Satelite artifizial

Satelite artifiziala gizakiak egindako objektu bat da, jaurtitzaile baten bidez espaziora bidalia izan dena eta grabitazio-indarrari esker Lurraren —edo beste planeta edota satelite natural baten— inguruan orbitatzen dabilena. Bestela esanda, satelite artifiziala da gizakiak nahita eta helburu jakin batez espazioan astro baten inguruko orbitan jarritako objektua. Satelite artifizial esaten zaio, satelite naturaletatik (Ilargia, adibidez) bereizteko.

Jaurtigailuak sateliteari emandako abiadurari esker, etengabe iraun dezake atmosferaz haragoko espazio hutsean orbitatzen. Satelitearen bizitza erabilgarria amaitu ostean, batzuk orbitan geratzen dira hondakin espazial gisa, eta beste batzuk atmosferan berriro sartu eta desegin egiten dira; orbita altuera baxukoa denean soilik gerta daiteke bigarren aukera hori.

Lehenengo satelite artifiziala Sputnik 1 izenekoa izan zen,1957an Sobiet Errepublika Sozialisten Batasunak (SESB) bidalia. Ordutik gaur egun arte (2021), 11.500 bat satelite artifizial jarri dira orbitan.

Satelite artifizialek zeregin garrantzitsua dute arlo ekonomikoan (telekomunikazioak, kokapena, aurreikuspen meteorologiko), militarrean (gps eta geolokalizazioa) eta zientifikoan (behaketa astronomikoa, mikrograbitatea, Lurraren behaketa, ozeanografia, altimetria). Bereziki, ezinbesteko tresna bihurtu dira unibertso fisikoa ulertzeko, klima-aldaketaren modelizaziorako eta informazioaren gizartearen funtzionamendurako.

Satelite artifizial baten aukerari buruz argitaratutako lehen azterketa matematikoa Isaac Newton-ek egin zuen. Gaur egun Newtonen kanoi-bola deritzona, izatez, Newtonek grabitate-indarra unibertsala zela hipotetizatuz proposaturiko "esperimentu mental" bat zen, pentsatuz indar hori unibertsala eta funtsezkoa zela planeten higiduran. Horretarako imajinatu egin zuen ezen, kanoi batetik irtendako bala batek abiadura oso handia izanez gero, posible zatekeela Ilargiaren antzeko orbita bat osatzea Lurraren inguruan. Ideia hori bera hil ondoren 1728an argitaraturiko De mundi systemate liburuan, ingelesez ere argitaratu zena, A Treatise of the System of the World izenarekin.

Jadanik XIX. mendean sarturik, Edward Everett Hale-ren (1822-1909) The Brick Moon ('Adreiluzko ilargia'), Atlantic Monthly argitaletxeak 1869. urtean argitaraturiko eleberria, fikziozko lanetan lehena izan zen satelite artifizial bat Lurraren inguruan orbitan jartzeko jaurtiketa-prozesua deskribatzen.

Ideia hori berriro agertu zen 1879an Jules Verne-ren (1828-1905) Les cinq cents millions de la Bégum ('Beguma-ren bostehun milioiak') liburuan.​ Liburu horretan, ordea, bilauaren nahigabeko emaitza bat ageri da: etsaiak suntsitzeko, artilleria-pieza erraldoi bat sortzen du, eta, jaurtitzean nahi baino abiadura handiagoa ematen dionez, satelite artifizial gisa uzten du orbitan.

Konstantin Tsiolkovski (1857-1935) errusiarrak lehen tratatu akademikoa sortu zuen espazio-ontziak jaurtitzeko suzirien inguruan, Espazio kosmikoaren esplorazioa erreakzio-motorren bitartez (1903) izenburuko liburuan. Tsiolkovskik, Lurraren inguruan orbita minimo bat mantendu ahal izateko abiadura, gutxi gorabehera, ${\displaystyle {\text{8 km/s}}}$-koa zela esan zuen (gaur egun badakigu 29km/s baino handiagoa izan behar duela) zela, eta gainera adierazi zuen beharrezkoa izango zela oxigeno likidoa eta hidrogeno likidoa erregaitzat izango zituen etapa anitzeko propultsatzaile bat . Bere bizitzan 500 lan baina gehiago idatzi zituen: bidaia espazialen inguruan, etapa anitzeko propultsatzailearen inguruan, estazio espazialen inguruan, ontzi batetik espaziora irteteko eskotilen inguruan eta baita ere kolonia espazialei janari eta oxigenoa hornitzeko sistema biologiko itxi baten inguruan. Airea baino astunagoak diren makina hegalarien inguruko teorian ere sakondu zuen eta Wright anaiek momentu hartan burutzen ari ziren kalkulu ugarietan independenteki lan egin zuen.

Herman Potočnik-ek (1892-1929) Das Problem der Befahrung des Weltraums - der Raketen-motor (1928) ('Bidaia espazialaren arazoa - suziri-motorra') izeneko liburuan, espaziorantz aurrera egiteko eta gizakien presentzia iraunkor mantentzeko egitasmoa aztertu zituen. Potočnik-ek estazio espazial bat diseinatu eta beraren orbita geoegonkorra kalkulatu zuen. Horrez gain, espazioko baldintzak esperimentu zientifikoak egiteko nola erabili litezkeen deskribatu zuen, bide batez espazio-ontziak behaketak egiteko eta helburu militarretan erabiltzeko proposatuz. Liburuak satelite geoegonkorrak deskribatzen zituen, eta irratien bidez beraien eta Lurraren arteko komunikazioa aztertzen zuen. Baina ez zuen sateliteak komunikazioak masan egiteko erabiltzeari buruzko ideiarik landu, ez eta telekomunikazio-estazio modura erabiltzeko bproposamenik egin.

Arthur C. Clarke (1917-2008) zientzia fikziozko idazle britainiarrak, 1945. urtean Wireless World, "Extra terrestrial relays" artikuluan, komunikazio satelite serie bat erabiltzeko aukera kontzebitu zuen. Clarke-ek sateliteen jaurtiketaren logistika, orbita posibleak eta beste hainbat ezaugarri aztertu zituen satelite sare bat sortu ahal izateko. Abiadura altuko mundu mailako komunikazio baten irabaziak azpimarratu zituen artikulu horretan . Gainera, hiru satelite geoegonkorrek planeta osoaren estaldura emango luketela iradoki zuen. Satelite hauek euren bizitza erabilgarria amaitzean ordezkatuak izateko gaitasuna izango zuten .

Bigarren Mundu Gerra bukatu eta ia berehala, 1946an hasi zen aro espaziala zientzialariak atmosferaren neurketak egiteko V-2 suziri alemaniar bahituak erabiltzen hasi zirenean. ​Horren aurretik, zientzialariek ${\displaystyle {\text{30 km}}}$-ko altitudera heltzen ziren globoak eta ionosfera aztertzeko irrati-uhinak erabiltzen zituzten. Baina 1946-52 bitartean V-2 eta Aerobee suziriak erabili ziren atmosferaren goialdeko aldea aztertzeko, eta honela, ${\displaystyle {\text{200 km}}}$ko altituderaino dentsitate, presio eta tenperaturaren neurketak egin ahal izan ziren.

Nolanahi ere, satelite artifizialak Amerikako Estatu Batuen eta Sobietan Batasunaren arteko Gerra Hotzean bultzaturiko proiektuak izan ziren, biek ala biek espazioa menderatu nahi baitzuten.

Ez daukagu informazio zehatzik ordura arte sobietarrek eginiko lanei  buruz, baina kontua da eurak aurreratu zirela lehenengo satelitea orbitan jartzen. Hain zuzen, lehenengo satelite artifiziala —Sputnik 1 izenekoa— SESBk jaurti zuen 1957ko urriaren 4an, eta horixe izan zen SESBren eta Estatu Batuen arteko espazioko lasterketaren abiapuntua da.

Lehenengo satelitea azterketa zientifikoetarako erabili zen. Kasurako, Sputnik 1en orbitaren aldaketei esker, hobeto ezagutu zen goiko geruza atmosferikoen dentsitatea.

Sobietar batasunak 1957. urteko urriaren 4an gizakiak sortutako lehenengo satelite artifiziala jaurti zuen espaziora Baikonur kosmodromotik; Honela lasterketa espazialari hasiera eman zitzaion, eta lasterketa honetan Ameriketako Estatu Batuei aurre hartu zioten. Satelite artifizial hau barneratzen zuen programari Sputnik deitu zitzaion. Satelite honek, orbitan kokatu ostean irrati seinale batzuk bidali zituen txistu modura, eta honela Sobietar Batasuneko zientzialariek egindako lanaren arrakasta frogatu zuten.

Programa honen ondoren, arrakasta izan zuten beste programa errusiar batzuk egon ziren: Sputnik 2 eta 3. Azpimarratu beharra dago, Sputnik 2 programan Sobietan Batasunak lehenengo animalia orbitan jartzea lortu zuela. Laika izeneko txakurra. Sputnik programekin, Sobietar Batasunak Ameriketako Estatu Batuetan ziurtasun eza sortu zuen, errusiarrek irismen handiko misilak izango ote zituzten beldurrak eraginda, orbitara iristeko gaitasuna jadanik eskuratuta zutela frogatu baitzuten.

New York-en kokatuta dagoen Nazio Batuen eraikinaren atarian, Sobietar Errepublika Sozialisten Batasuna-k sortutako Sputnik famatuaren erreplika bat dago gizakiak lortutako garapen teknologikoaren ikur gisa.

Jadanik, 1946ko maiatzean, RAND proiektuaren barnean, gobernu amerikarrak Preliminary Design of an Experimental World-Circling Spaceship (Orbitan jartzeko ontzi espazial esperimental baten aurretiazko diseinua) izeneko txostena bultzatu zuen, honako helburu honekin:

«Instrumentazio egokia duen satelite bat, XX. mendeko gailu zientifiko boteretsuena izan daiteke. Satelite-ontzi batek bonba atomikoarekin alderagarria den ondorioa eragingo luke»

Amerikako Estatu Batuek Armadako Aeronautika bulegoaren menpe satelite orbitalak jaurtitzea kontsideratzean, RAND proiektuaren txostena aurkeztu zuenean esan zuen sateliteak ez zirela arma potentzial gisa ikusten, baizik eta erreminta zientifiko, politiko eta propaganda gisa. Baina defentsa-idazkariak honakoa adierazi zuen 1954. urtean: «Ez dut inongo satelite-programa amerikarren propagandarik ezagutzen».

Amerikar Suziri Elkartearen, Zientzien Fundazio Nazionalaren (NSF) eta Urte Geofisiko Internazionalaren presioaren ondoren interes militarra handitu egin zen, eta hori dela eta, 1955. urtearen hasierarako Aireko Indarrak eta Armada Orbiter Proiektuan lanean hari ziren. Proiektu honek Jupiter-C suziria eboluzionatu zuen. Suziri honek 1958. urteko urtarrilaren 31ean Explorer 1 izeneko satelitea jaurtiko zuen.

Etxe Zuriak, 1955eko Uztailaren 29an, Ameriketako Estatu Batuak 1958ko udaberritik aurrera sateliteak jaurtitzen saiatuko zela iragarri zuen. Iragarpen hau, aurrerago, Vanguar izeneko proiektuan bilakatu zen. Sobietar Batasunak bestalde, 1955.urteko uztailaren 31ean, 1957.urteko udazkenean satelite bat jaurtitzeko asmoa zuela adierazi zuen.

Ameriketako Estatu Batuek lehenengo komunikazio satelitea jaurti zuten 1960. urtean. Echo I satelite pasibo bat zen, islatzaile modura lan egiten zuena ez zuelako bi noranzkoko sistemarik instalatuta. Baina, 1962. urtean Ameriketako Estatu Batuek lehenengo komunikazio aktiboko satelitea jaurti zuen, Telstar I -a, eta lehen telebista lotura internazionala sortu zuten.

Espazioko Zainketa sarea (SNN), 1957. urtetik gaur egun arte espazioko objektuak arakatzen egon da. Zehazki, Sputnik I-en jaurtiketatik. Geroztik, Espazioko Zainketa Sareak lurraren inguruan ${\displaystyle 26.000}$ objektu aurkitu ditu orbitan, eta bere azterketa gizakiak sortutako ${\displaystyle {\text{8.000}}}$ objektu ingururen gainean mantentzen du. Gainontzeko objektuei dagokienez, lurraren atmosferan sartzen dira eta bertan desintegratzen dira, edo atmosfera zeharkatzeko gaitasuna baldin badute lurreraino iristen dira. Orbitan dauden objektuek tonak pisatu ditzakete, suziri etapa batzuek bezala, baina beste batzuek aldiz kilogramo gutxi pisatzen dituzte. Espazioan dauden objektuen ${\displaystyle \%{\text{ 7}}}$ oraindik funtzionamenduan daude (${\displaystyle 560}$ satelite gutxi gorabehera) eta gainontzeko objektuak zabor espaziala dira.

Sobiet Batasunak eta Ameriketako Estatu Batuek irekitako bidetik, hainbat estatu abiatu ziren, bakoitzak beren lehenengo satelite artifiziala orbitan jartzeko lehia teknologikoan. Ondoko koadroan lurralde horiek bidalitako sateliteen datak eta izenak ageri dira

Lurrazaletik jaurtitako objektu batek ibilbide ia parabolikoa deskribatzen du atmosferan grabitatearen eraginpean, eta berriro itzultzen da lurrazalera grabitatearen eraginpean; gainera, atmosferan dagoen bitartean, marruskaduraren eraginez energia galduz joango da. Baina hori horrela da, objektuaren hasierako abiadura oso handia ez den bitartean. Hasierako abiadura handiagoa izatean, abiadura batetik aurrera, objektua atmosferatik harago joan daiteke, eta han norabide egokia hartuta eta marruskadurarik gabe higituz, etengabe ibil daiteke Lurraren inguruan orbitak eliptikoak eginez, Keplerren legeen arabera.

Objektu bat Lurraren inguruan orbitan jartzeko, Lurrarekiko abiadura tangentzial minimoa ${\displaystyle {\text{7.700 m/s}}}$-koa da, lurrazaletik ${\displaystyle {\text{200 km}}}$-ra dagoen orbita zirkular baten kasuan. Altitude berean dabilen sateliteak hori baino abiadura handiagoa badu, sateiteak orbita eliptikoa izango du. Orbita horretan, perigeoa deritzo lurrazaletik hurbilen daoen elipsearen puntuari, eta apogeoa, punturik urrunenari. Bestalde, abiadura segundoko ${\displaystyle {\text{11 km/s}}}$-ko baino handiagoa badagorakoa bada, sateliteak Lurraren erakarpenetik ihes egiten du; kasu horretan satelite artifiziala espazioko zunda bat bihurtzen da, eguzki-sistemako beste planeta batzuetara bidali ahal izateko.

Perigeoko abiaduraren eta orbitaren arteko erlazioa 200 km-ko perigeoaren kasuan

Perigeoa (km)	Abiadura (km/s)	Oharrak	Apogeoa (km)	Orbita-mota
${\displaystyle 200}$	${\displaystyle 7,78}$	Satelite bihurtzeko abiadura minimoa	${\displaystyle 200}$	Baxua (zirkularra)
${\displaystyle 200}$	${\displaystyle 8}$		${\displaystyle 1.000}$	Baxua
${\displaystyle 200}$	${\displaystyle 9,2}$		${\displaystyle 10.000}$	Ertaina
${\displaystyle 200}$	${\displaystyle 10,2}$		${\displaystyle 36.000}$	Geosinkronoa
${\displaystyle 200}$	${\displaystyle 10,8}$		${\displaystyle 380.000}$	Ilargia
${\displaystyle 200}$	${\displaystyle 11}$	Lurretik askatzeko abiadura	Infinitua	Interplanetarioa

Satelite artifizialak bi talde nagusitan sailkatu daitezke: Behaketa sateliteak eta komunikazio sateliteak.

Datuak jaso eta lurrera bere erabilerarako bidaltzen dituzten satelite guztiak behaketa satelite kontsideratzen dira. Talde honetako satelite askok lurraren argazkiak hartzen dituzte (edo orbitatzen dituzten gorputzenak).

Horretarako luzera askotako uhinak erabiltzen dituzte. Baina beste hainbat behaketa eremu ere barne hartzen dituzte: argazkilaritza, behaketa astronomikoa, ingurune espazialaren detektoreak (izpi kosmikoak, magnetismoa, eguzki haizeak) eta beste hainbat eremu.