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Ambiente Espacial LEO

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by

Altair girl

on 7 January 2016

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Transcript of Ambiente Espacial LEO

Contenido
Ambiente Espacial
Introducción
El Sol
La Tierra
Entorno Espacial, Efectos
Radiación Electromagnética del Sol y sus efectos
Vacío y sus Efectos
Ambiente Neutro y sus Efectos
Ionización (Plasma) y sus Efectos
Cinturnes de Van Allen y sus Efectos
Basura espacial
El
Ambiente Espacial
aquí se refiere al ambiente natural, lo cual significa que el ambiente es independiente de la presencia de un vehículo espacial
Viento Solar
La atmósfera externa del Sol,
la Corona
, continuamente emite una corriente de protones, electrones, iones de helio doblemente cargados y pequeñas cantidades de otros iones pesados
Ésta fluye radialmente desde el
Sol
a la
Tierra
con una velocidad que varía desde los 300 km/s a 1000 km/s, representando una considerable pérdida de masa
Eyección de Masa Coronal
CME
Ocurre en la capa del Sol, que está
fuera de la fotósfera, la
Cromósfera


La ocurrencia de las
EMCs
cambian
con el ciclo solar
Ciclo Solar
Fuente: NASA/Marshall Space Flight Center
http://solarscience.msfc.nasa.gov/SunspotCycle.shtml
La Tierra
Campo Magnético Terrestre
Juega un rol importante en la definición del ambiente cercano a la Tierra

El
campo magnético
de la Tierra es esencialmente un campo de dipolo que es complicado por el hecho de que

(1) el eje magnético no está alineado con el eje geográfico

(2) el campo magnético del Sol causa perturbaciones
La radiación solar
interactúa con
la atmósfera
y el
ambiente geomagnético
, formando un ambiente espacial especial Sol-terrestre
Radiación Electromagnética del Sol
y sus efectos
Fuente térmica de un Vehículo espacial
Un satélite en órbita baja recibirá energía térmica radiante de tres fuentes:

(1) radiación solar entrante (constante solar)
(2) energía solar reflejada (albedo)
(3) radiación de onda larga saliente (OLR) emitida por la Tierra y la atmósfera
Las
superficies de los satélites
van a tender hacia una
temperatura
que balancee estos flujos de energía con cualquier energía producida internamente dentro del vehículo

En contraste, un satélite GEO no será afectado por el albedo ni la radiación emitida.
Radiación Ultravioleta
La porción ultravioleta del espectro electromagnético es importante al determinar los efectos de la radiación solar en las propiedades de los materiales.
Es lo suficientemente energética para causar la ruptura de enlaces orgánicos
La radiación ultravioleta proveniente del Sol puede degradar las propiedades mecánicas de materiales poliméricos
Algunos polímeros son usados como superficies secundarias reflectoras del satélite para el control térmico
La degradación por radiación ultravioleta puede resultar en la disminución de la eficiencia del control térmico de la superficie
Los
efectos
de la luz del Sol
(incluyendo UV)
en todos los
vehículos espaciales
requerirá de la selección cuidadosa de los
materiales
a ser expuestos para evitar estos cambios de
propiedades en los materiales que afectan el
comportamiento térmico
del vehículo espacial en sí.
Vacío y sus Efectos
Satélites Galileo
A 100 km de altura, la presión atmosférica del ambiente está sobre seis veces del orden de magnitud menor que el encontrado a nivel del mar
Incluso antes de que un satélite sea lanzado desde el vehículo de lanzamiento,
la presión alrededor disminuirá a los niveles semejantes al vacío, justificando la
afirmación de que relativo a la superficie de la Tierra,
el espacio es un vacío
Un
vehículo espacial
debe ser diseñado para que opere bajo condiciones muy cercanas al
vacío
, estableciendo los materiales específicos para el
control térmico
Ambiente Neutro
La atmósfera neutra puede causar
resistencia aerodinámica
del vehículo espacial
Aunque es demasiado tenue como para soportar la vida humana, en
órbita baja
la atmósfera
eléctricamente neutra
es de densidad suficiente como para causar interacciones significantes con un
satélite
moviéndose a velocidades orbitales cercanas a los 8 km/s.
El impacto de los átomos a estas altas velocidades, dará lugar a una fuerza de
arrastre atmosférico
.
Ionización (Plasma)
Ionización
La
radiación ionizante
en el espacio Sol-Tierra está dividida en diferentes partes, de acuerdo a la fuente de las partículas y las características de las mismas
Tales son:

El Plasma
Los cinturones de Van Allen

Rayos Cósmicos Solares (SCR)
Rayos Cósmicos Galácticos (GCR)
Un
gas ionizado
compuesto de cantidades iguales de partículas
positivamente
cargadas y
negativamente
cargadas es denominada
Plasma
Los mayores constituyentes de la
atmósfera terrestre
, permanecen virtualmente
sin alteraciones
hasta una altitud de 90 km, pero sobre este nivel las cantidades relativas y tipos de gases ya
no son constantes con la altitud
Dentro de esta zona superior de una capa delgada de aire, las
ondas cortas
de la radiación solar causan varios
efectos fotoquímicos
en los gases
Un
efecto fotoquímico
es uno en el cual la estructura de una molécula es cambiada cuando ésta absorbe
energía radiante
Un efecto común es que los átomos tendrán electrones expulsados desde sus capas exteriores.


Estos átomos se llaman ionizados
Una pequeña parte del aire que está en la capa superior de la atmósfera consiste de estos
iones positivamente cargados
y
electrones libres
Esta capa de aire es usualmente llamada
Ionósfera
. Las
densidades de los electrones

son aproximadamente iguales a las
densidades de los iones
en todas partes en la región
Efectos
Puede influenciar el viaje de la señal electromagnética en la reflexión, refracción, dispersión, absorción, etc.
La
actividad solar
puede causar perturbación de plasma, y su densidad y temperatura cambiarán
Entonces, su influencia sobre la señal electromagnética cambiará y causará
perturbaciones en la comunicación del satélite
Cinturones de Van Allen
Es un toroide de partículas energéticamente cargadas alrededor de la Tierra,
atrapadas por el campo magnético de la misma.

La población de partículas del cinturón exterior fluctúa extensamente, creciendo cuando las tormentas magnéticas inyectan partículas frescas desde la cola de la magnetósfera
Anomalía del Atlántico Sur
Debido a que el
campo
aproximadamente dipolar de la Tierra está
desplazado del centro
de la misma, los cinturones de radiación ionizante alcanzan su más baja altitud hacia la
costa Este de América del Sur.
Esto quiere decir que a medida que las partículas viajan dentro de esta región, éstas alcanzarán bajas altitudes, y las
densidades de partículas
serán anómalamente
más elevadas
sobre esta región
La población de micro meteoritos consiste principalmente de los
restos de cometas.
Desde los inicios de la actividad humana en el espacio, se ha dado un crecimiento en la cantidad de materia dejada en órbita.
Los meteoritos y la basura espacial presentan un daño serio y amenaza de descompresión para vehículos espaciales
Capa exterior del Sol, sólo puede ser visible durante los eclipses solares
Zona rojiza que sólo puede ser visible en un eclipse de Sol. Está formada por gases enrarecidos. En esta capa se dan los estallidos de energía que producen las auroras
Es la capa visible del Sol, desde donde se irradia la totalidad de la luz y el calor al espacio. Es en esta zona donde aparecen las manchas solares.
Núcleo

es la zona donde se produce la fusión nuclear debido a la alta temperatura que allí se presenta
Zona Radiactiva:

La energía se transmite a través del plasma sólo por radiación, los fotones son absorbidos continuamente y remitidos en otra dirección distinta a la que tenían originalmente.
Zona Convectiva:

Los gases son más fríos y son capaces de absorber los fotones provenientes de la zona radiactiva y por medio de la convección transmiten la energía a la Fotósfera desde donde es emitida al exterior.
Ambiente Espacial LEO
Ruth Matute
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