12.6: Satélites en órbita terrestre

Por Daniel Brenners, diciembre de 2014.

Visión general. Veintidós mil millas por encima de nuestras cabezas, está en marcha una carrera global por los bienes raíces orbitales. Una sola órbita circular alrededor de la Tierra, llamada órbita geoestacionaria de la Tierra (GEO), es la única área en el espacio que permite que un satélite permanezca en un punto fijo en el cielo sobre la superficie de la Tierra mientras gira. ¹ Esta ubicación privilegiada permite que los satélites tengan una comunicación consistente con el suelo debajo. La televisión satelital, una industria de $100 mil millones, depende de satélites dentro del GEO para transmitir señales a hogares de todo el mundo. Los sistemas de posicionamiento global (GPS) y las aplicaciones militares también dependen de satélites dentro de este delgado anillo alrededor de la Tierra. Desafortunadamente, el espacio está severamente limitado en el GEO, y la tensión está creciendo sobre quién llega a enviar sus satélites a este valioso estacionamiento en el cielo. Los principios utilizados para organizar qué satélites llegan a ser colocados en el GEO tienen muchas complicaciones legales y sociopolíticas imprevistas. A medida que el espacio se vuelve limitado, se vuelve cada vez más importante encontrar una solución al problema de múltiples agentes organizadores que compiten para organizar este sistema para apoyar diversas interacciones.

¿Qué se está organizando? El alcance de los recursos que se organizan son los satélites que se están desplegando al GEO. Se trata de objetos físicos que han sido lanzados a órbita. Los satélites son cada uno único y son capaces de proporcionar una variedad de interacciones. El único atributo unificador que comparten es que son computadoras que son capaces de enviar y recibir señales de radio hacia y desde la Tierra. Para permanecer en órbita, también son capaces de ajustar su posición con sistemas de propulsión.

Este sistema de organización está diseñado para administrar una colección en la que continuamente se agregan y eliminan recursos. La Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU) registra qué partes de la órbita ya están ocupadas. ² Los satélites no pueden permanecer en la órbita para siempre, ya que gastan mucha energía realizando procesos computacionales y manteniendo la órbita, y eventualmente se quedan sin energía. Los recursos siguen un ciclo de vida que es único para cada recurso individual, pero la escala de tiempo suele ser de uno a quince años. ³

¿Por qué se está organizando? Se están organizando satélites en el GEO para apoyar varias interacciones. El GEO permite que los satélites se muevan al mismo ritmo que la Tierra, dándole una vista estacionaria de más del 40 por ciento de la superficie terrestre. Dicha vista es ideal para transmitir señales a grandes regiones y realizar teledetección, como la previsión meteorológica. También sirven como puntos de retransmisión cruciales para transferir telecomunicaciones por todo el mundo. Otras interacciones que proporcionan estos satélites incluyen vigilancia, investigación científica, posicionamiento global, navegación y reconocimiento militar. ³ El posicionamiento longitudinal a lo largo del GEO da forma a qué interacciones pueden ocurrir y qué usuarios pueden interactuar con el satélite. Por ejemplo, un satélite directamente sobre el Océano Atlántico puede no ser adecuado para transmitir una señal de televisión, pero puede estar posicionado para retransmitir señales de América del Norte a Europa.

Los usuarios son prácticamente todos en la Tierra. Los civiles utilizan satélites geoestacionarios directamente cuando usan GPS o necesitan tener una llamada transmitida a regiones distantes del mundo. Las organizaciones comerciales, como los proveedores de televisión, utilizan estos satélites para transmitir señales a los televidentes. Los satélites geoestacionarios también son particularmente útiles para los sistemas de alerta temprana utilizados por los militares para detectar eventos balísticos en todo el mundo.

¿Cuánto se está organizando? Si se pueden colocar recursos en el GEO, se colocan en un espacio vacante que elija el solicitante, en función de qué tipo de interacciones quieren apoyar y qué usuarios quieren interactuar con el satélite. Para evitar interferencias y colisiones de señales, los satélites deben colocarse muy lejos, dejando solo 2,000 ranuras orbitales totales donde los satélites pueden colocarse en el GEO. ⁴ La UIT utiliza un principio de organización por orden de llegada y primer servicio para decidir qué recursos se colocan en ranuras orbitales, siempre que el solicitante complete el largo proceso de solicitud.

La organización que solicita la ranura elige dónde colocar su satélite. La UIT cataloga estas franjas horarias como grados de longitud e incluye otras descripciones de recursos como el nombre del satélite, el país del operador, los tipos de usuarios, la masa, la vida útil esperada y el contratista. ³ Las organizaciones optan por colocar satélites alrededor de la longitud de la Tierra con la que se supone que debe interactuar el satélite. Dado que la latitud se fija a cero grados, los países con la misma longitud pero latitudes diferentes (países directamente al norte o al sur entre sí) deben competir por las mismas franjas horarias.

¿Cuándo se está organizando? Los satélites se agregan tan pronto como puedan ser aprobados por la ITU y lanzados a órbita. Al final de su ciclo de vida, la Comisión Federal de Comunicaciones ordena que los satélites estadounidenses sean empujados a lo que se llama la órbita del cementerio, que se encuentra a unos cientos de kilómetros fuera del GEO. ⁵ En este punto, se puede agregar otro satélite a la ranura vacante a través del proceso de solicitud de la ITU.

¿Cómo o por quién se está organizando? Muchos agentes organizadores están compitiendo entre sí para organizar este sistema de acuerdo a sus propias necesidades. Las solicitudes para ocupar el GEO provienen de países, organizaciones científicas, empresas y civiles. Compañías de televisión satelital como DirecTV, Dish Network e Intelsat poseen una gran cantidad de ranuras en todo el hemisferio occidental. Países como Estados Unidos, Rusia y el Reino Unido poseen la mayoría de los satélites militares, y las organizaciones multinacionales europeas también poseen una gran parte de las ranuras orbitales. ³

Otras consideraciones. Si bien la UIT sirve como una entidad autorizada para este sistema organizador, la realidad es que la ambigua legalidad de la propiedad en el espacio ultraterrestre hace que cualquiera pueda intentar organizar este sistema. La UIT está en su lugar para realizar la útil tarea de catalogar las franjas horarias ocupadas y facilitar el llenado de vacantes, pero no tiene forma de hacer cumplir estos lineamientos.

Este sistema de organización es interesante porque muchos agentes están intentando organizar el mismo sistema. También hay interesantes implicaciones sociales que se derivan de los principios de organización del sistema. El sistema de la UIT por orden de llegada tiene el efecto de permitir que solo organizaciones tecnológicamente avanzadas administren la colección. No toma en consideración que para cuando muchos países estén finalmente listos para usar este tipo de tecnología, no habrá más espacio en el cinturón GEO.

Irónicamente, el único reclamo legal de soberanía que se ha hecho de este sistema organizador ha sido de países que, en general, no tienen medios para organizarlo ellos mismos. En 1976 ocho países ecuatoriales, que se encuentran directamente debajo del cinturón GEO, afirmaron que tenían derechos exclusivos sobre estas franjas horarias en un documento conocido como la Declaración de Bogotá. ⁶ La tenue afirmación fue que la órbita no forma parte del espacio exterior, porque su existencia depende únicamente de la gravedad de la Tierra, y que la tierra dentro de las fronteras de los países ecuatoriales crea GEO con su atracción gravitacional. Muchos expertos no están de acuerdo, afirmando que la atracción gravitacional de la luna y otros cuerpos celestes define al GEO, y afirman que la órbita efectivamente se encuentra en el espacio exterior porque está a más de 100 kilómetros de la Tierra. Esta demarcación, conocida como la línea Kármán, es una definición ampliamente aceptada de cuándo comienza el espacio. ⁷ Esto haría entonces que el GEO se incluyera dentro del Tratado sobre el Espacio Ultraterrestre de 1967, sin dejar efectivamente ninguna posibilidad de propiedad de la órbita.

Encontrar una línea divisoria entre el espacio y la atmósfera terrestre es un tema interesante, sobre todo considerando que la propiedad de recursos valiosos puede decidirse a partir de lo que se incluye en la categoría de espacio versus la categoría de atmósfera. En este caso, la línea Kármán representa aproximadamente la altitud a la que un avión tendría que impulsarse más rápido que la velocidad a la que gira la Tierra para establecer suficiente sustentación para mantenerse al día. Si bien esto no es intuitivo (apenas tallar la naturaleza en sus articulaciones), sí sirve como una demarcación útil que no es del todo arbitraria. Se puede ver como una categoría basada en objetivos, donde el objetivo es utilizar los medios tradicionales de viajar por el aire utilizando la aeronáutica. Tiene sentido que esta sea la línea que utiliza la Fédération Aéronautique Internationale para dividir la astronáutica y la aeronáutica.

La limitada disponibilidad de spots en el GEO, junto con el número relativamente pequeño de países capaces de lanzar satélites, tiene el potencial de dividir aún más a los países. Para cuando la mayoría de los países puedan lanzar satélites, es probable que no quede espacio alguno. Si bien actualmente solo hay alrededor de 400 satélites en órbita geoestacionaria, ya hay más solicitudes para aplicaciones de la UIT de las que hay spots disponibles. ⁴ Solo unos pocos países selectos podrán aprovechar el GEO, dejando que otros dependan de estos países para la comunicación, la investigación científica y la vigilancia. Además, esto podría limitar las interacciones de estos países menos desarrollados a aquellas interacciones dictadas por los países con satélites geoestacionarios. En particular, estos países desarrollados pueden influir mucho en la información que los ciudadanos de otros países pueden recibir vía satélite.

Pero incluso dentro de los países tecnológicamente avanzados, la competencia por las ranuras orbitales puede estar calentándose. A principios de 2014, EU dio a conocer su Programa de Conciencia Situacional Espacial Geosincrónica (GSSAP), que tiene como objetivo crear satélites maniobrables que monitoreen y protejan el precioso cinturón GEO. ⁸ Esta revelación llega solo meses después de que se viera a China practicando sus capacidades de misiles antisatélite. ⁹ En Rusia, se están gastando 300 millones de dólares para construir una nave que actuaría como una “escoba espacial” para empujar satélites fuera de la órbita geoestacionaria. Estados Unidos tiene un programa similar, llamado el proyecto Phoenix bajo DARPA, desarrollando un dispositivo robótico que puede ayudar a mantener satélites y posiblemente desmantelar otros sin causar exceso de desechos espaciales.

Aunque esto podría ser simplemente países que intentan flexionar sus músculos militares, estas tecnologías representan una nueva capacidad para que los países organicen recursos en el GEO para que se ajusten a su propia agenda. Años atrás, los países que pudieron poner satélites en órbita eran los que podían cosechar los beneficios. Ahora bien, parece que podemos estar entrando en una época en la que la capacidad de un país para hacerse espacio, posiblemente por la fuerza, determinará si puede hacer uso de valiosas interacciones creadas por estos limitados recursos.

Notas: Las siguientes notas se refieren a este estudio de caso.

1. Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA Conceptos Básicos del Vuelo Espacial Sección 1 Capítulo 5: Órbitas http://www2.jpl.nasa.gov/basics/bsf5-1.php

2. Departamento de Servicios Espaciales ITU (SSD) 2014 http://www.itu.int/ITU-R/go/space/en

3. Unión de Científicos Preocupados Base de Datos Satélite http://www.ucsusa.org/nuclear_weapon...l#.VJKNXmTF-5I

4. Pusen M., ¿Tenemos un Slot? RPC Telecommunications Ltd. Foro Mundial del Espacio Dubai Marzo 2010 http://www.rpctelecom.com/files/Have Tenemos A Slot.pdf

5. De Selding P., FCC Entra Debate De Desechos Orbitales. Noticias del Espacio, 28 Jun. 2004

6. Finch M., Espacio Limitado: La asignación de la órbita geoestacionaria. Northwestern Journal of International Law Vol 7 Número 4 Otoño 1986

7. Haraszti G., Cuestiones de Derecho Internacional Tomo 2. Akademiai Kiado Budapest 1981

8. Hsu J., El conflicto global podría amenazar satélites geoestacionarios: China, Rusia y Estados Unidos tienen la capacidad de destruirse los ojos unos a otros en el cielo. Scientific American marzo 31, 2014 http://www.scientificamerican.com/article/global-conflict-could-threaten-geostationary-satellites/

9. Shalal-Esa A. Estados Unidos ve el lanzamiento de China como prueba de músculo antisatélite. Reuters Mayo 2013 www.reuters.com/article/2013/05/15/EE.UU.-China-lanzamiento-IDUSBRE94E07D20130515