Um satélite é qualquer objecto que gira em torno de outro de maiores dimensões, seja ele natural ou artificial. Por exemplo, a lua é um satélite natural da terra e esta possui vários satélites artificiais. O primeiro satélite artificial (Sputnik I) foi lançado no espaço pelos soviéticos em 4 de Outubro de 1957, para fins meramente experimentais. O evento ímpar, tornou-se o início da era do espaço, demonstrando a maturidade dos conceitos científicos e técnicos existentes na altura.
Em Fevereiro de 1958, os americanos colocaram em órbita o seu primeiro satélite, o Explorer
Hoje, gravitam em redor da terra milhares de engenhos, muitos dos quais são satélites de trabalho.
O acelerado desenvolvimento tecnológico no ramo espacial, ao longo dos últimos anos, tem sido acompanhada de uma consequente evolução na classificação dos satélites. Actualmente, os satélites podem ser agrupados de diversas maneiras, consoante a sua finalidade (aquém dos fins científicos e de espionagem). Aqui, agrupamo-los em:
Satélites Meteorológicos – para o estudo da atmosfera e previsão do tempo;
Satélites de Comunicação – que estabelecem ligações telefónicas, transmissões televisivas ou emitem sinais para os sistemas de posicionamento global (GPS);
Satélites Ambientais – para o estudo das condições e mudanças ambientais;
Satélites de Observação dos Recursos Terrestres – para o estudo e investigação da superfície terrestre. Estes últimos são, também, designados por Satélites de Teledetecção.
Conteúdos
Órbitas dos satélites
De acordo com a sua missão, os satélites são posicionados em duas órbitas fundamentais:
- Órbita geoestacionária ou geosíncrona, na qual a velocidade de translação do satélite é igual à da rotação da Terra;
- Órbita polar ou heliosíncrona, na qual o plano de translação do satélite é fixo em relação ao Sol, compensando deste modo o movimento de translação da Terra, independentemente da sua rotação.
Para além das duas órbitas fundamentais referidas anteriormente, existem outras órbitas de serviço, tais como:
- Órbita hiperbólica ou aberta, que se utiliza no lançamento do satélite e que o permite escapar do solo mediante uma velocidade inicial;
- Órbita excêntrica, que se utiliza uma órbita de transferência, para passar para a órbita geoestacionária ou para a heliosíncrona.
Os Satélites Geoestacionários
Os satélites geoestacionários ficam permanentemente sobre a linha do Equador e estão sincronizados com o movimento de rotação da Terra, gravitando a uma velocidade de 15º de longitude por hora. Como possuem o mesmo sentido de rotação que o da Terra e a excentricidade da sua órbita é nula, estes satélites parecem estar parados e a observar o mesmo ponto da superfície terrestre, a uma altitude de cerca de 36.000 Km.
São exemplos deste tipo os satélites de comunicação, alguns satélites meteorológicos e alguns satélites ambientais.
Na órbita geoestacionária o satélite pode observar uma região circular com um raio aproximado de até 70° de latitude. Entretanto, devido às deformações relacionadas à curvatura da superfície terrestre, a área de observação é limitada. Habitualmente, na prática das análises numéricas, os dados dos satélites geoestacionários se restringem àqueles de uma área limitada por um círculo com raio de até 55° de latitude, com o centro no ponto subsatélite e, com raio de até 65° de latitude, nas analises qualitativas (não-numérica).
Na realidade, o satélite geoestacionário não é ‘estacionário’ em relação à Terra no sentido estrito, porque praticamente não fica por um longo tempo em um único ponto. Move-se variando a posição em relação à Terra e com movimentos vinculados a diferentes factores. Além disso, visto que o campo gravitacional terrestre não é homogéneo, o satélite fica sujeito ao gradiente da força da gravitação ao longo da trajectória orbital, por isso se move no sentido do ponto em que a força da gravitação tem valor máximo em sua órbita.
O deslocamento do satélite, devido ao efeito gravitacional, é de aproximadamente 1° de longitude por mês. Na prática, para compensar esse efeito, a estação de comando e de controle do satélite faz a correcção orbital sistematicamente. Além desse efeito, o outro se deve à radiação solar que exerce uma pressão sobre o satélite. O resultado dessa pressão é um desvio da posição orbital do satélite em relação ao plano equatorial da Terra. A pressão da radiação solar induz um giro na órbita do satélite em 0,8° por ano (em relação ao plano equatorial). Para compensar esse efeito, é feita uma correcção da órbita, 3 a 4 vezes por ano.
Pelas razões descritas, é muito importante controlar a posição e a altitude dos satélites. Para esse propósito são aplicados dois métodos básicos de controle:
- Método da “triangulação” – o centro de controle e comando envia um sinal de comando (sinal de controle) para o satélite. Ao receber o sinal, o satélite imediatamente responde através de seu retransmissor para outras estações de controle que ficam em lados opostos em relação ao da linha do equador. Usando as diferenças de tempos entre o instante do sinal enviado e o instante de recepção do sinal retransmitido pelo satélite para os três pontos de controle, calcula-se a posição do satélite e a altura de sua órbita através da técnica de triangulação.
- Outros métodos – procede-se o monitoramento de diferentes po pontos de referência fixos e localizados em regiões especiais na superfície da Terra. Quando o satélite geoestacionário muda a posição em relação à Terra, devido a agentes e forças externas, os pontos de referência e orientação também mudam suas posições na imagem (proporcionada pelo satélite) da Terra. Assim, com uma sequência de imagens pode-se estimar o movimento do satélite.
Satélites Polares
Os satélites polares estão sincronizados com o Sol, cruzando os pólos Norte e Sul, a uma altitude de 200 a 1000 Km, mais baixa que a dos satélites geoestacionários. Enquanto descrevem a sua órbita, a Terra executa o movimento de rotação e os satélites permanecem num plano constante em relação ao Sol. Daqui se designarem, também, de heliosíncronos. Deste modo, todas as regiões da superfície terrestre acabam por passar sob o seu campo de visão.
Em cada órbita completa, a Terra faz uma rotação de aproximadamente 30º de longitude, sendo necessárias várias órbitas para cobri-la completamente. Num intervalo de tempo determinado, os satélites polares voltam a cobrir a zona de partida.
São exemplos neste tipo de órbita todos os os satélites de Teledetecção, vários satélites ambientais e alguns satélites meteorológicos.
Uma variante do satélite polar é o de órbita inclinada ou oblíqua. Este, faz a cobertura da Terra de uma forma assimétrica, com uma inclinação variável em relação aos satélite polar normal.
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Sistemas de sensores
Os sistemas de sensores são instrumentos a bordo dos satélites e sua função é captar e registrar a energia electromagnética proveniente dos objectos na superfície terrestre. Sem eles, não seria possível aos satélites captar imagens, o que literalmente lhes equivaleria a um estado de “cegueira”.
Da mesma forma como nós ‘captamos’ as cores dos objectos através dos nossos olhos (sensores naturais), os sensores a bordo dos satélites captam a energia electromagnética que é reflectida ou emitida pelos objectos da superfície terrestre.
Os sensores podem ser classificados de várias formas, porém existe uma diferença básica que permite caracterizá-los em apenas duas classes:
Activos e passivos
Este tipo de classificação refere-se à capacidade do sensor emitir ou não a energia que irá interagir com os objectos. Se não emite, é passivo e se emite, é activo.
Sistema Passivo
O Sistema passivo emprega espelhos, lentes ou foto-díodos como detectores e opera, geralmente, no espectro visível e infravermelho. Nesta categoria estão, a câmara fotográfica, a câmara televisiva, sistema de sensores de varredura mecânica, sistema de sensores de varredura electrónica e o radiómetro de microondas. Este último é um sensor passivo na banda das microondas, para medir a radiação térmica da superfície terrestre.
A maioria dos satélites de teledetecção usa o sistema passivos, isto é, o sensor capta a energia originada de uma fonte externa ao seu sistema. A principal fonte de energia disponível para os sensores passivos (à excepção do radiómetro de microondas) é a radiação do Sol que se propaga em forma de ondas electromagnéticas, à velocidade de 300.000 Km por segundo. Essa radiação, após incidir sobre a superfície do planeta, é reflectida de volta para o espaço e, depois de haver interagido com a atmosfera durante o seu percurso, é finalmente captada pelos sensores.
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