Un equipo de investigadores del Real Instituto y Observatorio de la Armada (ROA), en Cádiz, ha desarrollado un método para seguir el movimiento de objetos geoestacionarios basándose en la posición de las estrellas, lo que puede ayudar a monitorizar la basura espacial. La técnica se puede aplicar con pequeños telescopios y desde lugares poco oscuros.
Los objetos o satélites en órbita geoestacionaria (GEO, por sus siglas en inglés) se sitúan siempre sobre un mismo punto del Ecuador, por lo que parecen inmóviles cuando se observan desde tierra. Por la noche son las estrellas las que parecen moverse a su alrededor, una circunstancia que aprovechan desde hace décadas los científicos para determinar la órbita de estas naves mediante el uso de imágenes captadas con telescopio, y siempre que aparezcan estrellas de referencia.
Este método se dejó de usar cuando los satélites comenzaron a incorporar transpondedores (dispositivos que permiten posicionarlos con los datos del envío y reflejo de una señal). Pero ahora las técnicas astrométricas clásicas vuelven a estar en boga por el creciente problema de la basura espacial, de la que forman parte los restos de motores o satélites sin transpondedores activos.
“En este marco, hemos desarrollado técnicas ópticas de observación y posicionamiento preciso de satélites GEO usando telescopios pequeños –y baratos– y desde zonas no muy oscuras, como una ciudad”, destaca a SINC Francisco Javier Montojo, miembro del ROA y autor principal de un trabajo que publica la revista Advances in Space Research.
El método se puede aplicar directamente a la detección y monitorización de objetos pasivos, como la basura espacial que circula por el anillo geoestacionario, donde se encuentran casi todos los satélites de comunicaciones. En órbitas bajas (hasta unos 10.000 km) los restos se pueden seguir por radar, pero más allá, los medios ópticos son los más adecuados.
Montojo destaca que las técnicas podrían ser de utilidad para las agencias de control de los satélites “como respaldo y calibración de sus medidas, en la comprobación de sus maniobras, e incluso como mejora en el posicionamiento de las naves o para evitar que colisionen con otros objetos”.
“La probabilidad de que se produzcan colisiones o interferencias entre objetos no es en absoluto despreciable, desde que ocurriera el primer choque entre satélites el 10 de febrero del 2009 entre el estadounidense Iridium33 y el ruso Cosmos 2251”, recuerda el investigador.
Software para imágenes y ‘doble vía’
El equipo ha creado un software que localiza con precisión el centro de las trazas o líneas que dejan las estrellas en las imágenes (por el tiempo de exposición de la fotografía). La ventaja principal del programa es que realiza una “reducción global” de las posiciones del objeto a seguir respecto a los catálogos estelares disponibles. Para ello se usan a la vez todas las estrellas y todas las fotografías captadas por las cámaras CCD del telescopio en una noche. No importa que en alguna toma no haya suficientes estrellas de referencia, porque se examina el conjunto.
De la observación óptica se obtiene la localización del objeto en cada momento. Con estos datos, y mediante otro software (comercial), se puede determinar la órbita del objeto GEO –es decir, conocer su posición y velocidad–, además de predecir sus posiciones futuras. La validez del método se ha confirmado siguiendo tres satélites Hispasat (H1C, H1D y Spainsat) y cotejando los resultados con los de su propia agencia de control.
“Además, como aplicación original –añade Montojo–, hemos procesado nuestras observaciones ópticas junto con las distancias obtenidas con otra técnica conocida como ‘doble vía’ (señales que viajan a la vez entre dos relojes u osciladores para ajustar el tiempo)”. La Sección de Hora del ROA utiliza esta metodología para comparar patrones a distancia y ajustar la hora legal española a la escala de Tiempo Atómico Internacional.
Con la incorporación de estas otras medidas de distancia, se consigue una “tremenda disminución” de la incertidumbre en la posición del satélite, lo que mejora notablemente la determinación orbital.
Para realizar este estudio se han empleado los datos del veterano telescopio que el ROA tiene en San Fernando (Cádiz), pero en 2010 la institución inauguró otro más moderno en el Observatorio Astronómico del Montsec (Lleida), codirigido con la Real Academia de Ciencias y Artes de Barcelona. Se trata del Telescopio Fabra-ROA en el Montsec (TFRM), que realiza observaciones de forma remota y robótica.
“El nuevo telescopio posee unas características especialmente adecuadas para la detección de basura espacial y esperamos que en un futuro próximo participe activamente en programas internacionales para elaborar catálogos de este tipo de objetos orbitales”, concluye el investigador.
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Referencia bibliográfica:
Montojo, F. J.; López Moratalla, T.; Abad, C. “Astrometric positioning and orbit determination of geostationary satellites”. Advances in Space Research 47 (6): 1043-1053, 2011. DOI: 10.1016/j.asr.2010.11.025.
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