Instalacion-y-operacion-de-una-estacion-terrena-para-satelites-de-orbita-baja

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Engenharias

Ingeniería Fácil

14/7/2022

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Ingeniería

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE INGENIERÍA
INSTALACIÓN Y OPERACIÓN DE UNA ESTACIÓN
TERRENA PARA SATÉLITES DE ÓRBITA BAJA
TESIS
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE:
INGENIEROS EN TELECOMUNICACIONES
PRESENTAN:
OMAR PENNA RODRÍGUEZ
ERIKA VERA CETINA
DIRECTOR DE TESIS:
M. I. JOSÉ LUIS GARCÍA CARGÍA
CIUDAD UNIVERSITARIA MÉXICO, D.F. 2011

UNAM – Dirección General de Bibliotecas
Tesis Digitales
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PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL

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del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México).
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fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo
mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro,
reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el
respectivo titular de los Derechos de Autor.

Agradecimientos

A la Universidad Nacional Autónoma de México, a la Facultad de Ingeniería y a sus profesores que nos dieron una excelente
formación académica y personal.

A nuestro Director de tesis José Luis García García por habernos permitido realizar este trabajo de tesis siempre con la mejor
disposición y apoyo.

A nuestros sinodales M.I. Juventino Cuellar González, Dr. Salvador Landeros Ayala, M.I. Jesús Reyes García y M.I. Juan Fernando
Solórzano Palomares.

A nosotros mismos por haber conseguido este logro pese a todas las adversidades que se nos presentaron.

OMAR PENNA RODRÍGUEZ

A mi mama, Leticia Penna Rodríguez, por todo el apoyo que
me has dado a lo largo de mi vida, pero sobre todo, tu gran
esfuerzo en sacarme adelante por ti misma. GRACIAS A TI
he logrado cumplir esta meta, por eso, más que dedicatoria,
este también es tu logro.

A Alberto Pérez Vargas, por ser un padre para mí, por
apoyarme, enseñarme y prepararme para el día a día, por
mostrarme que las metas se pueden lograr mientras haya
constancia, voluntad y humildad.

A mi hermano, Gabriel Alberto Pérez Penna, porque esa
chispa de niño es la que me daba alegría en los momentos
más difíciles en este recorrido, por ser mi motivación para
hacer bien las cosas.

A la familia Penna, por ser la mejor familia que pude tener,
que me ha enseñado cosas valiosas que me han servido
para crecer y ser la persona que soy.

A mis amigos Daniel, Lalo, Quique y Moy, que más que
amigos, son la familia que yo escogí, mis hermanos. Ustedes
4 siempre me han apoyado durante estos 15 años de
conocernos, todo lo que hemos compartido me ha servido
para culminar esta etapa.

A Erika Vera Cetina, mi novia, por todo lo que hemos
compartido, tanto en lo profesional, pero sobre todo en lo
personal. Juntos hemos crecido como personas, aprendido,
y culminado una de las etapas más importantes. Eres muy
importante en mi vida.

ERIKA VERA CETINA

A mi mamá, Margarita Rosa Cetina Flores, por haberme
apoyado a lo largo de toda mi vida, por haber confiado
siempre en mí tanto en lo personal como en lo profesional
y por haberme brindado siempre tu comprensión y cariño.

A mi papá, Eutimio Armando Vera Alcocer, por todo tu
apoyo brindado durante toda mi vida, por demostrarme
que las cosas si se pueden lograr aunque parezcan
imposibles y por ser un gran ejemplo a seguir.

A mis hermanas, Andrea Vera Cetina y Mariana Vera Cetina,
por todo su apoyo, experiencias transmitidas y vividas,
cariño brindado y por haber confiado siempre en mí a lo
largo de todas las etapas de mi vida.

A Omar Penna Rodríguez, porque además de compartir
juntos la carrera, eres parte muy importante en mi vida,
gracias por todo el tiempo, sabiduría, consejos,
comprensión, apoyo y experiencias compartidas.

A todas aquellas circunstancias, personas, aprendizajes y
sucesos que estuvieron presentes a lo largo de mi vida y
que me permitieron llegar a este punto de ella.

ÍNDICE

OBJETIVOS 1

INTRODUCCIÓN 2

CAPÍTULO 1. ANTECEDENTES DE LOS SATÉLITES 4

1.1 Reseña histórica en el mundo 5
1.2 Reseña histórica en México 8
1.2.1 CONEE 10
1.2.2 PUIDE 11
1.2.3 AEM 13

CAPÍTULO 2. SATÉLITES 15

2.1 Definición 16
2.2 Clasificación de los satélites 16
2.2.1 Tipo de órbita 16
2.2.1.1 Altura 19
2.2.1.1.1 Geosíncrono 19
2.2.1.1.1.1 Geoestacionarios (GEO) 19
2.2.1.1.2 Baja (LEO) 20
2.2.1.1.3 Media (MEO) 21
2.3.1.1.4 HEO 22
2.2.1.2 Forma 23
2.2.1.2.1 Órbita Elíptica 24
2.2.1.2.2 Órbita Circular 24
2.2.1.3 Inclinación 24
2.2.1.3.1 Órbita Inclinada 25
2.2.1.3.2 Órbita Ecuatorial 25
2.2.1.3.3 Órbita Polar 25
2.2.1.3.3.1 Heliosíncrona 25
2.2.2 Tamaño 26
2.2.3 Aplicación 26
2.2.3.1 Comunicación 27
2.2.3.2 Meteorológicos 27
2.2.3.3 Militares 27
2.2.3.4 Navegación 28
2.2.3.5 Percepción Remota 28
2.3 Subsistemas 28
2.3.1 Estructura 28
2.3.2 Energía eléctrica 29

2.3.3 Control térmico 29
2.3.4 Comando y Telemetría 30
2.3.5 Control de posición y estabilización 31
2.3.6 Computadora principal 32
2.3.7 Carga útil 32
2.4 Funcionamiento 33
2.4.1 Proceso para poner un satélite en orbita 33
2.4.2 Huella satelital 34
2.4.3 Enlace satelital 34
2.4.4 Combustible 36
2.4.4.1 Químico 36
2.4.4.2 Eléctrico (iones) 37
2.5 Lanzadores 37
2.5.1 Tipos de combustible 38
2.5.2 Tipos de lanzadores 39

CAPÍTULO 3. SATÉLITES DE ÓRBITA BAJA PARA RADIOAFICIONADOS 41

3.1 Reseña histórica 42
3.1.1 Historia de la radioafición en México 44
3.2 Radioaficionados 45
3.2.1 Características de los radioaficionados 46
3.3 Satélites para radioaficionados 48
3.3.1 Frecuencias de operación 51
3.4 Efecto Doppler 54
3.5 Predicciones orbitales 56

CAPÍTULO 4. ESTACIÓN TERRENA DE RADIOAFICIONADOS PARA SATÉLITES DE
ÓRBITA BAJA 62

4.1 Características generales 63
4.2 Subsistemas 64
4.2.1 Antenas 64
4.2.1.1 Características generales de las antenas 65
4.2.1.2 Tipos de antenas 67
4.2.2 Líneas de transmisión 70
4.2.2.1 Relación de Ondas Estacionarias (ROE) 70
4.2.3 Sistema de seguimiento 73
4.2.3.1 Estructuras para colocar el sistema de seguimiento 76
4.2.4 Transmisor y Receptor 78
4.2.4.1 Transmisor 79
4.2.4.2 Receptor 80
4.2.5 MODEM 81
4.2.6 Computadora 81
4.3 Tipos de Estaciones Terrenas de radioaficionados 83

CAPÍTULO 5. PROCESO PARA OBTENER LICENCIA DE RADIOAFICIONADO EN
MÉXICO 85

5.1 Obtención de certificados 86
5.2 Obtención de permisos 87
5.2.1 Permiso para radioaficionado 89
5.2.2 Permiso para radioclub 89

CAPÍTULO 6. INSTALACIÓN DE LA ESTACIÓN TERRENA 93

6.1 Equipo utilizado 94
6.1.1 Sistema de antenas 94
6.1.2 Sistema de seguimiento 97
6.1.3 Sistema de comunicaciones 100
6.2 Lugar óptimo para colocar la Estación Terrena 102
6.3 Instalación y configuración del sistema de antenas y sistema de seguimiento 104
6.3.1 Sistema de antenas 105
6.3.2 Sistema de seguimiento 105
6.4 Instalación y configuración del transceptor 109
6.4.1 Medición de onda estacionaria 109
6.5 Conexiones finales 114

CAPÍTULO 7. OPERACIÓN DE LA ESTACIÓN TERRENA 116

7.1 Software de predicciones orbitales 117
7.2 Operación de la estación terrena 127
7.3 Contacto satelital 129
7.3.1 Decodificación del audio 132
7.3.2 Obtención de la telemetría 136

PROBLEMAS A LOS QUE NOS ENFRENTAMOS 175

CONCLUSIONES 177

BIBLIOGRAFÍA 180

GLOSARIO 183

APÉNDICES 185

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 2.1 Órbita elíptica descrita sobre su mismo plano orbital ............................................................................... 19
Figura 2.2 Cinturones de Van Allen. .........................................................................................................................................22
Figura 2.3 Clasificación de las órbitas de acuerdo a su altura ..................................................................................... 23
Figura 2.4 Sistema Molniya ......................................................................................................................................................... 23
Figura 2.5 Órbita circular y elíptica ........................................................................................................................................ 24
Figura 2.6 Tipos de órbita de acuerdo a su inclinación. .................................................................................................. 26
Figura 2.7 Primer satélite de comunicaciones..................................................................................................................... 27
Figura 2.8 Primer satélite meteorológico.............................................................................................................................. 27
Figura 2.9 Primer satélite de DSP ............................................................................................................................................. 27
Figura 2.10 Primer satélite de navegación ........................................................................................................................... 28
Figura 2.11 Primer satélite de percepción remota ............................................................................................................ 28
Figura 2.12 Eclipse lunar. ............................................................................................................................................................ 30
Figura 2.13 Satélite estabilizado por giro y de forma triaxial. ..................................................................................... 32
Figura 2.14 Proceso de transferencia de orbitas para poner un satélite GEO en órbita. ................................... 33
Figura 2.15 Altitud del satélite, área de cobertura y Huella de un satélite de comunicaciones para servicio
nacional ................................................................................................................................................................................................ 34
Figura 2.16 Enlace satelital ........................................................................................................................................................ 35
Figura 2.17 Comunicación intersatelital ............................................................................................................................... 35
Figura 2.18 Plataformas de lanzamiento .............................................................................................................................. 40

Figura 3.1 Efecto Doppler ............................................................................................................................................................ 55
Figura 3.2 Elementos Keplerianos ............................................................................................................................................ 58

Figura 4.1 Antenas omnidireccionales y Diagrama de radiación de una antena omnidireccional en el
plano vertical y horizontal ............................................................................................................................................................ 82
Figura 4.2 Antenas direccionales y Diagrama de radiación de una antena Yagi de 5 elementos. ................ 69
Figura 4.3 Tipos de cables coaxiales ........................................................................................................................................ 70
Figura 4.4 Medidor de ROE y acoplador de impedancias en una estación terrena .............................................. 72
Figura 4.5 Balun .............................................................................................................................................................................. 73
Figura 4.6 Rotor Yaesu G5500 de az/el, Unidad de control para rotor az/el, Antena con inclinación fija de
45° y un rotor que solo permite movimientos en el plano horizontal. ......................................................................... 75
Figura 4.7 Torre autosoportada de sección cuadrada, Torre autosoportada en forma de monopolo y Torre
autosoportada de sección triangular ....................................................................................................................................... 76
Figura 4.8 Torre venteada, Isla Santa Cruz, Ecuador ....................................................................................................... 77
Figura 4.9 Montajes no penetrables ........................................................................................................................................ 78
Figura 4.10 Montaje penetrable ............................................................................................................................................... 78
Figura 4.11 Imágenes de equipos transceptores ................................................................................................................ 80
Figura 4.12 Tipos de conectores ............................................................................................................................................... 82
Figura 4.13 Diagrama a bloques de una estación terrena. ............................................................................................ 82
Figura 4.14 Estación fija, Estación móvil y Estación portable ..................................................................................... 84

Figura 6.1 Gráfica de ROE de la Antena de la banda de 2m ........................................................................................... 95
Figura 6.2 Gráfica de ROE de la Antena de la banda de 70cm ...................................................................................... 95
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Figura 6.3 Brazo de fibra de vidrio que sostiene en cada extremo un arreglo de antenas con sus balun ... 96
Figura 6.4 Conectores para las antenas VHF y UHF .......................................................................................................... 97
Figura 6.5 Rotor de azimut y Rotor de elevación ............................................................................................................... 98
Figura 6.6 Controlador az/el ...................................................................................................................................................... 98
Figura 6.7 Torre de la estación terrena ................................................................................................................................. 99
Figura 6.8 Transceptor IC-910H ............................................................................................................................................. 100
Figura 6.9 Fuente de poder ASTRON ..................................................................................................................................... 101
Figura 6.10 Computadora DELL ocupada en la estación terrena ............................................................................. 101
Figura 6.11 Ubicación de la estación terrena .................................................................................................................... 103
Figura 6.12 Áreas no factibles para la reubicación de la estación terrena ........................................................... 103
Figura 6.13 Equipo de operación de la estación terrena .............................................................................................. 104
Figura 6.14 Conexiones del controlador az/el con los rotores. .................................................................................. 106
Figura 6.15 Marcas del rotor de azimut, Marcas en el rotor de elevación, Tornillos para la calibración en
azimut y Tornillos para la calibración en elevación ......................................................................................................... 108
Figura 6.16 Elevación fija en 135° y Azimut 0°, 180° y 360° ....................................................................................... 108
Figura 6.17 Azimut fijo en 0° y Elevación 0°, 90° y 180° .............................................................................................. 109
Figura 6.18 Conexión para medición de Onda Estacionaria. ...................................................................................... 110
Figura 6.19 Medidor de potencias bidireccional. ............................................................................................................. 110
Figura 6.20 Carga de prueba ................................................................................................................................................... 113
Figura 6.21 Conexión para medir fallas en la antena .................................................................................................... 114
Figura 6.22 Conexiones de la estación terrena ................................................................................................................. 114
Figura 6.23 Estación Terrena .................................................................................................................................................. 115

Figura 7.1 Vista mapa rectangular de NfW con observador en la Ciudad de México. ............................... 118
Figura 7.2 Submenú General del menú Setup. ............................................................................................. 119
Figura 7.3 Submenú Time del menú Setup. ................................................................................................. 120
Figura 7.4 Submenú Satellite del menú Setup. ............................................................................................ 121
Figura 7.5 Actualización de elementos Keplerianos, por medio del Submenú Satellites del menú Setup. 121
Figura 7.6 Submenú Groups del menú Setup. .............................................................................................. 122
Figura 7.7 Submenú Observers del menú Setup. ......................................................................................... 122
Figura 7.8 Submenú Current view del menú Views. .................................................................................... 123
Figura 7.9 Barra de Herramientas de NfW. ................................................................................................ 124
Figura 7.10 Seguimiento Satelital de NfW. ................................................................................................. 125
Figura 7.11 Ventana que se abre del botón ScriptSetup. ............................................................................ 126
Figura 7.12 Panel de trabajo de AdobeAudition. ........................................................................................ 133
Figura 7.13 AdobeAudition: forma de onda, decodificación de la trama recibida y forma de espectro. .. 133
Figura 7.14 Ventanas de trabajo de CwGet. ................................................................................................ 135
Figura 7.15 Decodificación realizada de la trama del SEEDS II del 20 de junio de 2011. ......................... 136
Figura 7.16 Decodificación del SEEDS II del 10 de junio de 2011 mediante el uso del software de uso libre
descargado de la página web del SEEDS II. .................................................................................................. 141
Figura 7.17 Decodificación del SEEDS II del 10 de junio de 2011 mediante el uso del software elaborado
en lenguaje Matlab. ....................................................................................................................................... 141
Figura 7.18 Decodificación del SwissCube del 03 de junio de 2011 mediante el uso del software de uso
libre descargado de la página web del SwissCube. ....................................................................................... 148
Figura 7.19 Decodificación del SwissCube del 03 de junio de 2011 mediante el uso del software elaborado
en lenguaje Matlab. ....................................................................................................................................... 149
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Figura 7.20 Decodificación del HO-68 del 02 de junio de 2011 mediante el uso del software de uso libre
descargado. .................................................................................................................................................... 154
Figura 7.21 Decodificación del HO-68 del 02 de junio de 2011 mediante el uso del software elaborado en
lenguaje Matlab. ............................................................................................................................................ 154
Figura 7.22 Decodificación del CO-55 del 01 de junio de 2011 mediante el uso del software de uso libre
descargado de la web. ................................................................................................................................... 159
Figura 7.23 Decodificación del CO-57 del 03 de junio de 2011 mediante el uso del software de uso libre
descargado. .................................................................................................................................................... 166
Figura 7.24 Decodificación del RS-30 del 01 de junio de 2011 mediante el uso del software de uso libre
descargado. .................................................................................................................................................... 173

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 2.1 Características principales de los diferentes tipos de satélites de acuerdo a la altura de su
órbita. .................................................................................................................................................................................................... 23
Tabla 2.2 Clasificación de los satélites de acuerdo a su tamaño .................................................................................. 26

Tabla 3.1 Atribución de bandas de frecuencias para el servicio de radioaficionados en México .................... 53
Tabla 3.2 Modos de los satélites que corresponden a las bandas de frecuencias más utilizadas .................... 54

Tabla 5.1 Certificado, tipo de emisión y potencia máxima. PCE = Potencia en la cresta de la envolvente .. 86

Tabla 7.1 Satélites de AMSAT ................................................................................................................................................... 130
Tabla 7.2 Formato de decodificación del SEEDS II .......................................................................................................... 138
Tabla 7.3 Días elegidos del mes de junio para el SEEDS II ............................................................................................ 139
Tabla 7.4 Decodificación del audio recibido del SEEDS II ............................................................................................. 140
Tabla 7.5 Decodificación de la telemetría recibida del SEEDS II ............................................................................... 142
Tabla 7.6 Decodificación de la telemetría recibida del SEEDS II ............................................................................... 143
Tabla 7.7 Tabla comparativa de la Telemetría recibida por el SEEDS II................................................................ 144
Tabla 7.8 Formato de decodificación del SwissCube ....................................................................................................... 146
Tabla 7.9 Días elegidos del mes de junio para el SwissCube ........................................................................................ 147
Tabla 7.10 Decodificación del audio recibido del SwissCube ..................................................................................... 147
Tabla 7.11 Decodificación de la Telemetría del SwissCube .......................................................................................... 149
Tabla 7.12 Decodificación de la Telemetría del Swisscube .......................................................................................... 150
Tabla 7.13 Tabla comparativa de la Telemetría recibida por el SwissCube ......................................................... 150
Tabla 7.14 Formato de decodificación del HO-68 ............................................................................................................ 152
Tabla 7.15 Días elegidos del mes de junio para el HO-68.............................................................................................. 153
Tabla 7.16 Decodificación del audio recibido del HO-68............................................................................................... 153
Tabla 7.17 Decodificación de la telemetría recibida del HO-68 ................................................................................ 155
Tabla 7.18 Tabla comparativa de la Telemetría recibida por el HO-68 ................................................................. 155
Tabla 7.19 Formato de decodificación del CO-55 ............................................................................................................. 157
Tabla 7.20 Días elegidos del mes de junio para el CO-55 .............................................................................................. 158
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Tabla 7.21 Decodificación del audio recibido del CO-55 ............................................................................................... 158
Tabla 7.22 Decodificación de la telemetría recibida del CO-55 .................................................................................. 160
Tabla 7.23 Tabla comparativa de la Telemetría recibida por el CO-55 .................................................................. 161
Tabla 7.24 Formato de decodificación del CO-57 ............................................................................................................. 163
Tabla 7.25 Días elegidos del mes de junio para el CO-57 .............................................................................................. 164
Tabla 7.26 Decodificación del audio recibido del CO-57 ............................................................................................... 165
Tabla 7.27 Decodificación de la telemetría recibida del CO-57 .................................................................................. 167
Tabla 7.28 Decodificación de la telemetría recibida del CO-57 .................................................................................. 168
Tabla 7.29 Tabla comparativa de la Telemetría recibida por el CO-57 .................................................................. 169
Tabla 7.30 Formato de decodificación del RS-30 ............................................................................................................. 171
Tabla 7.31 Días elegidos del mes de junio para el RS-30 ............................................................................................... 172
Tabla 7.32 Decodificación del audio recibido del RS-30 ................................................................................................ 172
Tabla 7.33 Decodificación de la telemetría recibida del RS-30 .................................................................................. 173
Tabla 7.34 Tabla comparativa de la Telemetría recibida por el RS-30 .................................................................. 174

OBJETIVOS

 Instalar y poner en operación la estación terrena para satélites de órbita baja del
departamento de Telecomunicaciones ubicada en el edificio Luis G. Valdés Vallejo de
la Facultad de Ingeniería de la UNAM.

 Documentar el procedimiento a seguir para:
 Obtener el permiso en México para operar estaciones terrenas en la banda de
frecuencias de radioaficionados para satélites de órbita baja.
 Instalar una estación terrena para las bandas de 2 m y 70 cm para satélites de
órbita baja para el servicio de radioaficionados.
 Operar una estación terrena para las bandas de radioaficionados para satélites
de órbita baja mencionadas en el punto anterior.

 Aprovechar la infraestructura para promover el desarrollo de nuevos proyectos en
materia de Ciencia y Tecnología Espacial en el Departamento de Telecomunicaciones.

INTRODUCCIÓN

La tecnología satelital en el mundo ha tenido grandes crecimientos a lo largo de los años
desde el lanzamiento del primer satélite, el ruso Sputnik I. Diversos países de todo el mundo
han lanzado o sido participes en investigación, construcción y lanzamientos de satélites, por lo
que también existen diferentes organizaciones encargadas de la regulación, elaboración e
investigación de las cuestiones satelitales y, en general, espaciales. En México, actualmente
está por formarse la Agencia Espacial Mexicana (AEM) que pretende permitir a nuestro país
diseñar, construir y lanzar sus propios satélites y más proyectos y avances en materia
espacial.

Con el fin de entender el avance que se ha llevado a cabo hasta el día de hoy, en materia
espacial, y específicamente más relacionado con satélites, se presenta en el primer capítulo de
esta tesis una visión general de los antecedentes más importantes suscitados a lo largo de la
historia del desarrollo espacial, desde un poco antes del lanzamiento del primer satélite en
1947.

Para que un satélite sea puesto en órbita requiere ciertas características y de equipo especial
que le permita llegar al espacio exterior, este es el llamado vehículo lanzador que actualmente
es lo único que permite a un satélite llegar al espacio. En el capítulo 2 de esta tesis se abarca
de manera general estas características y equipos, así como las diferentes formas de clasificar
a los satélites ya que existen diferentes tipos de órbitas, en las que un satélite puede estar
viajando. Las características de la órbita en la que el satélite viajará, dependerán de entre
muchas cosas de su aplicación, tamaño y misión.

En el siguiente capítulo, se aborda el tema de radioafición, presentando sus aspectos
principales y enfocando la información a la rama satelital del servicio de radioaficionados,
para permitir conocer los aspectos principales de un campo que no es comúnmente
practicado en nuestro país: la radioafición.

Existen asociaciones que se encargan de regular los aspectos relacionados a la radioafición. La
IARU (“International Amateur Radio Union”, Unión Internacional de Radioaficionados) es la
Unión a nivel mundial encargada de organizar dichos aspectos, la cual permite solo una
organización miembro por país. La FMRE (Federación Mexicana de Radio Experimentadores)
es la encargada de todas las cuestiones de radioaficionados de nuestro país y es la
representante de México ante la IARU.

Por otro lado, existen satélites de radioaficionados, por lo regular de órbita baja, polar y
circular, que además de tener objetivos de análisis del espacio exterior envían su telemetría
en diferentes formatos (analógicos y digitales), permitiendo así recibirla para saber cómo se

encuentra el satélite y de ser necesario, poderle enviar comandos para regular los parámetros
de sus subsistemas para que siempre estén dentro de los rangos aceptables de operación.

Los radioaficionados únicamente pueden utilizar las bandas autorizadas en el CNAF (Cuadro
Nacional de Atribución de Frecuencias), en el que ciertas bandas son atribuidas para
comunicaciones terrestres, otras para satelitales y otras para ambas.

En el capítulo 4, se presenta otra parte importante para lograr las aplicaciones en materia de
radioafición, lo que compone el segmento terrestre de una comunicación satelital, la estación
terrena, que en esta tesis está enfocada a satélites de órbita baja para radioaficionados.

Para que un radioaficionado pueda recibir telemetría de un satélite, se emplea lo que se
conoce como estación terrena, la cual debe estar dentro del área de cobertura del satélite
(huella satelital), orientar sus antenas y sintonizar la frecuencia a la que el satélite esté
transmitiendo, considerando los diferentes factores que puedan influir en la comunicación.

Para saber cuándo un satélite cubrirá cierta zona, se utilizan programas de cómputo
especiales para tal fin, llamados “software de predicciones orbitales” los cuales utilizan
parámetros de las órbitas de los satélites en un momento determinado, llamados elementos
keplerianos, y el tiempo para realizar las predicciones con el fin de estipular la fecha en que el
satélite cubrirá cierta zona.

Para poder trabajar con los satélites de radioaficionados se requiere de cierto equipo con
características específicas. El equipo mínimo necesario es un transmisor, un receptor, una
computadora con software de predicciones orbitales, al menos una antena que trabaje en la
banda de frecuencia del satélite de interés y rotores controlables para los movimientos de las
antenas.

La radioafición constituye una pequeña área de trabajo en materia satelital, ya que cuentan
con sus propios satélites en el espacio. En el capítulo 5 se presenta todo lo relacionado con las
cuestioneslegales, se presentan todos los aspectos relacionados para poder obtener permisos
y certificados que permitan operar estaciones terrenas para el servicio de radioaficionados,
abarcando todos los procesos, procedimientos, requisitos y tramites que se deben seguir para
lograr dicho fin. Existen diferentes tipos de permisos de radioaficionados: Clase I, Clase II,
Novato y Restringido, cada uno con características diferentes, que de acuerdo a las
necesidades del interesado, será el tipo de certificado que solicite.

Finalmente, en los últimos 2 capítulos se abordan los resultados de los objetivos principales
de esta tesis, la instalación y la puesta en operación de una estación terrena para satélites de
órbita baja para el servicio de radioaficionados. En ambos capítulos se establecen y se
documentan los procesos generales tanto para la instalación de la estación terrena como la
operación de la misma.

CAPÍTULO 1

ANTECEDENTES DE LOS
SATÉLITES

Capítulo 1
Antecedentes de los satélites

1.1 Reseña histórica en el mundo

Uno de los avances más importantes en el campo espacial fue iniciado por el ruso Konstantin
E. Tsiolkovsky (1857-1935), proponiendo la exploración espacial utilizando cohetes en el año
de 1898 y las bases del combustible líquido para la propulsión de cohetes en 1903. Ese trabajo
teórico, sobre el estudio del combustible líquido, fue comprobado en 1926 cuando el
norteamericano Robert H. Goddard lanzó el primer cohete propulsado por combustible
líquido alcanzando una altura de 56 m durante un tiempo de 2.5 s.
Más tarde, en 1942, un grupo amateur de Alemania apoyado por militares dirigió el
lanzamiento exitoso del primer cohete V-21. El trabajo hecho en los V-2 fue ampliado y
desarrollado en E.U. y en ese entonces la Unión Soviética después de la segunda Guerra
Mundial, lo que llevó al desarrollo de los primeros lanzadores de satélites.
Antes del lanzamiento del primer satélite artificial de la Tierra, y reconociendo el potencial de
los cohetes V-2, en octubre de 1945 el británico Arthur C. Clarke publicó un artículo técnico
“Extra-terrestrial Relays” (Retransmisiones extraterrestres) en la revista “Wireless World”,
estableciendo los principios de la comunicación satelital en órbita geoestacionaria, explicando
que se podía colocar un satélite artificial en una órbita tal que al observarse desde cualquier
punto de la Tierra pareciera fijo; además, propuso que todo el mundo se podría
intercomunicar con únicamente tres satélites colocados en dicha órbita, llamada órbita
geoestacionaria.

En la década de los 40s y 50s, la Luna fue utilizada para comunicaciones, considerada como un
reflector pasivo entre Washington, D.C. y Hawaii.

Carrera Espacial, inicio de los satélites artificiales

La carrera espacial se dio entre los 2 países que competían fuertemente en materia espacial, la
entonces Unión De Repúblicas Soviéticas Socialistas (U.R.S.S.) y los Estados Unidos de América
(E.U.A.). La carrera espacial inició cuando la U.R.S.S. logró poner en órbita el primer satélite
artificial operacional, el Sputnik I, el 4 de octubre de 1957, dando inicio a la era satelital. Este
satélite transmitió información de telemetría durante 21 días. Un mes después, exactamente
el 3 de noviembre de 1957, se lanzó el Sputnik 2, en el cual viajó el primer ser vivo al espacio,
una perra de nombre Laika, durando solo 7 días en órbita. Dicho lanzamiento conllevó a una
rápida respuesta por parte de E.U., acelerando su programa espacial, primero con su primer
intento de lanzamiento satelital, el Vanguard 1, el 6 de diciembre de 1957, pero fue casi 2
meses después, el 31 de enero de 1958, cuando finalmente lograron colocar su primer satélite
en órbita, el satélite artificial Explorer I, el cual transmitió telemetría durante 9 meses.

1 El cohete V-2 (Aggregat4, por su nombre técnico), es el progenitor de todos los cohetes modernos. Fue el primer
misil balístico de combate con velocidades mayores a las de cualquier avión, de largo alcance y el primer objeto
creado por el hombre en realizar un vuelo suborbital.
Capítulo 1
Antecedentes de los satélites

Dos meses después, el 17 de marzo, E.U. colocó el Vanguard 1, el cual duró 3 años en
operación. En mayo, la entonces U.R.S.S. lanzó el Spuntik 3, y el 18 de diciembre del mismo año
E.U. puso en órbita el primer satélite artificial utilizado para comunicaciones de voz, el Score.
El 1 de octubre de 1958 se creó la NASA (“National Aeronautics and Space Administration”.
Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio) encargada de los programas
espaciales de E.U.

Para los siguientes 3 años, de 1959 a 1961, se llevaron a cabo una buena cantidad de
lanzamientos satelitales y acontecimientos espaciales entre ambas potencias mundiales que
luchaban por ganar la carrera espacial. Entre estos están:
 Luna 1, Luna 2 y Luna 3, para investigación y exploración con la Luna (U.R.S.S.).
 Pioneer 4, primera sonda solar de E.U.
 TIROS 1, primer satélite meteorológico (E.U.).
 Transit 1B, primer satélite para navegación (E.U.).
 Echo 1, primer satélite experimental de comunicaciones de la NASA (reflector pasivo)
(E.U.).
 Discoverer 14, primer satélite espía (E.U.).
 Sputnik 5, el cual llevo a los primeros seres vivos recuperados de un viaje espacial, las
perras Strelka y Belka (U.R.S.S.).
 Courier 1B, primer satélite activo que retransmitía en cinta magnética (E.U.).
 Mercury, en el cual viajó el primer chimpancé que regresó de un vuelo sub-orbital
(E.U.).
 Vostok 1, primer hombre que viaja al espacio y regresa a la Tierra, el ruso Yuri A.
Gagarin (U.R.S.S.).
 Mercury (Freedom 7), Alan B. Shepard logra un vuelo sub-orbital (E.U.).
 Vostok 2, Gherman Titov logra 1 día completo en el espacio (U.R.S.S.).
 Mercury, logra 2 orbitas con un mono de nombre Enos (E.U.).
 OSCAR (Orbital Satellite Carriyng Amateur Radio) 1, primer satélite para
radioaficionados (E.U.).
 Vostok 3 (U.R.S.S.).
 Vostok 4 (U.R.S.S.).

En julio de 1962 entró la primera empresa no gubernamental en materia de comunicaciones
espaciales “Bell System”, diseñando y construyendo un satélite repetidor activo en tiempo real,
el Telstar 1, lanzado por la NASA. Fue el primer transpondedor exitoso de tiempo real de
banda ancha, el cual llevó a cabo la primera transmisión de TV en vivo trasatlántica.

Los satélites mencionados anteriormente, son solo algunos de los tantos que se lanzaron
durante los primeros 5 años de la carrera espacial, ya que a finales de 1962, E.U. ya contaba
con 120 satélites puestos en órbita, mientras que la U.R.R.S. apenas tenía 33.

Capítulo 1
Antecedentes de los satélites

Al año siguiente, el 16 de junio de 1963, se llevó a cabo otro suceso muy importante, cuando
Valentina Tereshkova viajó al espacio, en el Vostok 6, logrando 48 órbitas, convirtiéndose en la
primera mujer en hacerlo.

En el mismo año de 1963, “Bell System” lanzó el Telstar II, con la misma arquitectura y
funcionamiento que el primero.

En ese mismo año, la administración del presidente John F. Kennedy tuvo la idea de
desarrollar comunicaciones comerciales enfocadas a los negocios, creando la Corporación de
Comunicación Satelital (Communication Satellite Corporation, COMSAT), la primera compañía
dedicada a las comunicaciones por satélite. COMSAT desarrolló un sistema satelital operable,
innovando y expandiendo las redes de comunicaciones satelitales a nivel mundial.

Una de las preguntas que se hizo desde el inicio de los años 60s fue la de que órbita era la
mejor para colocar los satélites de comunicaciones. Los sistemas de altitud media o baja
tenían como ventaja tener bajos costos de lanzamiento y relativamente cortos tiempos de
propagación de las ondas de radio y por lo tanto,menos retardo. Su desventaja era la
necesidad de implementar constelaciones satelitales para comunicaciones globales.

El primer intento hacia una órbita geosíncrona fue hecho por la NASA, con el lanzamiento del
satélite Syncom I, acrónimo de “Synchronous orbit Communications satellite”, en febrero de
1963, el cual fue perdido en el punto de inserción de la órbita. Posteriormente se lanzó el
Syncom II el 26 de julio del mismo año, logrando ponerlo en órbita exitosamente, siendo el
primer satélite operacional de comunicaciones en órbita geosíncrona, a menos de 20 años
después de lo propuesto por Arthur C. Clarke. El 19 de julio del año siguiente, 1964, se puso en
órbita el primer satélite geoestacionario, el Syncom III, utilizado para transmitir los Juegos
Olímpicos de Tokio.

En ese mismo año, la NASA lanzo el satélite Echo II, en órbita baja que, al igual que su primera
versión, contaba con reflectores pasivos.

Posteriormente, en E.U., se formó el Consorcio Internacional para Satélites de
Telecomunicaciones (International Telecommunications Satellite Consortium, INTELSAT)
convirtiéndose en el mayor operador de satélites en el mundo. INTELSAT se envolvió en el
ambiente de los negocios, comprando satélites basados en la gran demanda global para
servicios de televisión, teléfono y otras aplicaciones.

COMSAT acordó con Hughes Aircraft Company la construcción de dos satélites de
estabilización por giro para INTELSAT, uno de ellos fue el Intelsat I, también conocido como
Early Bird, lanzado el 6 de abril de 1965 a la órbita geoestacionaria, trabajando
adecuadamente por 6 años. El otro satélite nunca fue lanzado.
Capítulo 1
Antecedentes de los satélites

El Early Bird fue posicionado sobre el Océano Atlántico utilizado para enlazar estaciones entre
E.U., Canadá y Reino Unido, proporcionando servicios de voz y televisión, convirtiéndose en el
primer satélite geoestacionario comercial internacional de comunicaciones.

Mientras tanto la U.R.S.S utilizó órbita elíptica y de gran altitud para lanzar su primer satélite
de comunicaciones, en abril de 1965. Posteriormente se formó el sistema Molniya, para
comunicaciones de voz y televisión militares.

En 1967 se colocaron 3 satélites de la serie Intelsat II, uno de ellos sobre el océano Atlántico y
los otros dos sobre el Pacifico, extendiendo el alcance de la comunicación satelital a más de
dos terceras partes del mundo, transmitiendo los primeros juegos olímpicos a color (México
1968). Al año siguiente, se colocó un satélite de la generación Intelsat III sobre cada uno de los
principales océanos, Atlántico, Pacífico e Índico, interconectando al mundo.

INTELSAT continuó con su expansión y crecimiento con el desarrollo de más satélites: Intelsat
IV, Intelsat IV-A, Intelsat V, Intelsat V-A e Intelsat VI.

Las siguientes series de satélites de INTELSAT fueron puestos en órbita en los años 70s,
teniendo grandes avances como antenas pequeñas de ancho haz para obtener mayores
valores de potencia, la reducción del diámetro de las antenas de las estaciones terrenas y
nuevas técnicas como el re-uso de frecuencias.

Uno de los 3 programas espaciales más importantes de E.U. fue el Apolo. En el cual se concretó
uno de los eventos más importantes en la historia espacial, la llegada del hombre a la Luna.
Primero el Apolo 1, el 27 de enero de 1967, no pudiendo concretar la misión. Más tarde, en
diciembre de 1968, el Apolo 8 logró 10 orbitas lunares. Pero fue hasta el año de 1969, el 16 de
julio, cuando el Apolo 11, tripulado por Neil Armstrong, Edwin Aldrin y Mike Collins, concretó
la misión de la llegada del hombre a la Luna.

1.2 Reseña histórica en México

El estudio del ámbito espacial en México tiene sus orígenes desde los años 40s con el estudio
de rayos cósmicos, la creación del Instituto de Geofísica (IGEF) de la Universidad Nacional
Autónoma de México (UNAM) en marzo de 1945, con el lanzamiento del Sputnik I y la
realización del Año Geofísico Internacional (1957-1958). A partir de ahí, a finales de los 50s,
nuestro país empezó a involucrarse en materia espacial con el desarrollo de cohetería para
fines meteorológicos, bajo la dirección del ingeniero mexicano Walter Cross Buchanan. Más
tarde, apoyado de Manuel Sandoval Vallarta, físico mexicano, y de un grupo de expertos del
Instituto Politécnico Nacional (IPN), diseñaron y construyeron cohetes para monitorear la alta
atmósfera, llamados SCT-1 y SCT-2.

Capítulo 1
Antecedentes de los satélites

Basados en ese desarrollo, un grupo de profesores de la Universidad Autónoma de San Luis
Potosí (UASLP) llevaron a cabo experimentos para determinar algunas de las características
de la alta atmósfera, lanzando su primer cohete el 28 de diciembre de 1957. Posteriormente,
desarrollaron otros dos sistemas de lanzamiento denominados Zeus y Olímpico y, años más
tarde, ya contaban con cohetes de dos y tres etapas.
En 1960 se estableció un convenio entre México y E.U. para formar la Comisión México -
Estados Unidos para observaciones en el espacio, con objeto de monitorear los programas
estadounidenses Mercurio y Géminis, estableciendo una estación rastreadora en Guaymas,
Sonora.
El 31 de agosto de 1962 se creó la Comisión Nacional del Espacio Exterior (CONEE). Con ello, se
impulsó la investigación espacial y en ese mismo año, el IGEF creó el Departamento del
Espacio Exterior.
En la CONEE se obtuvieron importantes avances en el estudio de la alta atmósfera, sin
embargo el gobierno mexicano le puso fin en 1977.

En la década de los 80s se desarrollaron experimentos en ciencias de materiales para ser
empleados en el Transbordador Espacial de la NASA, desarrollados por investigadores e
ingenieros de la UNAM. Pero a causa del accidente del Transbordador Espacial Challenger2, en
enero de 1986, dichos experimentos espaciales no pudieron ser puestos en órbita.
Dentro del sector de las telecomunicaciones se impulsó la creación de una red satelital, la cual
se concretó con la puesta en órbita de los satélites Morelos I, el 17 de junio de 1985 y Morelos
II, el 27 de noviembre del mismo año, en donde viajó el Dr. Rodolfo Neri Vela.
Algunas actividades espaciales fueron financiadas por el Instituto Mexicano de
Comunicaciones 3 (IMC), Telecomunicaciones de México 4 (Telecomm), Satélites Mexicanos 5
(SATMEX), la UNAM, el IPN y el CICESE6, entre otros.
En 1990 se fundó la Sociedad Espacial Mexicana (SEM), la cual trabajó en proyectos de cohetes
de aficionados junto con algunas universidades, pero tuvo poco impacto en el país. Dos años
más tarde, se creó el Programa Universitario de Investigación y Desarrollo Espacial (PUIDE).
Con el inicio del PUIDE, se dieron un par de desarrollos satelitales, uno dentro del programa,
en un proyecto llamado UNAMSAT, y el otro en el IMC, con el diseño del primer satélite con
tecnología propia, llamado SATEX-I, en el cual, diversos retrasos y problemas de coordinación
del proyecto no permitieron su conclusión.

Para el año siguiente, en 1993, fue lanzado el satélite Solidaridad I el 19 de noviembre y al año
siguiente, el Solidaridad II el 7 de octubre; ambos lanzados en un Ariane 4.
Otro suceso importante fue la creación del Centro Regional de Enseñanza de Ciencia y
Tecnología del Espacio para América Latina y el Caribe (CRECTEALC) en el año de 1997, el cual
permitió más avances en materia espacial.

2 Durante el lanzamiento del transbordador Challenger, a menos de 80 segundos de su lanzamiento, este explotó no
pudiendo completar su misión.
3 Actualmente Comisión Federal de Telecomunicaciones (COFETEL).
4 Organismo descentralizado creado en 1989 con el fin de operar el sistema satelital mexicano.
5 Empresa que surgió con la privatización de los servicios satelitales en 1995.
6 Centro de Investigación Científica yde Educación Superior de Ensenada.
Capítulo 1
Antecedentes de los satélites

Un nuevo lanzamiento de un satélite mexicano fue el ocurrido el 5 de diciembre de 1998,
cuando el Satmex V fue puesto en órbita en un Ariane 4L.
En el año 2004 los ingenieros José Luis García García y Fernando de la Peña Llaca comenzaron
la promoción para la creación de una Agencia Espacial Mexicana (AEM).
En 2005 se inició el proyecto Nanosatelital México-Rusia entre la UNAM y el Instituto
Aeronáutico de Moscú (MAI). Un año después, el satélite Satmex VI fue lanzado en un Ariane
5ECA, el 27 de Mayo.
Durante el 2009 se llevó a cabo el 1er Taller de Investigación y Desarrollo Espacial (TUIDE) en
la Torre de Ingeniería de la UNAM.

1.2.1 CONEE

El 31 de agosto de 1962 por decreto del Presidente Adolfo López Mateos se creó la Comisión
Nacional del Espacio Exterior (CONEE) como una dependencia de la Secretaría de
Comunicaciones y Obras Públicas7, con el objetivo de fomentar la investigación, explotación y
utilización pacífica del espacio exterior y continuar con los estudios de cohetería, de
telecomunicaciones y atmosféricos en el país.
Al poco tiempo comenzaron su investigación y lanzaron su primer cohete de combustible
sólido denominado Tototl, que alcanzó 22 km de altura. La idea era poder desarrollar cohetes
que tuvieran la suficiente fuerza para llevar cargas útiles, realizando investigaciones
atmosféricas, principalmente para medir el estado del tiempo y la presión atmosférica.
De esta manera la CONEE llevó a cabo el programa de Investigación de la Alta Atmósfera, con
3 subprogramas: cohetes sonda8, recepción de señales de satélites meteorológicos y globos
sonda9. Con ello, en los años siguientes, se lograron muchos avances importantes en cada uno
de los subprogramas. Además también se logró la fabricación de los cohetes Mitl y en el año
de 1967 se lanzó el primero de ellos, el Mitl 1, cuya capacidad de carga útil fue de 8 kg y
alcanzó 50 km de altura; en 1975 se lanzó el Mitl 2, el cual alcanzó los 120 km de altura.

En general, los programas desarrollados por la CONEE consistieron en lo siguiente:
1. Investigación de la Alta Atmósfera
2. Bioingeniería
3. Investigación básica y aplicada
4. Percepción remota
5. Derecho espacial

En los años 70s se inició la construcción de una base de lanzamiento, como proyecto alterno, y
se experimentó con una serie de cohetes pequeños llamados Tláloc, con el objeto de estimular
y fomentar las lluvias.

7 Actualmente Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT).
8 Pequeño cohete dedicado al estudio de la atmósfera superior de la Tierra u observaciones astronómicas.
9 Globo de gran altitud que lleva instrumentos para devolver a la Tierra información de la atmósfera, por medio de
un pequeño aparato de medida (radiosonda).
Capítulo 1
Antecedentes de los satélites

Años después la CONEE perfeccionó la tecnología de sus cohetes, apareciendo como proyecto
la creación de cohetes de dos etapas, denominados Huite I y Huite II.
En enero de 1977 el gobierno del presidente José López Portillo canceló los trabajos en
materia espacial y decretó la desaparición de la CONEE. Esta se publicó en el Diario Oficial de
la Federación (DOF) el 3 de noviembre del mismo año.
Al desaparecer la CONEE, se estancó el desarrollo de cohetes y otras áreas que se habían
alcanzado.

1.2.2 PUIDE

El Programa Universitario de Investigación y Desarrollo Espacial (PUIDE) fue una dependencia
de la UNAM creada el 29 de enero de 1990 por acuerdo del Rector José Sarukhán, cuyo primer
director fue el Dr. Arcadio Poveda Ricalde.
El PUIDE tuvo la responsabilidad de promover el desarrollo de la tecnología espacial en
México, tanto en la realización de experimentos científicos como en tareas aplicadas,
telecomunicaciones y percepción remota.
Entre los diversos proyectos que se desarrollaron dentro del PUIDE, hubo tanto propios, como
en colaboración con instituciones de otros países.

El Programa contó con cuatro subprogramas iniciales que fueron:
 Investigación básica y aplicada.
 Ingeniería aeroespacial.
 Docencia y difusión.
 Política espacial y relaciones entre naciones.

Los proyectos que a continuación se mencionan, fueron algunos de los que se realizaron
durante la existencia del PUIDE.

 Proyecto UNAMSAT-1
El proyecto UNAMSAT-1 empezó en 1992, con el fin de tener un satélite para el estudio
estadístico de las trayectorias de impacto de los meteoritos en la atmósfera terrestre.
Durante 2 años el proyecto UNAMSAT tuvo grandes avances, y en el año de 1994 el
UNAMSAT-1 estaba totalmente terminado y listo para ser puesto en órbita.
El acuerdo para su lanzamiento se llevó a cabo entre el PUIDE, la Universidad Estatal de
Moscú y la empresa espacial Progress. La desventaja de esa colaboración fue que el
UNAMSAT-1 era carga secundaria en el lanzamiento de un satélite de comunicaciones
ruso, por lo que el lanzamiento estaba sujeto a los tiempos del programa espacial ruso.
El UNAMSAT-1 fue trasladado a Rusia y lanzado desde la base militar de Plesestsk el 28 de
marzo de 1995; el cohete portador Start 1 falló en su última etapa y no pudo llegar a su
órbita, por lo que el UNAMSAT-1 se perdió en el espacio.

Capítulo 1
Antecedentes de los satélites

 Proyecto UNAMSAT-B
Debido a la falla del cohete ruso Start 1, para el satélite UNAMSAT-1, hubo que reanudar la
actividad con otro satélite, el UNAMSAT-B, gemelo del primero.
El lanzamiento del satélite UNAMSAT-B fue negociado, con la ayuda del MAI y con la
empresa espacial Lavochkin Association.
El satélite UNAMSAT-B, junto con uno ruso, fueron lanzados exitosamente el 5 de
septiembre de 1996, desde el cosmódromo de Plesetsk con un cohete de la serie COSMOS.
El satélite UNAMSAT-B pronto empezó su objetivo: determinar la velocidad de los
meteoritos que entraban en contacto con la atmósfera de la Tierra.

 Diseño de cohetes sonda para estudios atmosféricos
La meta de este proyecto fue diseñar y construir un cohete capaz de llevar a bordo
experimentos científicos y de alcanzar una altura de 100 km.
Se realizaron lanzamientos de cohetes con diferentes combustibles sólidos sin cargas, con
el objetivo de probar el lanzamiento y ver detalles del mismo. Uno de los avances
importantes fue la obtención de componentes de combustible híbrido.
Se determinó la necesidad de modificar la geometría de quemado para lograr tiempos de
quemado superiores a los 10 segundos para poder alcanzar la máxima velocidad en áreas
menos densas de la atmósfera.

 Electrónica terrestre
Se diseñó e instaló un sistema de recepción de imágenes de satélites de baja resolución.

 Proyecto COLIBRI
El proyecto COLIBRI entró en el año de 1995, en el cual se planteó la puesta en órbita de
una constelación de 12 satélites, comparando la posición real de los satélites con su
posición teórica, calculada con modelos del campo gravitacional de la Tierra.
Además, en este proyecto se definieron las metas en el estudio de los modelos teóricos del
campo gravitacional de la Tierra.

 Uso de la tecnología espacial para medicina
Se dio seguimiento al estudio de la comunicación satelital con el fin de equipar unidades
móviles de diagnóstico que pudieran utilizarse en zonas remotas del territorio nacional.

 Detectores de microondas
En 1994 se estableció el Laboratorio de Estudio de Películas Delgadas para uso como
detectores de radiofrecuencias y microondas, en colaboración con el Centro de
Instrumentos y la Facultad de Ingeniería, de la UNAM, y el Politécnico de Kiev de Rusia.

Las actividades que PUIDE realizó, contribuyeron en una u otra forma al desarrollo de materia
espacial de nuestro país, pero desafortunadamente tuvo su cierre en el año de 1997.
Capítulo 1
Antecedentes delos satélites

1.2.3 AEM

La investigación del espacio, así como el desarrollo de medios para su exploración, iniciada y
desarrollada originalmente de manera casi exclusiva por, y para, los países desarrollados, ha
influido de alguna manera en las últimas décadas a países de diversos niveles de desarrollo en
todo el mundo, conformando lo que se conoce como la Comunidad Espacial Internacional.
Dicha Comunidad, conformada actualmente por 45 países, cuenta con políticas científicas,
tecnológicas y económicas en la materia, coordinadas por instituciones especializadas para
conformar una red de intercambio de información científica y tecnológica, de oportunidades
económicas, de intercambio académico, etc.

Es por lo anterior que se impulsó a la creación de la Agencia Espacial Mexicana (AEM), para
que de esta manera nuestro país participe en la red espacial abriendo oportunidades a
instituciones académicas y de investigación, y con ello potenciar el desarrollo tecnológico y
del sector económico.

Después de más de 30 años de la desaparición de la CONEE, el gobierno de nuestro país,
aprobó expedir una ley para crear la AEM. Dicha aprobación de la ley implica la coordinación
de proyectos en cuestión de materia espacial, lo que fomentará a la actividad científica en
México.

La AEM estará integrada por miembros nacionales, representantes de instituciones
importantes, como las Secretarías de Gobierno, Comunicaciones y Transportes, Educación
Pública, Relaciones Exteriores, Hacienda, Defensa Nacional y Marina, además del CONACYT10,
la UNAM, el IPN, entre otras. Pero de igual forma se buscará la participación e integración de
miembros internacionales con acuerdos que beneficien el desarrollo de actividades espaciales
y puedan permitir la integración de nuestro país a la Comunidad Espacial Internacional.

Proceso legislativo para la creación de la AEM

En el año 2004, los Ingenieros José Luis García García y Fernando de la Peña con colaboración
de especialistas y legisladores diseñaron la iniciativa para la creación de la AEM.
El 25 de octubre de 2005 se presentó la iniciativa para la creación de la AEM en la Cámara de
Diputados, la cual fue enviada a la Comisión de Ciencia y Tecnología para su dictamen
correspondiente.

Al año siguiente, el 26 de abril de 2006, la Cámara de Diputados aprobó la iniciativa y fue
enviada al Senado de la República. En esa instancia se dieron a conocer ciertas protestas e
inquietudes de algunos sectores que se mostraron inconformes con la poca difusión que se le
dio al proyecto entre la comunidad académica y científica antes de su presentación en la
Cámara de Diputados.

10 Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología.
Capítulo 1
Antecedentes de los satélites

Lo anterior, llevo al senador y presidente de la Comisión de Ciencia y Tecnología del Senado,
Francisco Javier Castellón Fonseca, a solicitar una organización de foros de consulta para
identificar las inconformidades.
Fue a partir de dichos foros y actividades que se sumaron al proyecto una gran cantidad de
miembros, entre doctores, maestros e ingenieros, para formar el Grupo Promotor de la
Agencia Espacial Mexicana.
Entre los objetivos iniciales de dicho grupo fue el de realizar una nueva iniciativa de ley que
hicieran a la AEM una entidad viable y capaz de operar.
Después de modificaciones a la iniciativa original, el 4 de Noviembre de 2008 se aprobó la
iniciativa en el Senado de la República y se turnó a las comisiones de Ciencia y Tecnología y de
Presupuesto y Cuenta Pública para ser sometida a un segundo análisis y posteriormente
regresarla a la Cámara de Diputados.

El 20 de Abril de 2010 el Pleno de la Cámara de Diputados recibió las modificaciones a la
iniciativa de ley que realizo el Senado y aprobó la minuta para crear la AEM.
Se publicó el decreto de creación y se detalló que sería un organismo descentralizado de la
SCT. La ley fue promulgada el 13 de julio de 2010 por el presidente Felipe Calderón y
publicada en el DOF el 30 de julio del mismo año, entrando en vigor al día siguiente.

La Agencia Espacial Mexicana es un organismo público descentralizado encargado de
coordinar la Política Espacial de México para desarrollar y consolidar el sector espacial de
nuestro país, que tendrá como misión, impulsar el desarrollo y divulgación de los estudios
sobre la investigación y explotación del espacio exterior, así como su aplicación al desarrollo
tecnológico, económico, industrial y social del país.

Estructura de la AEM

Se establece en la Ley que crea la Agencia Espacial Mexicana que esta contará con la siguiente
estructura:
 Una Junta de Gobierno: integrada por 15 miembros.
 Un director general: designado por el presidente de la república.
 Órgano de vigilancia
 Estructura orgánica administrativa: definida por la Junta de Gobierno.

Una de las primeras actividades realizadas por parte de la AEM, fue proponer y establecer la
Política Espacial de México de forma general. Para ello, su Junta de Gobierno emitió una
convocatoria para realizar foros y mesas de trabajo, los cuales fueron:
 Desarrollo industrial.
 Relaciones internacionales y marco legal.
 Investigación científica y tecnológica.
 Formación de recursos humanos.

CAPÍTULO 2

SATÉLITES

Capítulo 2
Satélites

La creación de los satélites artificiales ha sido uno de los mejores inventos que el hombre ha
realizado a lo largo de todos los tiempos, ya que nos han permitido conocer más a fondo los
cuerpos celestes y características de nuestro planeta a través de sus diferentes aplicaciones y
además, comunicaciones confiables en todo el mundo, incluyendo zonas poco pobladas o
inalcanzables por otros medios.
El avance de los satélites artificiales ha crecido a pasos agigantados a nivel mundial;
actualmente son equipos de alta tecnología, que se ponen en órbita gracias al desarrollo de los
cohetes de gran potencia que se utilizan como vehículos lanzadores de satélites.
Los satélites son elaborados de acuerdo a una misión, con la capacidad de realizar diversas
acciones y funcionando de manera correcta por un tiempo determinado, por lo que se
construyen de diferentes formas, tamaños, materiales y combustibles, se colocan a diferentes
alturas con respecto a la superficie de la Tierra y soportan diferentes condiciones de
temperatura, ambientales y atmosféricas.

2.1 Definición

Un satélite es cualquier objeto, ya sea natural o artificial, que gira alrededor de un cuerpo
celeste y que puede tener diferentes funciones de acuerdo a su procedencia. La palabra
satélite proviene del latín “satelles” que significa “lo que está alrededor de algo”.
Un satélite natural es un cuerpo celeste que orbita alrededor de otro de mayor masa, ambos
vinculados entre sí por fuerzas de gravedad recíprocas; por ejemplo la Luna es un satélite
natural que gira alrededor de la Tierra.
Un satélite artificial es un dispositivo construido por el hombre, tripulado o no, que se pone en
órbita y se hace girar alrededor de un cuerpo celeste con un fin específico.

2.2 Clasificación de los satélites

2.2.1 Tipo de órbita

Una órbita es una trayectoria periódica seguida por los satélites naturales o artificiales.

Antes de describir la clasificación de los satélites de acuerdo a su tipo de órbita es importante
conocer algunos conceptos.

Las características del movimiento de un satélite artificial en órbita terrestre están
fundamentadas en las 3 leyes de Kepler sobre movimiento de los planetas alrededor del Sol
las cuales están sustentadas matemáticamente de la Ley de gravitación universal de Newton y
de su segunda ley de movimiento.
Capítulo 2
Satélites

Ley de Gravitación Universal: La fuerza de atracción entre 2 cuerpos esproporcional al
producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los
separa.

Dónde:
= fuerza de atracción, en N

.
= constante de gravitación universal =

.
= masa del cuerpo mayor, en kg.
= masa del satélite, en kg.
= distancia entre los 2 centros de los cuerpos (satélite y Tierra), en km.

Segunda Ley de movimiento de Newton: La aceleración de un cuerpo tiene la misma
dirección de la fuerza que se le aplique, es proporcional a la magnitud de ésta e inversamente
proporcional a su masa.

Dónde:
= fuerza de atracción, en N

.
= masa del satélite, en kg.

= aceleración, en

.
= velocidad relativa al centro de coordenadas, en

En el caso de satélites artificiales, el cuerpo de mayor es la Tierra ( ), por lo
que:

Por lo general es más útil la aceleración gravitacional que la fuerza, por lo que la ley de la
gravitación universal aplicada a los satélites artificiales11 es:

11 Conocida como la ecuación de movimiento de 2 cuerpos.
Capítulo 2
Satélites

Leyes de Kepler aplicadas a los satélites artificiales:
 1ª Ley. El camino seguido por un satélite alrededor de la Tierra es una elipse, con el
centro de masa de la Tierra como uno de los focos de la elipse.
 2ª Ley. Para tiempos iguales, el satélite recorre áreas iguales en el plano orbital.
 3ª Ley. El cuadrado del periodo de la órbita es proporcional al cubo de la distancia
medida entre el satélite y el cuerpo celeste.

Velocidad orbital

La velocidad orbital de un satélite debe ser específica para que pueda mantenerse en órbita y
contrarrestar los efectos de la gravedad. Como la fuerza de gravedad ejercida por un cuerpo
celeste disminuye en proporción inversa al cuadrado de la distancia, cuanto más alto esté
situado el satélite, menor será la fuerza de atracción gravitacional y por lo tanto, menor su
velocidad orbital.

Dónde:
µ = constante de Kepler = 3.986x105 km3/s2.
r = distancia entre el centro de la Tierra y el satélite, en km.
R = radio de la Tierra 6 378 km.
h = altura del satélite con respecto a la superficie de la Tierra, en km.
a = longitud del semieje mayor, en km.

Es importante recordar que si la órbita es circular, el valor del radio r es igual al valor a del
semieje mayor de la elipse, por lo tanto:

Si la velocidad del satélite es mayor que la requerida, éste “escaparía” de la órbita12; si la
velocidad es menor, el satélite “caería” y se podría quemar debido a la fricción con las
partículas de la atmósfera, como el caso del Sputnik I.

12 Llamada velocidad de escape; ocurre cuando la fuerza de gravedad ya no es suficiente para retener al satélite en
la órbita.
Capítulo 2
Satélites

Figura 2.1 Órbita elíptica descrita sobre su mismo plano orbital [Comunicaciones por
satélite, 2003].
Para satélites de órbita baja se requiere una velocidad de 7.35 km/s para mantenerse en
órbita; para satélites geoestacionarios, como la altitud es mayor, se requiere una velocidad
menor, alrededor de 3. 075 km/s.

La órbita de un satélite se encuentra definida por los siguientes parámetros principales:
apogeo, perigeo, nodo ascendente, nodo descendente, excentricidad, altura, orientación y ángulo
de inclinación.

2.2.1.1 Altura

La altura a la que se pone en órbita un satélite respecto a la superficie de la Tierra, juega un
papel muy importante para cumplir con una misión específica de manera correcta;
dependiendo de dicha altura, los satélites se clasifican en diferentes tipos. La altura de la
órbita tiene relación directa con la velocidad angular a la que se mueve el satélite; a mayor
altitud del satélite la velocidad angular es menor.

2.2.1.1.1 Geosíncrono

Un satélite geosíncrono se encuentra en una órbita circular y tiene un periodo orbital igual a
la duración de un día sideral (24 horas) y su plano orbital puede estar inclinado con relación
al plano ecuatorial.

2.2.1.1.1.1 Geoestacionarios (GEO)

Los satélites geoestacionarios GEO (“Goestationary Earth Orbit”, Órbita Terrestre
Geoestacionaria) son aquellos que se encuentran a 36 000 km13 de altura respecto a la
superficie de la Tierra; son un caso particular de los satélites geosíncronos.

13 Valor exacto 35 786 km.
Capítulo 2
Satélites

La órbita geoestacionaria, también conocida como cinturón de Clarke14, es una órbita circular
con un radio de 42 164 km, ángulo de inclinación nulo ya que se localiza alrededor de la Tierra
en un plano que atraviesa exactamente por el Ecuador, el satélite se mueve en la misma
dirección que la rotación terrestre y su periodo orbital es el mismo que el de rotación de la
Tierra (24 horas); por lo anterior se ve fijo con respecto a un punto en la superficie terrestre.
La velocidad orbital de este tipo de satélites es de 3.075 km/s.

Aplicaciones
 Comunicaciones
 Televisión
 Meteorología
 Militares
 Telefonía
 Datos

Ventajas
 La huella satelital es muy grande, y con solo 3 satélites se puede cubrir casi toda la
superficie de la Tierra.
 No se necesita un sistema de seguimiento satelital para las antenas de la estación
terrena, reduciendo costos.
 Proporciona enlaces continuos entre las estaciones terrenas.

Desventajas
 Debido a la gran distancia entre el satélite y la superficie de la Tierra, la propagación
de la señal presenta grandes retardos y pérdidas por espacio libre.
 No logran cubrir zonas de gran latitud (polos).
 Malgasta zonas de servicios debido a que cubre regiones innecesarias como océanos o
zonas no pobladas.

2.2.1.1.2 Baja (LEO)

Los satélites LEO (“Low Earth Orbit”, Órbita Terrestre Baja) son aquellos que operan en
altitudes alrededor de 1 000 km sobre la superficie de la Tierra, en órbitas casi circulares y
cuyos planos orbitales pueden tener cualquier inclinación con relación al plano ecuatorial. Sus
periodos orbitales están entre 100 y 113 minutos.
El límite superior de altura para estos satélites debe ser suficientemente bajo para evitar los
niveles más intensos de radiación en el interior del primer cinturón de Van Allen15 y lo
suficientemente alto para evitar algún tipo de fricción atmosférica que ocasione
desaceleración en el satélite.

14 En motivo al reconocimiento de la idea de Arthur C. Clarke. Acerca de las órbitas geoestacionarias.
15 Los Cinturones de Van Allen llamados así en honor a su descubridor, el físico americano, James Van Allen en
1958.
Capítulo 2
Satélites

Aplicaciones
 Comunicaciones
 Científicas
 Vigilancia
 Meteorología
 Teledetección
 Radiolocalización
 Voz y datos

Ventajas
 Al ser más cercanos a la superficie de la Tierra, la señal tiene un mínimo retardo de
propagación.
 Pequeño nivel de potencia de transmisión requerido.
 Débil atenuación en la transmisión, por lo que los satélites y estaciones terrenas
pueden ser más pequeñas, reduciendo costos.
 Se pueden cubrir posiciones de gran altitud con adecuadas inclinaciones.
 Ahorro en la puesta en órbita.

Desventajas
 La estación terrena puede requerir sistema de seguimiento satelital.
 Debido a su pequeño periodo orbital, estos satélites permanecen visibles en un mismo
lugar pequeños lapsos de tiempo, alrededor de 10 minutos, por lo que se requieren