Rastreando satélites con el Murchison Widefield Array

El aumento de satélites orbitando la Tierra ha llevado a una mayor necesidad de entender qué está pasando en el espacio. Este entendimiento se conoce como Conciencia del Dominio Espacial (SDA). Para ayudar con el SDA, los científicos están usando herramientas como sistemas de sensores de amplio campo de visión que pueden detectar muchos objetos en el cielo a la vez. Este artículo habla sobre cómo una de estas herramientas, el Murchison Widefield Array (MWA), se está usando para rastrear satélites en Órbita Baja Terrestre (LEO).

#¿Qué es el Murchison Widefield Array?

El MWA es un radiotelescopio ubicado en Australia Occidental. Originalmente se construyó para astronomía, pero ha demostrado ser útil para rastrear satélites. El MWA tiene muchas antenas que trabajan juntas para observar ondas de radio desde el espacio. Al escuchar estas señales, los científicos pueden recopilar información sobre varios objetos celestiales, incluidos los satélites.

#¿Cómo funciona el MWA para rastrear satélites?

El método principal que usa el MWA se llama radar pasivo no coherente. En lugar de emitir señales de radar, escucha señales reflejadas por los satélites. Estas señales suelen ser señales de radio FM terrestres que rebotan en los satélites y regresan a la Tierra. El MWA puede detectar estas señales reflejadas, aunque pueden aparecer desgastadas en el cielo debido al movimiento de los satélites.

#Desafíos de rastrear satélites

Cuando el MWA detecta señales de los satélites, enfrenta desafíos. Las señales están distorsionadas, lo que dificulta localizar con precisión un satélite. Para abordar este problema, los científicos han desarrollado técnicas para extraer datos significativos de estas señales distorsionadas. Al analizar los patrones de las señales reflejadas, pueden estimar la posición del satélite en diferentes momentos.

#Recopilando datos de Satélites LEO

Los investigadores realizaron pruebas usando el MWA para rastrear múltiples satélites LEO. Su objetivo era recopilar datos sobre las ubicaciones y movimientos de los satélites. Al monitorear 32 pases de satélites diferentes, pudieron recopilar suficiente información para estimar las órbitas de los satélites. Esta información es crucial para mantener un registro preciso de dónde se encuentran los satélites en sus trayectorias alrededor de la Tierra.

#Mejorando la precisión en las predicciones

Para mejorar la precisión de las predicciones, los científicos utilizan un método llamado ajuste de mínimos cuadrados. Esta técnica estadística les ayuda a comparar sus estimaciones de posición de satélites con datos conocidos. Pueden ajustar sus modelos basándose en discrepancias entre las posiciones observadas y estimadas. De esta manera, pueden refinar su comprensión de cómo se mueven los satélites.

#Comparando con datos existentes

Una forma en que los investigadores validan sus hallazgos es comparando sus posiciones estimadas con datos disponibles públicamente de la Red de Vigilancia Espacial (SSN). La SSN actualiza regularmente los datos de elementos en dos líneas (TLE), que proporcionan información sobre las órbitas de los satélites. Al hacer coincidir sus predicciones con los datos TLE, los investigadores pueden confirmar si sus métodos son precisos.

#La necesidad de actualizaciones regulares

Los satélites no siguen caminos fijos; sus órbitas pueden cambiar debido a factores como la resistencia atmosférica y las influencias gravitacionales. Para asegurar que los datos sigan siendo precisos, los elementos orbitales de los satélites deben actualizarse regularmente. Esto implica usar técnicas que permitan ajustes oportunos al catálogo de satélites.

#El papel de múltiples sensores

Para mantener un catálogo actualizado de satélites, se necesitan múltiples sensores. El MWA trabaja con otros sensores que pueden tener diferentes capacidades. Por ejemplo, algunos sensores pueden proporcionar medidas más precisas desde un campo de visión más pequeño. Al combinar datos de varias fuentes, los científicos pueden crear una comprensión completa del entorno satelital.

#Usando datos archivados

Curiosamente, muchas de las técnicas y análisis desarrollados para observaciones actuales también se pueden aplicar a datos archivados. Esto significa que los científicos pueden revisar observaciones anteriores realizadas por el MWA y extraer información útil que podría ayudar a mejorar el seguimiento de satélites.

#Cómo se realizan las observaciones

El MWA recopila datos en cortos períodos de tiempo, típicamente alrededor de segundos. Durante estos breves momentos, captura las señales de los satélites mientras se mueven por el cielo. Este monitoreo a alta velocidad permite a los investigadores detectar y rastrear el movimiento de los satélites de manera más efectiva.

#Técnicas de procesamiento de señales

Para obtener las lecturas más precisas de las señales detectadas, se emplean diversas técnicas de procesamiento de señales. Estas incluyen apilar señales de diferentes canales de frecuencia para mejorar la calidad general de los datos. Al mejorar la relación señal-ruido, los científicos pueden aislar mejor las señales de los satélites de otros ruidos de fondo.

#Entendiendo los efectos en las observaciones

La capacidad del MWA para detectar satélites depende de entender cómo se comportan las señales. Por ejemplo, la disposición de las antenas y el diseño del telescopio pueden afectar la claridad de las señales recibidas. Los investigadores deben considerar estos factores para mejorar la detección y el seguimiento de los satélites.

#Validación de métodos de seguimiento

Para demostrar que sus métodos son confiables, los científicos realizaron pruebas para reacquisición de satélites rastreados. Usaron los datos recopilados durante pases anteriores para predecir dónde aparecería un satélite a continuación. Cuando la posición predicha coincidió estrechamente con la observación real, se confirmó la efectividad de sus métodos de seguimiento.

#Precisión de las mediciones de posición

Medir la posición de los satélites implica cálculos cuidadosos y el uso de modelos estadísticos. Los científicos han encontrado que las mediciones de posición angular que obtienen a través del MWA son lo suficientemente precisas como para respaldar la colaboración con otros sensores. Si bien la precisión es crucial, el enfoque general también debe centrarse en recopilar datos en tiempo real.

#La importancia de un catálogo de referencia

Para que el MWA funcione de manera efectiva dentro del marco global del SDA, debe mantener un catálogo de referencia confiable. Este catálogo contiene información sobre satélites que reflejan señales de FM, lo que permite a los investigadores predecir y filtrar posibles fuentes de interferencia en sus observaciones.

#El impacto de los satélites LEO en la astronomía

La presencia de satélites LEO puede interferir con las observaciones astronómicas. Entender la órbita y el comportamiento de estos satélites permite a los investigadores ajustar sus métodos y mitigar cualquier interrupción. Al mantener un catálogo preciso de satélites reflectantes, los científicos pueden implementar estrategias para minimizar los efectos adversos.

#El futuro de las observaciones del SDA

A medida que el número de satélites en órbita baja terrestre sigue creciendo, la importancia del SDA solo aumentará. El MWA puede jugar un papel crítico en este panorama al proporcionar datos valiosos que pueden ayudar a científicos e ingenieros a comprender los riesgos que plantea la congestión satelital.

#Conclusión

El desarrollo continuo de las capacidades de Conciencia del Dominio Espacial utilizando herramientas como el Murchison Widefield Array representa un avance emocionante en nuestra capacidad para monitorear y entender el entorno alrededor de la Tierra. Al refinar constantemente los métodos y colaborar con otros sistemas, los científicos pueden ayudar a garantizar un funcionamiento seguro y eficiente en trayectorias orbitales cada vez más concurridas. El trabajo realizado con el MWA es solo una parte de un esfuerzo mayor para mantener la conciencia y comprensión del entorno espacial en constante evolución, beneficiando tanto a los operadores de satélites como a la comunidad astronómica en general.