Observación Visual de Satélites Geoestacionarios

Los satélites geoestacionarios tienen la particularidad de permanecer prácticamente fijos sobre un punto dado de la superficie terrestre. Desde el punto de vista de un observador en ella, un satélite geoestacionario mantendrá siempre las mismas coordenadas altacimutales, o sea, el mismo acimut y la misma altura, sin presentar movimiento diurno. Esto se debe a la órbita en donde se encuentran estos artefactos. Un satélite geoestacionario posee una inclinación de 0° (sobre el ecuador) y un período orbital igual al período de rotación terrestre.

Debe mencionarse que la órbita geoestacionaria (o GEO) es un tipo particular de órbita geosincrónica. Un satélite en órbita geosincrónica posee su período orbital igual al período de rotación terrestre, pero no necesariamente sobre el ecuador, por tanto, no se mantiene fijo sobre un punto dado de la superficie.

Existen perturbaciones generadas por la Luna, el Sol, por variaciones en el campo gravitatorio de la Tierra y otras, que hacen que un satélite experimente una pequeña deriva, la cual debe ser compensaba por sus propulsores. La vida útil de un satélite geoestacionario depende en gran medida de su capacidad de mantener su posición orbital. Para nuestros propósitos asumiremos que durante la sesión de observación se mantendrán fijos.

El semieje  mayor de una órbita geoestacionaria es de 42164 km (35726 km sobre el nivel del mar) Como se ha mencionado, se encuentran sobre el ecuador terrestre, y grupalmente forman el llamado cinturón geoestacionario (o Cinturón de Clarke, por ser Arthur C. Clarke quién popularizó el concepto en una publicación de 1945) Por tanto un observador sobre el ecuador (latitud de 0°) tendrá al cinturón geoestacionario justo sobre el ecuador celeste (el cual es una proyección del terrestre), en una declinación de 0° y en una línea de este a oeste que pasa por el cenit. Por cuestiones de paralaje, observadores con latitudes sur verán al cinturón geoestacionario al norte del ecuador celeste (declinaciones positivas), mientras que observadores con latitudes norte lo tendrán al sur del ecuador celeste, con declinaciones negativas.

El siguiente gráfico muestra la declinación a la que se encuentra el cinturón geoestacionario según la latitud del observador (click para ampliar) Notar que luego de cierto límite ya no son observables en altas latitudes.

En este artículo propongo utilizar dos aplicaciones gratuitas, Orbitron y Stellarium, para localizar a un satélite geoestacionario visualmente utilizando un telescopio. Estos objetos poseen normalmente alrededor de magnitud 11 y 12, por tanto se recomienda desde la ciudad al menos un instrumento de 150 mm de apertura, aunque la magnitud es alcanzable también con uno de 114 mm pero más al límite. Se presumen ciertos conocimientos básicos sobre coordenadas en general (altura, acimut, ascensión recta, declinación) y una experiencia mínima de uso en los dos softwares mencionados. Por supuesto, es posible seguir el procedimiento general usando otros programas a elección del observador.

Nuestro primer paso será seleccionar un satélite como objetivo de búsqueda. Para ello iremos a Orbitron, cargaremos los elementos orbitales del grupo geoestacionario (geo.txt si se realizó su descarga desde Space-Track), iremos a la vista de "Radar" y desde el listado de satélites haremos click derecho, Track > All. La visualización principal tendrá un aspecto similar al que muestra la siguiente imagen.

Puede verse en el gráfico una marcada línea que corre de este a oeste. Se trata del cinturón geoestacionario y es allí donde debemos escoger al satélite que deseamos observar. La altura máxima sobre el horizonte del cinturón cambia según la latitud del observador, a latitudes más altas menor será la altura máxima. La elección del satélite dependerá de las condiciones del observador, pero siempre es conveniente que se encuentre alto sobre el horizonte. Tengamos en cuenta también la "fase" del satélite (marcada como porcentaje de iluminación en el panel de datos de Orbitron) Un satélite sobre el meridiano estará en su máxima iluminación (que no es necesariamente del 100%) a la medianoche real, o sea, con el Sol en oposición. Haciendo click sobre los satélites más favorables podemos ir viendo los datos en el panel lateral.

En épocas cercanas a los equinoccios y cerca de la medianoche es posible que veamos a una zona del cinturón geoestacionario dentro de la sombra de la Tierra, pero antes y después de ingresar o salir de ella es un momento especialmente bueno para observarlos ya que se encuentran en opocisión con el Sol, con la posibilidad de registrar flares (destellos) si se dan las condiciones.

Habiendo seleccionado nuestro objetivo, los datos que debemos tener en cuenta son la altura (Elv) y el acimut (Azm) Estas dos coordenadas se mantendrán básicamente constantes.

En este punto podemos abrir el Stellarium para localizarlo sobre el mapa. Lo primero que haremos será activar las líneas de coordenadas horizontales, para que el programa muestre la grilla y así ubicar al satélite sobre el mapa. En caso de estar desactivadas, la tecla de acceso rápido es la z. Podremos ver la escala todo alrededor del límite del mapa. Como el programa por lo pronto no dispone de búsqueda por coordenadas, buscaremos y centraremos manualmente la altura y el acimut del satélite. En el ejemplo, necesitamos centrar los 48.8° de altura y 14.6° de acimut. Diferentes niveles de zoom nos dará más detalles en la grilla de coordenadas, hasta poder centrar la zona con confianza. Recordar no hacer click sobre ninguna estrella, ya que lo que deseamos es mantener centrado un punto arbitrario y dejar que el cielo de mueva por detrás.

Una vez centrado, podemos variar el zoom (se puede usar el teclado: Re Pag / Av Pag) para emular el campo visual (FOV) de nuestro ocular. Para calcular el FOV según el ocular utilizado puede consultar el Simulador de Telescopios.  Ahora podremos usar los controles de tiempo para adelantarnos al momento actual y encontrar una estrella brillante que pase dentro del campo visual donde se encuentra el satélite. Deberá ser una estrella significativa tal que la podamos localizar en un tiempo razonable, y debemos seleccionarla lo suficientemente en el futuro para disponer de ese tiempo. Una vez que hemos elegido la estrella, tomaremos nota de la hora en la que cruza el campo visual donde hemos centrado el satélite. No es mala idea tener varios puntos con sus respectivas horas por si el primer intento falla.

Notar aquí que el satélite mantiene una declinación constante (ya que mantiene una altura constante), así que las estrellas que seleccionemos como marcadores de referencia estarán todas dentro del mismo rango de declinaciones y aumentando en ascensión recta a medida que pasa el tiempo.

Recordemos que preferentemente debe orientarse el mapa de forma tal que la vista sea representativa de lo que veamos con nuestro telescopio. Se puede cambiar a modo ecuatorial (CTRL + M), invertir la imagen verticalmente (CTRL + SHIFT + V) y horizontalmente (CTRL + SHIFT + H) En el panel de configuración (F2), sección "Tools", también es posible activar la opción "Disc viewport", lo que limitará la visualización a un área circular con el FOV que seleccionamos según el zoom, una representación más similar a la que tendremos utilizando el telescopio.

En la imagen superior puede verse un ejemplo del aspecto que muestra el mapa del Stellarium con la opción "Disc viewport" activada y un FOV de 1°. Para este ejemplo encontramos a Procyon, visible a simple vista, cruzando la parte superior del campo  a las 00:14 hora local.

El paso siguiente es con el telescopio. Nuestro objetivo ahora será localizar a nuestra estrella antes de la hora de cruce señalada. Una vez localizada la seguiremos pacientemente hasta alcanzar esa hora, y en ese momento nos detendremos. Si nuestro telescopio posee un motor de seguimiento, debemos apagarlo. El telescopio debe quedar detenido en la posición actual, ya que si todos los cálculos previos fueron correctos, el satélite debe encontrarse en el campo visual.

Con detenimiento observaremos cuidadosamente en busca de una "estrella fija", un pequeño punto de luz que no sigue el movimiento de las estrellas del campo visual. Podemos buscar en los alrededores con cuidado de no desorientarnos (recordemos que no podemos usar las estrellas como referencia) presumiendo que quizá haya quedado algo fuera del campo visual, pero debe estar cerca. En caso de perder la zona, repetiremos la búsqueda con la próxima estrella de nuestro listado.

Una vez localizado, podremos estar complacidos de haber observado un objeto artificial ubicado a miles de kilómetros de distancia.

Notablemente en ocasiones puede hasta verse más de un satélite en el mismo campo visual. Este es el caso, por ejemplo, del Rainwob 1 y Echostar 3. Y en otras ocasiones puede darse que las geometrías sean favorables de tal forma que generen un lento flare de algunos minutos y hasta sean observables a simple vista. Este fue el caso del Intelsat 705 en enero de 2010.

Espero con este artículo haber incentivado a la búsqueda de alguno de los tantos satélites que, día y noche, permanecen prácticamente fijos por sobre la Tierra.

Buenas observaciones.

Bibliografía y referencias:

• Orbitron
• Stellarium
• "Geostationary Satellites and Astrophotography", Turner C. S., 2008.
• "Extra-Terrestrial Relays", Clarke, A. C., 1945.
• Geostationary Orbit (Wikipedia)