¿Qué habría que hacer para poner en órbita un satélite de aficionados?

Recientemente me interesé en la radio de paquetes por satélite de aficionados y he visto que el ancho de banda y, por lo tanto, la tasa de bits es extremadamente baja en la mayoría de los satélites de aficionados, sin tener en cuenta el ruido. Así que quería crear mi propio satélite amateur (extremadamente pequeño) que tuviera un enlace ascendente y descendente en el rango de frecuencia de gigahercios, que debería proporcionar el ancho de banda y la tasa de bits necesarios que yo y muchos otros entusiastas de la radio satelital por paquetes anhelamos.

Entonces, ¿cómo ponemos un satélite en órbita?

¿Cuánto costaría llevar a cuestas una misión del transbordador espacial?

¿Es la cohetería amateur una opción viable para poner un satélite en órbita y cuál sería el costo de tal proyecto?

¿Hay algún organismo regulador que deba conocer que haga cumplir las actividades en el aire y en el espacio?

Un satélite de aficionado extremadamente pequeño con sus antenas de transmisión y recepción muy pequeñas y una potencia muy pequeña también ofrecería una tasa de bits baja cuando se utiliza el rango de gigahercios. Para obtener una tasa de bits alta, se necesita un transmisor potente y una antena direccional de alta ganancia más grande.
Si pudiera hacer que un globo meteorológico no explotara (¿válvula de purga?), envíe un paquete bastante alto y haga que permanezca allí más tiempo. No es un satélite "real", pero alcanzable, y considerablemente más barato.
Planet Money hizo una serie de podcasts sobre el lanzamiento de 'su' satélite en órbita. Sólo cuesta alrededor de $ 50k. npr.org/sections/money/2017/12/01/567267573/… Probablemente querrá un CubeSat . Es como lo que hizo la contenedorización con el envío de comercio global.
Estás al tanto de que el programa del transbordador terminó, ¿verdad?
@EricLippert La NASA podría haber terminado su programa espacial, pero SpaceX todavía está lanzando cosas al espacio. Según los informes, lanzaron un transbordador en la época del huracán Irma.
@Pharap Quien haya informado eso estaba diciendo tonterías. El transbordador no ha volado desde 2011. Cuatro de los seis que se construyeron están expuestos al público en museos y los otros dos fueron destruidos en accidentes.
@DavidRicherby The Register , Chicago Tribune , The Guardian . Entonces, ¿son 'noticias falsas' o están usando mal la palabra 'lanzadera'?
@Pharap, al menos están usando un significado diferente de la palabra "lanzadera" de lo que es típico. Por lo general, cuando hablamos del "transbordador espacial", esa frase se refiere al Sistema de Transporte Espacial (STS) de la NASA, que se retiró en 2011. Dado que la palabra "transbordador" realmente solo significa salir y regresar, supongo que podría aplicar a cualquier nave espacial que tenga la intención de regresar a la Tierra. Sin embargo, no es lo que normalmente queremos decir cuando alguien habla de un transbordador, y me inquieta un poco que esas publicaciones estén usando esa palabra de esa manera.
Y la NASA no puso fin a su programa espacial. Es bastante activo. Simplemente no están poniendo humanos en órbita con su propio hardware en este momento.
@Pharap Ese fue el avión espacial X-37 , que es muy diferente del transbordador espacial. Para empezar, no es capaz de transportar tripulación y no transporta carga comercial.
@SethR En ese caso, sospecho que es un caso del público en general que no sabe que "Shuttle" tiene una connotación particular en Astronáutica y campos relacionados. Aunque debo admitir que la definición de transbordador espacial de Wikcionario hace que suene más genérico que simplemente referirse al programa de transbordadores de la NASA.
@TaylorOstberg Bastante justo. Parece que muchos medios de comunicación diferentes necesitan una educación sobre lo que es y no es un transbordador.
@Pharap Es una especie de situación genérica. Dado que el transbordador espacial es, con mucho, la nave más conocida de su tipo, su nombre se ha convertido en sinónimo del concepto. Pero sí, los medios de comunicación realmente deberían usar la frase genérica más apropiada "avión espacial".
El X-37 a menudo se conoce como el mini-lanzadera
Esto podría estar un poco fuera de tema, pero una alternativa mucho más económica que lanzar un satélite orbital sería lanzar una radiosonda: en.wikipedia.org/wiki/Radiosonde
" ¿Hay algún organismo regulador que deba conocer " en qué jurisdicción? La ONU no tiene una agencia global de regulación de satélites, pero existen obligaciones de tratados sobre las naciones con capacidad espacial para regular los lanzamientos dentro de sus jurisdicciones.

Respuestas (4)

Ingeniero astronáutico aquí, ¡bienvenido a la pequeña comunidad de satélites!

En primer lugar, es importante reconocer que la FCC regula estrictamente los espectros de radio disponibles para los satélites y las emisoras de radioaficionados, por lo que antes de siquiera considerar cómo lanzar su nave espacial, debe asegurarse de que su carga útil sea legal. Las tablas de la FCC sobre asignaciones de frecuencia se pueden encontrar aquí ; te interesarán todas las bandas con asignaciones a "Amateur-Satélite". Tenga en cuenta que algunas de estas asignaciones de frecuencia no son bidireccionales, por lo tanto, verifique las notas detalladas de cada banda para asegurarse de que comprende los límites.

En cuanto a los costos de lanzamiento, hay un par de proveedores de servicios de lanzamiento que ofrecen espacio de carga útil para que pequeños satélites viajen junto con una carga útil mucho más grande, a la que denominan "carga útil secundaria". Por lo general, un proveedor de servicios puede incluir media docena o más de cargas útiles secundarias en un lanzamiento, lo que significa que estas cargas útiles más pequeñas solo pagan una fracción del costo total del lanzamiento.

Los proveedores de lanzamiento generalmente no ponen sus costos a disposición del público, por razones competitivas; por lo general, debe comunicarse con uno para solicitar un presupuesto, y el costo puede variar según la ventana de lanzamiento, el vehículo y cuántas otras cargas útiles secundarias compartirán el lanzamiento. Para obtener una estimación aproximada, puede utilizar la tabla que se proporciona aquí .

Parece que su nave espacial será relativamente pequeña (lo que llamaríamos un "nano satélite"), por lo que probablemente estaría más interesado en todo lo que se encuentra a la izquierda del soporte de 50 kg en su tabla, que enumera los precios de lanzamiento desde 295 mil dólares. hasta unos 2 millones. Si su satélite es realmente pequeño (por ejemplo, un CubeSat de 1U), el precio puede ser aún más bajo. Como dije, su precio real variará, por lo que realmente necesita solicitar una cotización de un proveedor de lanzamiento para obtener números precisos para su caso específico.

La mayoría de los proveedores de lanzamiento también imponen una serie de requisitos a sus clientes para asegurarse de que no representen un riesgo de seguridad para el vehículo de lanzamiento u otras cargas útiles. Su satélite deberá cumplir con ciertos criterios estructurales sobre cómo se acopla con el vehículo de lanzamiento (por ejemplo, a través del adaptador de banda luminosa, CubeSat Pod , etc.), la ubicación de su centro de masa y la respuesta de frecuencia de vibración, que generalmente se explican en detalle en el manual de datos técnicos del vehículo de lanzamiento, como este para el Minotaur IV. Afortunadamente, algunos de estos requisitos son menos estrictos para las cargas útiles secundarias, debido a su pequeño tamaño, pero aún deberá realizar algún nivel de análisis o prueba para convencer al proveedor de lanzamiento de que su diseño cumple con los requisitos.

Por curiosidad, ¿qué puede hacer exactamente la FCC si lanzas un satélite ilegal? No pueden dispararlo exactamente desde el cielo.
Es cierto que no derribarán su satélite, pero pueden encontrarlo en el suelo y multarlo y/o encarcelarlo. fcc.gov/consumers/guides/unauthorized-radio-operation
@MikeB, ¿cómo tiene la FCC jurisdicción sobre el espacio?
@fectin Las asignaciones de frecuencias de radio están definidas por el tratado de Reglamentos de Radio de la Unión Internacional de Telecomunicaciones de las Naciones Unidas. ( en.wikipedia.org/wiki/ITU_Radio_Regulations ) La FCC tiene la autoridad delegada por este tratado para regular la radiodifusión civil para los Estados Unidos, incluso para naves espaciales. La NTIA tiene delegada esta misma autoridad para las agencias gubernamentales de los EE. UU.
Si no vive en los Estados Unidos, pero vive en uno de los países signatarios del tratado ITU-RR, aún estará sujeto a los mismos requisitos de asignación, solo serán aplicados por cualquier regulador de telecomunicaciones. agencia que utiliza su país.
Estaba pensando que esos precios eran asombrosamente alcanzables hasta que noté la nota en la parte inferior: Precios en miles (USD)
"locutores aficionados" - no. La transmisión está prohibida en el Servicio de Radioaficionados, con excepciones muy, muy limitadas.
@ChrisStratton del sitio web de la FCC sobre radioaficionados: "Millones de operadores aficionados en todas las áreas del mundo se comunican entre sí directamente o a través de sistemas de retransmisión ad hoc y satélites de aficionados. Intercambian mensajes por voz, teleimpresión, telegrafía, fax y televisión... Los operadores de control de estaciones cooperan en la selección de canales de transmisión para hacer el uso más efectivo de las frecuencias". No se puede transmitir sin retransmitir... son lo mismo. fcc.gov/wireless/bureau-divisions/mobility-division/…
@MikeB, no, la transmisión no es lo mismo que la transmisión, y con algunas excepciones limitadas, la "transmisión" está explícitamente prohibida; es quizás el principal error que cometen las personas que no están familiarizadas con el Servicio de radioaficionados sobre lo que puede (o en este caso no puede ) hacer allí. 97.113(b) "Una estación de radioaficionados no participará en ninguna forma de transmisión"
@ChrisStratton, ¿puede dar más detalles sobre la diferencia técnica entre transmitir y transmitir en este caso? Como diseñador de satélites, he usado los términos indistintamente, por lo que claramente hay un matiz específico de la comunidad de radioaficionados que me estoy perdiendo.
Las comunicaciones del Servicio de Radioaficionados son, en espíritu, de persona a persona, no presentadoras para oyentes pasivos. Esto es distinto de la industria de la radiodifusión: no puede usar una licencia de radioaficionado para un programa de radio de vecindario. Y es la palabra que realmente se usa en las normas de la FCC, como se cita arriba. Las licencias de estaciones de transmisión son distintas de las licencias de radioaficionados y todos los demás servicios que no son de transmisión donde las transmisiones están destinadas a uno o un pequeño grupo de destinatarios. A veces, la distinción es de intención y ley, pero también puede influir en los patrones de antena, etc.
@ChrisStratton es bastante justo, estaba usando el término "transmisión" para referirme a una transmisión de RF omnidireccional del tipo preferido por los pequeños satélites de aficionados, no en el sentido de proveedor de contenido o entretenimiento como lo usan las regulaciones.

El transbordador espacial se retiró en 2011, y ningún lanzamiento amateur ha alcanzado nunca la órbita, pero hay muchas oportunidades para aprovechar los servicios de lanzamiento comerciales y gubernamentales. En su mayoría, esto se organiza a través de un corredor, por ejemplo, Spaceflight Industries . Una estimación aproximada del orden de magnitud del precio sería de US$50.000/kg.

Un programa de televisión abordó esto hace algunos años. Lo que parece ser el video completo en YouTube: (Enlace desaparecido - programa de televisión "How Hard Can It Be", Episodio 3 - "Homemade Rocket".) Sitio web del propietario con unos minutos de video: https:// www.natgeotv.com/ca/how-hard-can-it-be/videos

Esta fue una producción de televisión, obviamente tienen un presupuesto muy por encima de lo que la mayoría de los aficionados podrían aportar. Rápidamente llegaron a la conclusión de que alcanzar la órbita estaba fuera de discusión dentro del alcance de lo que podían hacer, por lo que se dispusieron a hacer lo que pudieran.

Su cohete, cuya construcción costó miles de dólares, llegó a una altura de unas 10 millas. Eso es solo una gota en el océano en comparación con lo que se necesitaría para alcanzar la órbita. (Ilustración simple: empujar un cohete hasta el borde del espacio le cuesta alrededor de 1400 m/s como mínimo. Poner un cohete en órbita baja le cuesta alrededor de 9800 m/s como mínimo).

Además, cuando estás hablando de 9.800 m/s, la ecuación del cohete se ha vuelto brutal. Los buenos motores sólidos tienen un ISP de aproximadamente 250, frente a 450 para LH2/LO2. Esto significa que empujar algo a la órbita con sólidos significa un cohete varias veces más grande que con las cosas buenas, y observe cuán grandes son incluso los cohetes orbitales más pequeños.

También hay importantes problemas de permisos involucrados en un lanzamiento de este tipo. Las leyes de seguridad normales de los cohetes aficionados no pueden manejar un lanzamiento orbital, por lo que debe convencer a la FAA y al gobierno de que sus sistemas son seguros incluso cuando no funcionan según lo previsto. También necesitará licencias de la FCC para hablar con su cohete y una licencia de blaster para el sistema de seguridad del campo de tiro. (Sí, hay explosivos de gran potencia en cada cohete que sube. Las cargas son bastante pequeñas, ya que solo están destinadas a reventarlo, arrastrar y el combustible terminar el trabajo. Mire el video de la misión fallida SpaceX CRS-7: el La computadora de control detectó una falla catastrófica y la destruyó.Igualmente, el primer lanzamiento del Ariane 5, el cohete se inclina, cuando comienza a romperse, la computadora lo destruye. Las misiones tripuladas no están exentas: busque lo suficiente y podrá encontrar un video de la destrucción comandada de los propulsores en el desastre del Challenger. Esto es difícil de encontrar ya que la mayor parte del video se enfoca en el desastre en sí. Sin embargo, los propulsores sólidos seguían ardiendo después del gran boom, pero ya no tenían un sistema de guía. Tenga en cuenta cómo su vuelo termina en una gran bocanada: esa fue una orden de destrucción).

Ya que el comentario menciona abreviaturas: ISP: Impulso específico. (Por lo general, se escribe como I mpulse [sub] SP ecific[/sub], de ahí el orden de las letras). Esta es una medida del rendimiento de un cohete, cuanto mayor sea el número, mejor. Mientras que la relación es lineal, la relación entre el rendimiento y el tamaño es exponencial.

LH2: Hidrógeno líquido. (El hidrógeno existe como una molécula de dos átomos de hidrógeno, de ahí el 2). Energético pero muy desagradable de manejar, lo suficiente como para que no sea inusual ver un combustible menor utilizado en la primera etapa donde el rendimiento no es tan crítico.

LO2: Oxígeno líquido. De nuevo, una molécula de dos átomos. Tenga en cuenta que esto también se etiqueta a veces como LOX. No es tan desagradable como LH2, pero aun así necesita un manejo bastante cuidadoso porque puede provocar pequeños incendios muy grandes muy rápidamente.

¿Puedes por favor volver a actualizar el enlace? tengo curiosidad por verlo
@GENIVI-LEARNER ¿Cómo lo actualizaría? Alguien publicó material protegido por derechos de autor, no sorprende que haya desaparecido.
está bien. ¿Tiene alguna referencia, como el nombre del programa? ¿Algo que pueda usar para buscar y localizar el video?
¡perfecto gracias!

Obligatorio XKCD What If .

Llegar a la órbita no es solo un problema de distancia vertical. También necesita ir muy rápido para mantenerse en órbita (supongo que desea que su satélite permanezca allí arriba).

Primero, tienes que subir unos 100 KM, luego necesitas alcanzar una velocidad de 8 km/s para permanecer en órbita. Eso va a requerir un cohete masivo.

Randal comparó la velocidad orbital de la ISS con la bala de un rifle:

La ISS se mueve tan rápido que si disparas una bala de rifle desde un extremo de un campo de fútbol, ​​la Estación Espacial Internacional podría cruzar la longitud del campo antes de que la bala recorra 10 yardas.

¿Por qué no simplemente activan una carga útil con un cohete con un globo, y una vez que alcanza la altitud máxima, disparan el cohete (casi) horizontalmente?
@Chloe: Ese es un concepto que se ha considerado. Sin embargo, exactamente como señala la respuesta de Nelson, la parte difícil de llegar a la órbita no es llegar lo suficientemente alto, sino ir lo suficientemente rápido hacia los lados. Un globo solo te ayudará a llegar más alto, no te ayudará a ir más rápido. Claro, ahorrará algo de combustible al comenzar en la parte superior de la atmósfera en lugar de en la parte inferior, pero no tanto.
@IlmariKaronen: También es altamente ilegal. Algunas leyes contra los misiles balísticos intercontinentales no permiten lanzar objetos voladores propulsados ​​desde globos. No tengo ni idea de lo que estaban pensando cuando lo escribieron. Esa no es un arma efectiva en comparación con un silo.
@Joshua ¿Estás seguro de eso? La página de Wikipedia a la que se vincula Ilmari enumera varias empresas y universidades que están trabajando en este tema en este momento. Eso parecería bastante inútil si la idea fuera prohibida por tratados internacionales, ya que parece poco probable que Rusia y EE. UU. vayan a acordar cambiar algo en el futuro cercano.
@DavidRicherby: También estoy seguro de que no vincula a ningún otro país además de EE. UU. y Rusia.
@Joshua Eso dependería de quiénes fueran los firmantes del tratado. En cualquier caso, una de las empresas y ambas universidades son americanas.
Orbital Sciences Corporation solía lanzar pequeños satélites usando cohetes Pegasus que dejarían caer desde el vientre de un Lockheed L1011, volando en algún lugar cerca de la parte superior de su techo de servicio. archive.org/details/NIX_EL-1999-00018
@jameslarge Todavía lo hacen, aunque ahora se llaman Orbital ATK - en.wikipedia.org/wiki/Pegasus_(rocket) - el vuelo más reciente fue en diciembre de 2016, y planean lanzar un satélite llamado Ionospheric Connection Explorer (ICON) algunos tiempo en 2018.
¿Qué habría que hacer para poner en órbita un satélite de aficionados?
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