ORBITAS_Y_NAVEGACION_SATELITAL_ALEJANDRO

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ORBITAS Y NAVEGACIÓN SATELITAL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ALEJANDRO FIGUEREDO MORALES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ESCUELA DE INGENIEROS MILITARES 
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL A DISTANCIA 
BOGOTA 
2015 
ORBITAS Y NAVEGACIÓN SATÉLITAL 
 
 
 
 
Presentado por: 
ALEJANDRO FIGUEREDO MORALES 
C.C. 79´992,839 de Bogotá 
Código: 0120141071 
 
 
 
 
Trabajo escrito Asignatura Cartografía y Fotogrametría 
 
 
 
Docente: Ingeniero Javier Valencia Sierra 
 
 
 
 
ESCUELA DE INGENIEROS MILITARES 
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL A DISTANCIA 
BOGOTA 
2015 
 
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CONTENIDO 
 
INTRODUCCION.................................................................................................................. 4 
1. OBJETIVOS .................................................................................................................. 4 
2. ORBITA ........................................................................................................................ 4 
2.1 Antecedentes ........................................................................................................... 4 
2.2 Generalidades .......................................................................................................... 9 
2.3 Tipos de Orbitas ...................................................................................................... 9 
2.3.1 Órbita Geoestacionaria ........................................................................................ 9 
2.3.2 Órbita Geosíncrona ............................................................................................ 10 
2.3.3 Órbita Baja .......................................................................................................... 11 
2.3.4 Órbita Media ....................................................................................................... 12 
2.3.5 Órbita Altamente helíptica ................................................................................. 13 
2.4 Tipos de órbitas según su inclinación ................................................................ 14 
3. Conceptos en la localización de Satélites .............................................................. 15 
4. SISTEMAS DE NAVEGACIÓN SATELITAL .............................................................. 18 
4.1 Aplicaciones de la navegación ............................................................................. 20 
4.1.1 Uso militar ........................................................................................................... 20 
4.1.2 Navegación aérea ............................................................................................... 21 
4.1.3 Usos civiles ........................................................................................................ 22 
5. CONCLUSIONES ....................................................................................................... 25 
6. BIBLIOGRAFIA DOCUMENTOS E IMAGENES ........................................................ 26 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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INTRODUCCION 
 
La exploración de la tierra y su estudio, llevaron al hombre a desear conocer todo 
lo que lo rodea y el porqué de su comportamiento físico. Desde la invención de la 
aeronáutica, el reto de llegar más allá de las fronteras del horizonte, se comenzó a 
experimentar con varios elementos proyectados hacia el firmamento, en estos 
elementos se dispuso artefactos como cámaras, instrumentos de medición 
climática, temperatura, presión e infinidad de dispositivos que pudiesen ser 
utilizadas para analizar y conocer su comportamiento en las alturas, así como el 
de la tierra comparada con otros cuerpos celestes. Cuando ya existía el avión se 
quiso avanzar más allá, se fue aumentando la autonomía de vuelo de las 
aeronaves, se reforzó los materiales de construcción y después de alcanzar un 
desarrollo considerable se convirtió en un reto para las naciones de los Estados 
Unidos y Rusia entre otras el hecho de hacer llegar al hombre a la luna, cosa que 
finalmente según narra la historia logró inicialmente los Estados Unidos de 
America. El hecho de lograr enviar aeronaves y objetos fuera de la atmósfera 
terrestre terminó por mostrar y probar características físicas que afectan a los 
cuerpos en el espacio, estos descubrimientos han impulsado la ciencia y la 
tecnología de manera excepcional. En el presente trabajo se expone una de las 
características que experimentan los cuerpos en el espacio, se trata de las orbitas 
alrededor de la tierra y de otros cuerpos terrestres. 
 
 
 
1. OBJETIVOS 
  Conocer el concepto de orbita y su trayectoria en la ciencia y la 
tecnología.  Conocer cómo se utiliza el concepto de las orbitas en la navegación 
aérea, terrestre y espacial.  Identificar algunos de los dispositivos que funcionan utilizando el 
principio de la órbita. 
 
 
2. ORBITA 
 
2.1 Antecedentes 
 
Desde el 4 de octubre de 1957, fecha del lanzamiento y puesta en órbita a 
una altitud de 215 km, del primer satélite artificial, el Sputnik 1, resultó 
evidente lo que la humanidad había aprendido de llevar objetos al espacio 
cercano a la Tierra… y lo que aún faltaba por aprender. La misión duró 
menos de lo que se esperaba, porque la atmósfera abarca más espacio de 
lo que en ese momento se creía. 
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Aunque las fuerzas naturales que se valoran actualmente para parametrizar 
las dimensiones de la órbita de un satélite en particular, fueron estudiadas 
por físicos tan relevantes como Galileo, Copérnico, Kepler o Newton, 
sentando con ello las bases de la astronomía moderna, son los elementos 
atribuidos a Kepler a los que más se recurren para establecer una órbita. 
 
Pero antes de entrar en algunos detalles, intentaremos establecer que una 
órbita es el recorrido que ocupa un cuerpo al caer constantemente hacia el 
cuerpo que orbita. Esto es, un satélite se encuentra en una caída constante 
hacia la tierra. 
 
Una descripción más didáctica de dicha caída la podemos conceptualizar 
mediante el Cañón de Newton. 
 
“Se imagina un cañón situado en lo alto de una montaña que dispara bolas 
de cañón de forma horizontal. La montaña necesita ser muy alta para evitar 
la atmósfera terrestre e ignorar los efectos de fricción sobre la bola de 
cañón. 
Si el cañón dispara una bola con una velocidad inicial baja, la trayectoria de 
la bola se curva e impacta contra el suelo. Aumentando la velocidad inicial, 
la bola de cañón impacta en el suelo cada vez más lejos del cañón, debido 
que mientras la bola sigue cayendo, el suelo también se curva. Todos estos 
movimientos son realmente órbitas en su sentido técnico, ya que describen 
una trayectoria elíptica alrededor de un centro de gravedad pero que se 
interrumpen al chocar contra la tierra. 
Si se dispara la bola con suficiente velocidad, el suelo se curva al menos 
tanto como la bola al caer, por lo que la bola de cañón nunca impacta 
contra el suelo. Se dice que está realizando una órbita sin interrupción o de 
circunnavegación. Para cada altura sobre el centro de gravedad hay una 
velocidad específica que produce una órbita circular”. 
 
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Concepto de Órbita, Extraído de Internet, desde: 
http://waowen.screaming.net/revision/force&motion/ncananim.htm 
 
 
Concepto de Órbita, Extraído de Internet, desde: 
http://waowen.screaming.net/revision/force&motion/ncananim.htm 
 
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Concepto de Órbita, Extraído de Internet, desde: 
http://waowen.screaming.net/revision/force&motion/ncananim.htm 
 
 
Concepto de Órbita, Extraído de Internet, desde: 
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La órbita es la trayectoria que describe un cuerpo astronómico al ser afectado por 
la fuerza gravitatoria de otro. La curva que corresponde a una órbita es siempre 
una cónica, habitualmente una elipse, pero también puede ser una parábola e 
incluso una hipérbola. En el primer caso, el cuerpo gira repetidamente alrededor 
de otro, mientras que en los otros dos sólo se acerca una vez al cuerpo que lo 
atrae. 
 
Los efectos principales que afectan a la órbita de una nave espacial que se mueve 
a relativamente poca distancia de la Tierra son los producidos por la gravedad 
terrestre, de modo que las posibles órbitas son cónicas, es decir, elípticas, 
parabólicas o hiperbólicas, según el valor de la velocidad con que la nave entre en 
órbita. Para que la nave siga órbitas elípticas relativamente bajas o circulares, el 
vehículo debe llevar una velocidad inferior a la velocidad de escape terrestre; en 
cambio, si la velocidad de la nave es igual o mayor que la velocidad de escape, la 
nave sigue una órbita parabólica o hiperbólica, respectivamente. Por tanto, una 
nave que sigue una órbita elíptica gira en torno a la Tierra, mientras que las que 
siguen órbitas parabólicas o hiperbólicas, escapan del campo gravitatorio celeste. 
Como las órbitas están situadas en un plano que contiene el centro de la Tierra, la 
inclinación del plano de la órbita respecto al del ecuador es al menos igual a la 
latitud donde está la plataforma de lanzamiento de la nave. La entrada de una 
nave espacial en órbita se produce por fases. La primera consiste en colocarla en 
una órbita inicial, que suele ser baja para satélites espaciales. Para ello se utiliza 
un cohete de fases o bien un trasbordador espacial, lo que permite reducir la 
resistencia aerodinámica que se opone al movimiento del conjunto cohete-nave 
espacial y el peligro de un excesivo calentamiento cinético. La segunda fase 
consiste en insertar la nave en la órbita final o de destino. Para ello, se utilizan las 
denominadas órbitas de transferencia, que permiten a la nave pasar de la órbita 
de salida a la órbita de destino. La tercera fase consiste en dejar la 
 
Órbita de transferencia e insertarse en la órbita de destino. En el caso de satélites 
artificiales, la órbita será similar a la órbita de salida, pero a mayor distancia de la 
Tierra. En el caso de naves espaciales, la órbita de destino será una órbita en 
torno al cuerpo celeste. Las órbitas síncronas son aquellas en las que el período 
del satélite es igual al período rotacional del planeta. Es decir, el satélite tiene un 
período de un día sidéreo. En el caso de que la órbita síncrona sea circular y esté 
situada en el plano ecuatorial terrestre, se habla de una órbita geosincrónica. 
 
Estas órbitas están situadas a 35.900 km de altura y permiten que el satélite se 
encuentre siempre sobre el mismo punto de la superficie terrestre. En algunos 
casos se prefiere utilizar la órbita polar, en la que el satélite presenta una 
inclinación orbital de 90°. La ventaja de esta órbita es que el satélite pasa antes o 
después por encima de toda la superficie terrestre. 
 
 
 
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2.2 Generalidades 
 
 
Aunque las órbitas sean simplemente descritas “sin interrupción”, esto no 
ocurre exactamente así en la realidad. Otras fuerzas como la gravedad de 
la luna, del sol, la irregularidad de la atmósfera y de la gravedad de la tierra, 
el viento solar y otras más afectan la trayectoria de un satélite y por ende su 
órbita. 
 
2.3 Tipos de Orbitas 
 
En base a la altitud de un satélite en trayectoria orbital, podemos distinguir 
las siguientes clases de órbitas. 
 
 
2.3.1 Órbita Geoestacionaria 
 
Se localiza por sobre la línea del Ecuador (latitud 0º o inclinación nula), 
con una altitud aproximada de 35,787 km, en una órbita circular. De 
hecho, se trata de la única definición de órbita que especifica sea 
circular y por ello, se trata de la órbita más estable que se le puede 
asignar a un satélite desde el punto de vista de la estación terrena 
correspondiente. 
 
 
Órbita Geoestacionaria, Extraído de Internet, desde: http://apps.agi.com/SatelliteViewer/ 
 
 
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Órbita Geoestacionaria, Extraído de Internet, desde: http://apps.agi.com/SatelliteViewer/ 
 
 
Órbita Geoestacionaria, Extraído de Internet, desde: http://apps.agi.com/SatelliteViewer/ 
 
 
2.3.2 Órbita Geosíncrona 
 
No se encuentra en el Ecuador, sino más bien entre los trópicos, y 
describe una trayectoria elíptica en vez de circular, con la Tierra en uno 
de sus focos. Teniendo en consideración lo anterior, su altitud se 
expresa en base a que el semieje mayor de la órbita elíptica mide 
42,164.5 km. Desde la estación terrena, la posición del satélite varía, 
“dibujando” un analema. 
 
 
 
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Orbita Geosíncrona, Extraído de Internet, desde: http://apps.agi.com/SatelliteViewer/ 
 
 
Orbita Geosíncrona, Extraído de Internet, desde: http://apps.agi.com/SatelliteViewer/ 
 
 
2.3.3 Órbita Baja 
 
Los satélites de órbita baja (conocidos como Low Earth Orbit – LEO) se 
posicionan de 500 a 1,500 km. En este rango existe una órbita especial 
para satélites específicos, conocidos como Sun-Synchronous Satellites, 
con una órbita entre 600 a 800 km; gracias a este rango, los satélites 
orbitan en un recorrido exacto de norte a sur, y aunque cruzan el 
ecuador múltiples veces por día, cada vez conservan el mismo ángulo 
con respecto al sol. La velocidad de un satélite LEO es la mayor, en 
comparación a las dos primeras y a la siguiente. 
 
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Orbita LEO, Extraído de Internet, desde: http://apps.agi.com/SatelliteViewer/ 
 
 
 
2.3.4 Órbita Media 
 
O Medium Earth Orbit (MEO) está definida por la posición de entre 
2,000 a 35,700 kilómetros. De este rango se utiliza una órbita semi 
síncrona de una altitud aproximada de 20,200 km, con la que un satélite 
orbitará a la Tierra cada 12 horas. 
 
 
 
 
Orbita MEO, Extraído de Internet, desde: http://apps.agi.com/SatelliteViewer/ 
 
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Orbita MEO, Extraído de Internet, desde: http://apps.agi.com/SatelliteViewer/ 
 
 
2.3.5 Órbita Altamente helíptica 
 
También conocida como HEO (Highly Elliptic Orbit), se trata de aquellas 
órbitas utilizadas en misiones de investigación, y comunmente se 
ocupan previas a la maniobra de escape de la atracción terrestre. Su 
rango se ubica entre 400 a 42,000 km. 
 
En principio, cualquier altitud y posición distinta a las órbitas 
geoestacionaria y Geosíncróna, no corresponderá a la rotación siderio 
de la Tierra, sino que dependiendo de su altitud, será más rápida o más 
lenta; en otras palabras, el satélite no completará su órbita en un día (24 
horas). Desde la perspectiva de la estación terrena, el satélite aparecerá 
y se ocultará en el horizonte, por lo que solo durante ese lapso de 
tiempo será posible efectuar la transmisión entre ambos. 
 
Como puede observarse, esta primera clasificación demuestra que la 
órbita repercute directamente en el uso del satélite, ya que solo se 
puede transmitir entre el mismo y una estación terrena cuando se 
mantiene la condición de alcance de vista durante el tiempo suficiente. 
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Orbita HEO, Extraído de Internet, desde: http://apps.agi.com/SatelliteViewer/ 
 
 
 
Orbita HEO, Extraído de Internet, desde: http://apps.agi.com/SatelliteViewer/ 
 
 
 
2.4 Tipos de órbitas según su inclinación 
 
Las órbitas satelitalestambién pueden ser clasificadas por su inclinación en 
progrado, retrogrado, polar o ecuatorial. La razón para ocupar alguna de 
estas inclinaciones se debe a la misión encomendada al satélite. Por 
ejemplo, y citando a la descripción de órbita geoestacionaria, la órbita 
ecuatorial suele ser la más estable, y se utiliza normalmente para satélites 
de comunicaciones, que tienen una cobertura que abarca amplias zonas del 
planeta, y en donde las estaciones terrenas no suelen efectuar maniobras 
de ajuste en la orientación de sus antenas. Para alcanzar una cierta 
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inclinación orbital, la base de lanzamientos debe encontrarse en una 
determinada latitud, menor o igual que la inclinación de la órbita deseada. 
Por ende, es preferible que estas bases se localicen en el plan del Ecuador. 
También representan ventaja para el consumo de combustible en el 
lanzamiento, pero eso es otro tema. 
 
Ahora bien, la inclinación de la órbita es un parámetro que se establece 
dependiendo fundamentalmente de la misión del satélite y en relación 
directa a un factor costo – benéfico. Resulta trivial pensar que los lugares 
disponibles en órbita geoestacionaria (posiciones orbitales) resultan 
insuficientes para las necesidades globales de comunicación, y en las que 
el equipamiento satelital en órbita esté garantizado por una vida útil en 
operación por quince años. Los acuerdos entre países y entre particulares 
para una posición orbital suelen conseguirse solo después de arduas 
negociaciones, que entre otras consecuencias simplemente encarecen los 
costos. De hecho, se estima que colocar un objeto en órbita baja tiene un 
costo aproximado por kilogramo de $4,000 US, y de $15,000 US para órbita 
geoestacionaria. Pero si la misión no requiere la interconexión constante 
entre el satélite y la estación terrena, o si incluye la recolección de 
información hacia el satélite en una latitud distinta a la de la estación 
terrena, o en la que no se necesite que la vida útil del satélite alcance 15 
años o más, entonces será posible (o necesario) ocupar otras posiciones. 
 
Por ejemplo, para garantizar la cobertura septentrional requerida en el 
sistema ruso de navegación satelital Glonass, utiliza 24 satélites en órbita 
MEO (en tres planos orbitales) y con un grado de inclinación de 64.8º, que 
los clasifica como polares. 
 
Para que un satélite sea útil, es imprescindible que conserve en todo 
momento la órbita establecida. En una entrada anterior en este blog intenté 
explicar algunos conceptos sobre estabilización. Pero cuando se trata de 
cambiar la trayectoria de una órbita con ciertos ángulos de nodo y de 
inclinación, las maniobras se clasifican en coplanarias (no cambian el plano 
orbital) y no coplanarias. El instante para efectuar la maniobra se llama 
Rendez-vous, o encuentro espacial. Un ejemplo del uso de estos cambios 
son las distintas óbitas que ocupa la misión emprendida hacia Marte por la 
Indian Space Research Organisation, que le permitan obtener la velocidad 
necesaria para escapar de la atracción terrestre, con el mínimo de energía. 
 
 
3. Conceptos en la localización de Satélites 
 
La localización de un objeto que orbite al planeta no puede depender de 
referencias en la superficie terrestre. Solo los objetos establecidos en una 
posición geoestacionaria pueden ser localizables de desde un punto fijo (la 
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estación terrena). Pero las posiciones disponibles en esta franja son 
limitadas, así que existe una gran cantidad de naves que se ubican en 
órbitas distintas, y que cuando son vistos desde la tierra no se encuentran 
siempre en el mismo lugar. 
 
Para efectuar la localización basándose en mecánica celeste de un objeto 
en órbita, se recurre a los elementos keplerianos Johannes Kepler fue un 
astrónomo y matemático alemán, quién postuló las leyes sobre el 
movimiento de los planetas en su órbita alrededor del Sol, y que aplica a 
otros cuerpos, como los satélites artificiales que orbitan alrededor de la 
Tierra. 
 
La necesidad de presentar el uso de un sistema de coordenadas 
cartesianas xyz en escala planetaria, me encamina a agrupar la explicación 
de los elementos keplerianos en tres rubros, y el primero versa sobre estos 
ejes. El eje X se conoce como plano de referencia, y es el plano ecuatorial 
o latitud 0. El eje Y debe ser perpendicular a este plano, por lo que coincide 
con el eje de rotación del planeta. 
 
Para poder establecer la dirección del eje Z, esta parte desde el centro de 
la Tierra con dirección hacia el punto en donde la elíptica aparente del sol 
corta el plano de referencia terrestre en forma ascendente; o sea, hacia 
donde está el sol sobre el plano ecuatorial en el equinoccio de primavera. 
Una vez que tenemos establecidas estas direcciones, entramos en materia: 
 
¿Cómo definir a una órbita? 
 
Cuando se dice que una órbita es geoestacionaria es porque se encuentra 
sobre el plano de referencia, de forma circular, con el centro de la misma en 
el centro de la masa terrestre. Pero siendo la órbita más sencilla tiene la 
limitante de la cantidad máxima de naves que se pueden ubicar sobre esta 
franja, sin interferirse entre ellas. También tiene una cobertura seriamente 
limitada sobre los polos. Por ello, se utilizan otros tipos de órbitas, las 
cuales atraviesan el plano de referencia y son elípticas en distintos grados. 
Cuando la elíptica de la órbita atraviesa al plano de referencia siempre lo 
hace en dos puntos. Debido a que se requiere establecer alguno de estos 
puntos como base de otros de los elementos, se identifica al elemento nodo 
como el punto en que la órbita atraviesa el plano con dirección a la 
dirección vernal. Por ello se le conoce como nodo ascendente. 
Para establecer el grado de inclinación con el que la órbita atraviesa al 
plano de referencia se utiliza el concepto de ángulo del nodo, el cual es 
definido a partir del plano de referencia en dirección hacia el punto Vernal 
(en otras palabras, en dirección de órbita ascendente), en referencia a la 
órbita a describir. 
 
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El ángulo del nodo es complementado con el valor de la longitud del nodo 
ascendente (Ω), que es el ángulo que se forma a partir de la dirección 
vernal y hasta el nodo ascendente, sobre el plano de referencia. 
 
Para la descripción de la elíptica se define el concepto de excentricidad 
cuyo valor, mientras menor sea, significa que se acercará más a un círculo. 
 
¿Por qué? 
 
Si quisiéramos trazar una elipse en una hoja, un método sencillo es fijar dos 
Puntos de referencia para los focos de la misma, y mediante una cuerda 
estirada efectuar el trazo entre la pluma y ambos focos. Pues bien, la 
distancia entre ambos focos es el valor de la excentricidad. Obviamente, si 
la distancia es cero es igual a decir que solo tenemos un foco y por lo tanto 
el trazo con el método descrito dibujara un círculo. Por cierto, en la órbita 
elíptica, en uno de los focos está colocado el centro de la Tierra. 
Para denominar las distancias máxima y mínima entre la superficie terrestre 
y la órbita elíptica, se ocupan los conceptos de apogeo y perigeo, 
respectivamente. 
 
Si la distancia se mide desde el centro de la Tierra y no desde su superficie, 
entonces hacemos referencia a los semiejes mayor y menor. 
 
Ya tenemos como describir el sistema cartesiano, y la órbita de una nave. 
El tercer grupo de elementos tiene la finalidad de ubicar a la nave en su 
órbita en un instante dado. 
 
La primera posición, que se utilizará de referencia, se ubica en el perigeo de 
la órbita. También se especifica el argumento de perigeo, como el ángulo 
formado entre el nodo ascendente y el perigeo, sobre la órbita. 
 
Para encontrar la ubicación de la nave sobre la órbita se utiliza el elemento 
llamadoanomalía. Se expresa como el ángulo entre el perigeo y la posición 
esperada de la nave sobre la órbita. 
 
El cálculo de la anomalía es básicamente una predicción de la posición de 
la nave en su órbita, para un instante dado. Dicho así resulta sencillo, pero 
el problema comienza con la necesidad de obtener el dato de forma 
oportuna, cuando la nave en cuestión puede viajar a velocidades de 27700 
km/h, como el caso de la Estación Espacial Internacional. Y el problema se 
complica cuando, si se trata de una órbita elíptica, la velocidad no es 
constante: Se incrementa conforme la nave se aproxima al perigeo de su 
órbita, y decrece al dirigirse al apogeo. 
 
Por lo complejo del cálculo, suele utilizarse un método matemático que lo 
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simplifique. Para ello, se conceptualizan tres anomalías: 
  Anomalía media (mean anomaly o M) es el ángulo de una posición ficticia 
del satélite en su órbita elíptica, basada en la premisa de una velocidad 
angular constante, y medida a partir del vector del perigeo.  Anomalía excéntrica, E, es calculada con base en la anomalía media a 
través de iteraciones, bajo la premisa de una órbita circular ficticia que 
rodeara a la órbita elíptica y con valor del radio igual al del semieje mayor.  Anomalía verdadera, ν, calculada mediante la anomalía excéntrica, es el 
ángulo efectivo de la posición del satélite en su órbita. 
 
Los elementos keplerianos son requeridos en la identificación que se 
efectúa de los objetos que orbitan al planeta. Considero que existen dos 
clasificaciones que son las más comunes. Por un lado está la base de datos 
para identificación de objetos en el espacio del North American Aerospace 
Defense Command (NORAD), conocida también como el sistema de 
coordenadas de dos elementos, mientras que Radio Amateur Satellite 
Corporation (AMSAT) es un formato más legible, pero hace referencia hacia 
aquellos satélites útiles para los radioaficionados. 
 
Como se adivina, ante el incremento de objetos que orbitan a la Tierra, la 
búsqueda de métodos que los localicen a todos, todo el tiempo, es 
constante. Por ejemplo, el Teorema de Lambert especifica que el tiempo 
transcurrido entre dos posiciones de una misma órbita, depende del semieje 
mayor, de la suma de las distancias entre los puntos inicial y final, y de la 
longitud de la cuerda que une esos puntos. 
 
 
4. SISTEMAS DE NAVEGACIÓN SATELITAL 
 
Se conoce que un sistema global de navegación por satélite, en su acrónimo 
es una constelación de satélites que transmite rangos de señales utilizados 
para el posicionamiento y localización en cualquier parte del globo terrestre, ya 
sea en tierra, mar o aire. Estos permiten determinar las coordenadas 
geográficas y la altitud de un punto dado como resultado de la recepción de 
señales provenientes de constelaciones de satélites artificiales de la Tierra 
para fines de navegación, transporte, geodésicos, hidrográficos, agrícolas y 
otras actividades a fines. 
 
Además, un sistema de navegación basado en satélite artificiales, puede 
proporcionar a los usuarios información sobre la posición y la hora (cuatro 
dimensiones) con una gran exactitud, en cualquier parte del mundo, las 24 
horas del día y en todas las condiciones climatológicas. 
 
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Un temprano precursor de los sistemas de navegación por satélite fueron los 
sistemas terrestres LORAN y Omega, que utilizaron los radiotransmisores de 
baja frecuencia (100 kHz) terrestres en vez de los satélites. Estos sistemas 
difundían un pulso de radio desde una localización "maestra" conocida, 
seguido por pulsos repetidos desde un número de estaciones "esclavas". El 
retraso entre la recepción y el envío de la señal en las estaciones auxiliares era 
controlado, permitiendo a los receptores comparar el retraso entre la recepción 
y el retraso entre enviados. A través de este método se puede conocer la 
distancia a cada una de las estaciones auxiliares. 
 
El primer sistema de navegación por satélites fue el Transit, un sistema 
desplegado por el ejército de Estados Unidos en los años 1960. Transit se 
basaba en el efecto Doppler. Los satélites viajan en trayectorias conocidas y 
difunden sus señales en una frecuencia conocida. La frecuencia recibida se 
diferencia levemente de la frecuencia difundida debido al movimiento del 
satélite con respecto al receptor. Monitorizando este cambio de frecuencia a 
intervalos cortos, el receptor puede determinar su localización a un lado o al 
otro del satélite; la combinación de varias de estas medidas, unida a un 
conocimiento exacto de la órbita del satélite pueden fijar una posición concreta. 
 
El primer sistema de navegación por satélite (en adelante SNS) nació de la 
coincidencia de una "necesidad vital" de la Marina de Estados Unidos y de la 
aparición de un avance tecnológico sin precedentes: la capacidad de situar 
satélites artificiales en órbita alrededor de la Tierra. 
 
En efecto, en 1957 en plena Guerra Fría, la Marina norteamericana inició el 
programa Polaris cuyo objetivo era el despliegue de misiles intercontinentales 
ocultos bajo el agua, embarcándolos en submarinos dispersos en los océanos. 
Cada misil apuntaba a un objetivo estratégico seleccionado y el éxito del 
proyecto dependía de la capacidad de determinar con precisión la posición de 
los submarinos en cualquier punto de la Tierra, lo que requería un sistema de 
navegación global (utilizable en todo momento y en cualquier punto). 
Por otro lado, los investigadores de la Universidad Johns Hopking habían 
comprobado la posibilidad de determinar con gran precisión la órbita del 
Sputnik 1, a partir del desplazamiento Doppler sufrido por la señal que emitía 
(como consecuencia del movimiento del satélite) y del conocimiento preciso de 
la posición del receptor que la sintonizaba. 
 
En una conversación casual entre investigadores de ambos proyectos el doctor 
McClure comentó la posibilidad de invertir el problema: si se conociese la 
posición de un satélite de forma precisa, sería posible determinar la de un 
receptor situado en el submarino de posición desconocida, midiendo el 
desplazamiento Doppler sufrido por una señal emitida desde el satélite. Había 
nacido el TRANSIT, el primer SNS. 
 
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El programa TRANSIT comenzó en 1958 y se declaró operacional en 1964, 
tras el lanzamiento de 10 satélites. Posteriormente, en 1967, se permitió su 
utilización civil, estando en servicio durante 33 años y habiendo sido utilizado 
por 250.000 usuarios, un éxito sin precedentes. Por su parte, la Unión 
Soviética desarrolló el CICADA, un sistema muy similar al de la Marina 
norteamericana. 
 
A pesar de su sencillez y sus limitaciones –por ejemplo no se podía utilizar en 
navegación aérea–, el sistema TRANSIT estableció todos los conceptos 
básicos de los SNS’s: estructura del sistema, fuentes de error, técnica de 
navegación y geodésica, etc. De hecho, el GPS (Global Positioning System) no 
es más que su evolución lógica de la mano de nuevos desarrollos tecnológicos 
que permitieron la superación de dichas limitaciones. 
 
 
4.1 Aplicaciones de la navegación 
 
4.1.1 Uso militar 
 
El origen de la navegación por satélite fue militar. La navegación por 
satélite permite alcanzar una precisión que no se había conseguido 
hasta este momento, en los objetivos de las armas, aumentando su 
efectividad, y reduciendo daños no deseados mediante armamento que 
se vale de la señal de los GNSS que sí producían las armas 
convencionales. La navegación por satélite también permite que las 
tropas sean dirigidas y se localicen fácilmente. 
 
En suma, se puede considerar un factor multiplicador de la fuerza. 
Particularmente, la capacidad de reducir muertes involuntarias tiene 
ventajas particulares en las guerrasmantenidas por las democracias, 
donde la opinión pública tiene una gran influencia en la guerra. Por esta 
razón, un sistema de navegación por satélite es un factor esencial para 
cualquier potencia militar. 
 
Usos militares de la navegación, Extraído de Internet, desde: 
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/ee/Missouri_missile_BGM-
109_Tomahawk.JPG/375px-Missouri_missile_BGM-109_Tomahawk.JPG 
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4.1.2 Navegación aérea 
 
La navegación aérea utiliza, dentro del concepto de Sistemas Globales 
de Navegación por Satélites (GNEIS) implementado por la Organización 
de Aviación Civil Internacional (OACI), los sistemas de posicionamiento, 
reconociéndose como un elemento clave en los sistemas de 
Comunicaciones, Navegación y Vigilancia que apoyan el control del 
tráfico aéreo (CES/ATA), así como un fundamento sobre el cual los 
estados pueden suministrar servicios de navegación aeronáutica 
mejorados. Los estados que autorizan operaciones GNEIS son los 
responsables de determinar si el mismo satisface los requisitos de 
actuación requeridos para esta actividad (de acuerdo a lo especificado 
por la OCIA) en el espacio aéreo de su competencia y de notificar a los 
usuarios cuando dicha actuación no cumple con estos. 
Por concepto, el GNEIS es un sistema mundial de determinación de la 
posición y la hora, que incluye constelaciones principales de satélites, 
receptores de aeronave, supervisor de integridad del sistema, y 
sistemas de aumento que mejoran la actuación de las constelaciones 
centrales. 
En síntesis, el GNEIS es un término general que comprende a todos los 
sistemas de navegación por satélites, los que ya han sido 
implementados (GPS, GLONASS) y los que están en desarrollo 
(Galileo), proponiendo la utilización de satélites como soporte a la 
navegación, ofreciendo localización precisa de las aeronaves y 
cobertura en todo el globo terrestre. Se está implantando el GNEIS de 
una manera evolutiva a medida que esté preparado para acoger el gran 
volumen del tráfico aéreo civil existente en la actualidad, y pueda 
responder a las necesidades de seguridad que requiere el sector, uno 
de los más exigentes del mundo. 
Cuando el sistema GNEIS esté completamente desarrollado, se prevé 
que pueda ser utilizado sin requerir ayuda de cualquier otro sistema de 
navegación convencional, desde el despegue hasta completar un 
aterrizaje de precisión Categoría, IR O IS; es decir, en todas las fases 
de vuelo. 
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4.1.3 Usos civiles 
 
Algunas de las aplicaciones civiles donde se utilizan las señales GNSS 
son las siguientes: 
 Ayudas a la navegación y orientación en dispositivos de mano para 
senderismo, dispositivos integrados en los automóviles, camiones, 
barcos, etc. 
 
Usos civiles navegación satelital, Extraído de Internet, desde: 
https://encrypted-
tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQcSdkT2VwfgGlmInnnPQaNAOkYHSjnEQNVb7ps3PJ-XpK4pOyM 
 
 
Usos civiles navegación satelital, Extraído de Internet, desde: 
http://www.blogcdn.com/es.engadget.com/media/2013/04/mercedes-navegador.jpg 
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Usos civiles navegación satelital, Extraído de Internet, desde: 
http://i01.i.aliimg.com/wsphoto/v0/535007123/Hot-Selling--Lowest-font-b-Price-b-font-For-1-5-Quad-Band-
navigator-font.jpg 
 
 Sincronización. 
 Sistemas de localización para emergencias. 
 
Usos civiles navegación satelital, Extraído de Internet, desde: 
http://img.nauticexpo.es/images_ne/press-mg/radio-marina-rescate-cuerda-salvamento-
nautilus-gps-P209389.jpg 
 
 
 
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 Geomática. 
 
 
Usos civiles navegación satelital, Extraído de Internet, desde: 
http://www.cartodesia.com/wp-content/uploads/2014/02/FOTO-3.jpg 
 
 Seguimiento de los dispositivos usados en la fauna, entre otras. 
 
 Usos civiles navegación satelital, Extraído de Internet, desde: 
 http://techmeout.es/wp-content/uploads/2014/12/weara-1024x414.jpg 
 
 
 
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Usos civiles navegación satelital, Extraído de Internet, desde: 
http://img02.lavanguardia.com/2015/01/23/Aguila-calzada-con-un-emisor-
G_54424722955_54028874188_960_639.jpg 
 
 
5. CONCLUSIONES 
  Todo Satélite necesita seguir una órbita conocida y calculada 
matemáticamente para poder circular por el espacio, ser analizado y para 
garantizar que no interfiera con la órbita de otros elementos en tránsito 
cercano.  Existen varios tipos de orbitas determinados por su trayectoria, 
características físicas y comportamiento basado en modelos matemáticos.  Los sistemas de navegación han revolucionado la manera en que el ser 
humano se ubica en el mundo y en su entorno, haciendo incluso que otras 
personas puedan conocer su posición real entre otros datos a través de 
información transmitida por señales de satélite.  Día a día se optimiza la velocidad y precisión de los dispositivos basados 
en información satelital. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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6. BIBLIOGRAFIA DOCUMENTOS E IMAGENES 
  Orbita, Extraído de Internet el 16-05-2015, desde: 
https://liniguez.wordpress.com/2013/11/28/orbita-satelital-conceptos/  Orbita, Extraído de Internet el 16-05-2015, desde: 
http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93rbita  Cañón de Newton, Orbita, Extraído de Internet el 16-05-2015, desde: 
http://waowen.screaming.net/revision/force&motion/ncananim.htm  Órbita geoestacionaria, Extraído de Internet el 16-05-2015, desde: 
https://www.youtube.com/watch?v=FFebTJOryU4  Tipos de Órbitas, Extraído de Internet el 16-05-2015, desde: 
http://apps.agi.com/SatelliteViewer/  Órbitas, Extraído de Internet el 16-05-2015, desde: 
https://liniguez.wordpress.com/2014/11/05/orbitas-conceptos-en-la-
localizacion-de-satelites/  Órbitas, Extraído de Internet el 17-05-2015, desde: 
http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_global_de_navegaci%C3%B3n_
por_sat%C3%A9lite