda
corta.
Otro problema causado por la atmósfera es que también
emite radiación que, por su temperatura, tendrá un máximo en el infrarrojo
térmico. Puesto que la emisión atmosférica se produce en longitudes de onda
mucho mayores que la radiación solar, apenas va a ser importante cuando se
trabaje con esta. Cuando se trabaja en el infrarrojo térmico, el objetivo
fundamental es estimar la temperatura de la superficie terrestre, sin embargo
los datos que llegan al satélite incluyen emisión tanto de la superficie como
de las diferentes capas de la atmósfera. Resulta difícil distinguir un efecto
del otro, sin embargo se han hecho avances significativos en este sentido.
Los problemas relacionados con la interacción de la
atmósfera sólo tienen realmente importancia en estudios multitemporales. Si se
hace clasificación de imágenes con imágenes de una sola fecha se asume que la
distorsión atmosférica es equivalente en todo el espacio y para todas las
bandas.
Plataformas, sensores y
canales
Se entiende por plataforma los satélites (LANDSAT,
METEOSAT, NOAA, SPOT) o aviones que transportan los aparatos necesarios para
captar, almacenar y transmitir imágenes a distancia. La resolución temporal
indica el intervalo de tiempo entre cada imagen obtenida por la plataforma (la
que queramos en el caso de los aviones) cada media hora en el caso de los satélites
geosíncronos y variable en el caso de los satélites heliosíncronos.
Un sensor es el dispositivo que reúne la tecnología
necesaria para captar imágenes a distancia. Puede captar información para
diferentes regiones del espectro y cada una de estas regiones se denomina canal
o banda. Los diferentes canales se pueden caracterizar en función de variables:
Amplitud
espectral (región del espectro para la cual capta datos).
Resolución
radiométrica (número de intervalos de intensidad que puede captar).
Resolución
espacial (tamaño de pixel).
Resolución
temporal (tiempo que tarda el satélite en pasar dos veces por el mismo sitito).
El diseño de los sensores de un satélite se hace teniendo
en cuenta todas las consideraciones hechas hasta ahora. Salvo excepciones, se
va a trabajar con ventanas atmosféricas y se va a seleccionar aquella
combinación de regiones del espectro que mayor información van a proporcionar
acerca de los fenómenos que se quieren estudiar y que mejor van a ayudar a
discriminarlos. Los principales satélites y sensores utilizados hoy en día en
teledetección son:
METEOSAT
NOAA
LANDSAT
SPOT
IRS
IKONOS
Respecto a la resolución temporal, METEOSAT proporciona
una imagen cada 30 minutos, NOAA cada 6 horas, Landsat cada 15-16 días y tanto
SPOT como los de más baja resolución hay que contratarlos previamente.
La resolución radiométrica depende del número de bits que
sea capaz de almacenar el sensor. Normalmente va a ser 2^b niveles. En el caso
de landsat son 8 bits y por tanto 256 niveles de gris, de manera que se
transforma la cantidad de energía que llega al sensor números entre 0 y 255 que
se denominan Niveles Digitales (ND). Este paso implica también hacer un
promedio de la cantidad de radiación que llega dentro del rango de amplitud
espectral del canal y del tamaño del pixel.
Espectro electromagnético:
La radiación electromagnética comprende una amplia
variedad de frecuencias o de longitudes de onda que abarcan desde los rayos
gamma a las ondas de radio. Todas estas emisiones constituyen el denominado
espectro electromagnético.
Características de las
radiaciones electromagnéticas:
Las
ondas electromagnéticas son todas semejantes (independientemente de cómo se
generen) y sólo se diferencian en su longitud de onda y frecuencia. La luz es
una onda electromagnética.
Las
radiaciones electromagnéticas se propagan en el vacío a la velocidad de la luz.
Las
ondas electromagnéticas transportan energía radiante.
Cuando
la radiación electromagnética incide sobre la superficie de un cuerpo, una
parte es reflejada y el resto transmitida.
La
intensidad de las ondas electromagnéticas disminuye con el cuadrado de la
distancia.
Radiaciones
electromagnéticas usadas en Teledetección:
En teledetección aeroespacial, se mide la cantidad de
radiación electromagnética reenviada por una porción de superficie terrestre.
Las películas fotográficas solo pueden registrar las longitudes de onda del
espectro visible e infrarrojo.
Los instrumentos de los satélites de teledetección son
sensibles a un rango más amplio de frecuencias que el espectro visible. El
rango de longitudes de onda que pueden captar, va desde el ultravioleta, hasta
las zonas infrarrojas, térmicas y las microondas.
Las radiaciones más
utilizadas en teledetección son:
1.Las microondas: Las microondas, también llamadas
hiperfrecuencias, se usan en los sensores radar. Se generan mediante unos
dispositivos electrónicos llamados magnetrones, parecidos a los que hay en los
hornos microondas domésticos.
La radiación infrarrojaLos cuerpos calientes emiten radiación
infrarroja, propiedad que tiene muchas aplicaciones en teledetección, medicina
y astronomía. La zona infrarroja del espectro, se subdivide en tres regiones:
infrarrojo cercano, medio y lejano o térmico.
3.El espectro visible:La luz es la parte visible del espectro
electromagnético. La sensibilidad espectral del ojo humano es muy estrecha y se
subdivide en seis intervalos que definen los colores básicos: rojo, naranja,
amarillo, verde, azul y violeta.
4.La radiación ultravioleta: La radiación ultravioleta es la componente
principal de la radiación solar. Hasta la primera mitad del siglo XIX todas las
informaciones sobre el Universo se recogían de las observaciones en luz
visible; con el desarrollo de instrumentos capaces de captar las otras
emisiones del espectro electromagnético, nuestros conocimientos sobre el
Universo se han ampliado enormemente.
