Tierra a Marte

La distancia entre la Tierra y Marte depende de las posiciones relativas de estos dos planetas. Marte está más lejos de la Tierra cuando se encuentra en conjunción y más cerca cuando se encuentra en oposición.

• Marte en conjunción: cuando desde la Tierra vemos a Marte en el mismo sentido que el Sol.
• Marte en oposición: cuando desde la Tierra lo vemos en sentido opuesto al que vemos al Sol (un planeta en oposición es visible durante toda la noche).

Como es natural, los lanzamientos de sondas espaciales se preparan aprovechando las oposiciones de Marte para que la distancia a recorrer sea menor. Marte entra en oposición con la Tierra una vez cada 1,88 años. Como la órbita de Marte es muy elíptica y la de la Tierra prácticamente circular, la distancia entre estas dos órbitas varía. Si la oposición ocurre en el afelio la distancia Tierra-Marte en el momento de la oposición es de 102 millones de kilómetros, si la oposición ocurre en el perihelio la distancia Tierra-Marte en el momento de la oposición es de 59 millones de kilómetros.

¿Cuánto tiempo se tarda en llegar a Marte?

Con la tecnología actual podría llevar unos 18 meses, y con la tecnología de plasma que se está desarrollando se podría llegar a hacer en 39 días.

¿Cómo se reciben las señales a la Tierra de los Robots que están de misión en Marte?
Las comunicaciones entre el Curiosity y el centro de datos de la NASA aquí en la Tierra es un logro técnico bastante impresionante que es parte de la demostración de la sed por exploración de nuestra sociedad. Gracias a eso hoy podemos explorar otros planetas, recibir datos importantísimos en unos cuantos días e inclusive deleitarnos con fotos de Marte y vídeos de aterrizajes espectaculares.

La comunicación del rover directo a la Tierra es posible (sí, es impresionante) pero es poco eficiente porque las antenas no son lo suficientemente potentes y hay satélites rondando Marte que se pueden encargar de ese trabajo.

Hay dos satélites que pueden recibir los datos de Curiosity:

• Mars Reconnaissance Orbiter, que selecciona la tasa de transferencia automáticamente y es capaz de transmitir datos a 2 Megabits por segundo.
• Mars Odyssey, que puede seleccionar tasas de transferencia de 128 kilobits a 256 kilobits bits por segundo.

(En comparación, el rover puede enviar datos a la Tierra de entre 500 bits a 32 kilobits por segundo).

Los satélites son capaces de recibir entre 100 y 250 megabits de información durante 8 minutos que es el periodo de tiempo que pueden mantener la conexión estable y continua mientras pasan cerca de Curiosity.

Una vez que se han obtenido los datos, los satélites los envían y viajan una distancia promedio de 225 millones de kilómetros hasta la Tierra. Tardan unos 14 minutos en llegar y son recibidas por el Deep Space Network o Red del Espacio Profundo de la NASA que es compuesta por tres antenas de radio:

• Goldstone Deep Space Communications Complex en el desierto de Mojave, cerca de Goldstone, Estados Unidos.
• Canberra Deep Space Communications Complex en Canberra, Australia.
• Madrid Deep Space Communications Complex en Robledo de Chavela, Madrid, España.

Por la trayectoria, velocidad de órbita y tamaño de Marte, los satélites pueden ver a la Tierra dos tercios del total de cada órbita o unas 16 horas al día, por lo que pueden enviar mucha más información que si Curiosity lo hiciera directamente, además de tener las antenas y el equipo adecuado para ello.

La velocidad de transmisión entre los satélites y la Tierra también impresionan. El Mars Reconnaissance Orbiter es capaz de enviarlos a unos 6 Megabits por segundo mientras que el Odyssey transmite a un máximo de 12 kilobits por segundo. ¿Por qué la diferencia de velocidades? Odyssey fue enviado a Marte en 2001 y el Mars Reconnaissance en 2005 con mayor y mejor tecnología para la transmisión de datos.

Curiosity en marte.

Hace cinco años Curiosity hizo historia aterrizando en el cráter Gale de Marte. Y no lo hizo de forma convencional, sino usando una técnica inédita hasta la fecha. El descenso de Curiosity, la nave más grande y compleja jamás lanzada al planeta rojo, mantuvo en vilo a medio mundo. Nunca antes se había probado posar un artefacto en Marte usando la espectacular técnica del sky crane. Muchos pensaban que hacer aterrizar de un rover de 900 kg alimentado por un generador de radioisótopos con plutonio 238 colgado de una etapa propulsiva por un cable era una locura. Pero funcionó.

En estos cinco años Curiosity ha cumplido su misión de forma sobresaliente. También conocido como MSL (Mars Science Laboratory), Curiosity fue lanzado con el objetivo de demostrar que Marte, o al menos el cráter Gale, fue habitable en el pasado. Y vaya si lo ha demostrado. 

El Mars Science Laboratory utiliza un "Generador termoeléctrico de radioisótopos" (RTG) fabricado por Boeing; este generador consiste en una cápsula que contiene radioisótoposde plutonio-238 y el calor generado por éste es convertido en electricidad por medio de un termopar,​ produciendo así 2.5 kilovatios-hora por día.​ Aunque la misión estaba programada para durar aproximadamente dos años, el generador RTG tendrá una vida mínima de catorce años.

Nobel de Física.

Detección de ondas gravitacionales.

El Premio Nobel de Física 2017 ha sido otorgado para los físicos: Raider Weiss, Barry C. Barish y Kip S. Thorne, por la primera observación experimental directa de las ondas gravitacionales. 

Fue el 14 de septiembre de 2015 cuando se observaron estas ondas tan especiales, de las cuales Albert Einstein ya había predicho su existencia 100 años antes. 

Los tres investigadores fueron los artífices de la cooperación internacional que permitió la implementación de los instrumentos LIGO y Virgo.

¿Qué son las ondas gravitacionales?

Las ondas gravitacionales fueron predichas por el físico Albert Einstein en 1916, como consecuencia de su teoría de la relatividad general. 

Las ondas gravitacionales son ondulaciones en el tejido del espacio-tiempo producidas por un cuerpo masivo acelerado, son acontecimientos muy violentos en el universo distante, por ejemplo, por la colisión de dos agujeros negros o por explosiones de supernovas.

En la teoría de Einstein de la relatividad general, la gravedad es tratada como un fenómeno resultante de la curvatura del espacio-tiempo. Esta curvatura es causada por la presencia de masa. Generalmente, cuanto más masa esté contenida dentro de un volumen determinado del espacio, mayor es la curvatura del espacio-tiempo en el límite de este volumen.

Como objetos con masa se mueven en el espacio-tiempo, la curvatura cambia para reflejar las distintas ubicaciones de esos objetos. En ciertas ocasiones, los objetos muy acelerados generan cambios en esta curvatura, que se propagan hacia el exterior a la velocidad de la luzen una forma de onda. 

Estos fenómenos de propagación son conocidos como ondas gravitacionales.

Estas ondulaciones en el tejido espacio-temporal puede llevar información acerca de sus violentos orígenes y sobre la naturaleza de la gravedad que no puede ser obtenida por otras herramientas astronómicas. 

La influencia de las emisiones de ondas gravitacionales en los sistemas de púlsar binario (dos estrellas de neutrones orbitando entre sí) se han medido con precisión y está en excelente acuerdo con las predicciones:

En 1993, los científicos Russell Hulse y Joseph Taylor recibieron el Premio Nobel por este trabajo (realizado en los años 70 y 80).

Por fin un proyecto científico las pudo detectar en 2015, el proyecto LIGO (Estados Unidos), que ha sido reconocido con el Nobel de Física 2017.

Las ondas gravitatorias tienen propiedades muy importantes y únicas. Una de las más importantes es que las ondas gravitatorias pueden pasar a través de cualquier medio sin ser dispersada de manera significativa. Mientras que, por ejemplo, la luz de las estrellas distantes pueden ser bloqueados por el polvo interestelar las ondas gravitacionales pasarán sin impedimentos.

Estas características permiten a estas ondas llevar información sobre fenómenos astronómicos nunca antes observadas por los seres humanos. Por lo tanto se nos abre un camino increíble en el estudio del Cosmos.

Celulares

REDES CELULARES

Así como esta industria es la más interesante desde un punto de vista de negocios, también lo es desde la perspectiva técnica –específicamente, en lo relativo al uso de las frecuencias.

Los teléfonos celulares funcionan conectándose a antenas ubicadas sobre torres y edificios, en lo que se conoce como radiobases. Cada radiobase cubre una zona circular con un radio de algunos cientos de metros; las radiobases están ubicadas lo suficientemente cerca como para que sus respectivas zonas de coberturas alcancen a empalmarse un poco –a fin de que no queden áreas sin cobertura–, pero al mismo tiempo no deben quedar demasiado cerca, para así maximizar el área cubierta por todas las antenas en su conjunto.

Ese concepto de una región geográfica cubierta por una serie de círculos contiguos, nos recuerda en cierto modo a un panal, donde cada uno de esos círculos correspondería a una celda (cell), de ahí que el sistema se conozca como telefonía celular.

Bandas usadas por las redes celulares

Los operadores celulares, en general, tienen frecuencias en bandas distintas del espectro:

• Alrededor de los 850 MHz (la que originalmente se asignó para la telefonía celular).
• Alrededor de 1,870 y 1,950 MHz (la llamada banda de ‘PCS’, subastada en 1997).
• Alrededor de 1,750 y 2,150 (subastada a principios de este año).
• Alrededor de 1,890 y 1,970 (subastada a principios de este año).

Esta dispersión de frecuencias incrementa los costos operativos, pues aparte de que implica tener equipo compatible con cada una de estas bandas y se incrementa la complejidad tecnológica de la red, también se vuelve necesario que los clientes cuenten con handsets multibanda –lo cual los encarece, ya sea vía subsidio-tarifas o en su venta directa al consumidor.

Las Bandas de frecuencia GSM son las bandas para telefonía móvil designadas por la Unión Internacional de Telecomunicaciones para la operación de redes GSM.

Redes y Compañías en México

	Banda / Frecuencia 3G	Banda / Frecuencia 4G
Telcel	B2/1900MHz B5/850MHz	B4/ 1700/2100MHz
AT&T	B2/1900 MHz B5/850 MHz B4/1700/2100MHz	B4/1700/2100MHz
Movistar	B2/1900MHz B5/850MHz	B2/1900MHz

Radio y Tv Hidalgo.

Comentario de la visita a radio y tv hidalgo

La visita a radio y tv de hidalgo en nuestro caso nos sirve mucho, ya que podemos ver de cerca el funcionamiento de lo que hemos visto en el curso, las antenas. Esta visita nos ayuda mucho a comprender el funcionamiento de las antenas ya aplicado, que también funcionan como transductores, ya que convierten las ondas electromagnéticas en señal para tv o radio.

Aquí en radio y tv de hidalgo se ocupan antenas parabólicas para la transmisión de su programación, estas antenas mandan la señal a un satélite que se encuentra aproximadamente a 36000km de la tierra, estas antenas deben manejar frecuencias muy altas para poder tener una longitud de onda pequeña y de esta forme se logre atravesar las capas de la tierra para llegar al satélite.

Pudimos ver como es que se graba un programa para ser transmitido y ver todo el trabajo que hay detrás de la grabación de estos. La preparación de los sets que en tv se ven espaciosos pero no son tan grandes como lo aparentan. Influyen muchas cosas y aquí trabajan muchos ingenieros especializados en esta ámbito de las comunicaciones.

Fue una visita agradable y muy interesante, pues se mostraba el cambio de teoría a la practica.

Tratado de Bucareli

 Tratados de Bucareli

Los Tratados de Bucarelli es la denominación como se conoce un tratado entre México y Estados Unidos, firmado el 10 de agosto de 1923, entre los entonces presidentes Álvaro Obregón y Calvin Coolidge. Se buscaba regularizar la situación de las propiedades e inversiones estadounidenses en México, sobre todo las petroleras. El nombre se debe a que las conversaciones para el tratado tuvieron lugar en un edificio de la calle Bucareli.

En 1910, a raíz de la novena reelección de Porfirio Díaz, comenzó en México una seguidilla de alzamientos donde destacaron Emiliano Zapata y Pancho Villa. Esto conformó lo que se conoce como Revolución Mexicana. Durante todo ese tiempo, las luchas afectaron vidas y propiedades, incluyendo las de algunos estadounidenses establecidos en México. Del mismo modo, las inversiones petroleras de los Estados Unidos resentían que la Constitución promulgada por Carranza en 1917 estableciera la propiedad del Estado Mexicano sobre cualquier riqueza natural que se encontrase en el espacio territorial de México.

Por una parte, el gobierno de los Estados Unidos consideraba que sus intereses estaban siendo lesionados, no sólo cuando ciudadanos de ese país perdieron propiedades en México a raíz del desarrollo de la Revolución, sino también debido a la estatización de la explotación petrolera contemplada en el artículo 27 de la Constitución Mexicana de 1917. Deseaban una compensación por tal situación.

Por otra parte, el gobierno de Álvaro Obregón no era reconocido por los Estados Unidos. Este punto era fundamental, debido a que Obregón consideraba necesaria la inversión extranjera para poder lograr la necesaria prosperidad del país, retrasada ya varios años por causa de los conflictos internos. De este modo comienzan las conversaciones para lograr una solución a este conflicto.

Desarrollo de los acontecimientos

El artículo 27 de la Constitución establecía que todos los recursos naturales dentro del territorio pertenecen a la Nación. Esto incluía las riquezas del subsuelo, por lo que las compañías petroleras debían moverse en un esquema donde lo que extrajeran no les pertenecía en principio. De modo que el gobierno de los Estados Unidos demandó la firma de un tratado que no sólo regulase favorablemente la explotación petrolera, sino que también se incluía allí la necesidad de compensar a los ciudadanos estadounidenses que perdieron sus posesiones en México durante la Revolución. Estados Unidos exigía además el pago de la deuda externa mexicana, dicho pago había dejado de cumplirse durante la presidencia de Carranza.

El proceso que llevó al tratado fue tortuoso. Obregón logró que la Suprema Corte dictaminara que el artículo 27 sólo aplicaba a concesiones otorgadas luego de 1917, lo que significa que no era retroactivo. Se convino en compensar a los colonos que hubiesen perdido propiedades como consecuencia de la Revolución.

Desde el punto de vista legal, dado que el tratado no fue refrendado por los congresos de los países involucrados, se consideraba nulo. A pesar de ello, el gobierno de Álvaro Obregón cumplió con el mismo, a pesar de la oposición de personajes como el Secretario de Hacienda Adolfo de la Huerta, que también había sido presidente. Sin embargo, con ello Obregón logró su objetivo de ser reconocido como presidente por los Estados Unidos.

Antena Parabolica.

Antena Parabólica.

La antena parabólica es un tipo de antena que se caracteriza por llevar un reflector parabólico, cuya superficie es en realidad un paraboloide de revolución. Las antenas parabólicas pueden ser transmisoras, receptoras o full duplex, llamadas así cuando pueden trasmitir y recibir simultáneamente. Suelen ser utilizadas a frecuencias altas y tienen una ganancia elevada.

En las antenas parabólicas transmisoras, la así llamada parábola refleja las ondas electromagnéticas generadas por un dispositivo radiante que se encuentra ubicado en el foco del paraboloide. Los frentes de onda inicialmente esféricos que emite ese dispositivo se convierten en frentes de onda planos al reflejarse en dicha superficie, produciendo ondas más coherentes que otro tipo de antenas.En las antenas receptoras el reflector parabólico se encarga de concentrar en su foco, donde se encuentra un detector, los rayos paralelos de las ondas incidentes.
Tipos De Antenas Parabólicas
Atendiendo a la superficie reflectora, pueden diferenciarse varios tipos de antenas parabólicas, los más extendidos son los siguientes:

• La antena parabólica de foco centrado o primario 

• La antena parabólica de foco desplazado u offset

• La antena parabólica Cassegrain

• La antena plana

Ecuaciones para calculo de una antena parabólica.

Las ecuaciones para la superficie del reflector son:

Donde ρ es la distancia del foco al punto de reflexión sobre la superficie parabólica y f la distancia del vértice al foco o distancia focal.

La profundidad del reflector desde el vértice de la parábola hasta el punto de intersección entre las rectas comprendidas por el eje focal y la línea que une los extremos de las parábola es:  

Donde D es el diámetro y f es la longitud focal.

El ángulo comprendido entre el eje focal y la línea que une el foco con un extremo de la parábola es:

Directividad y Ganancia:

La máxima directividad que puede obtener un reflector parabólico se puede calcular aproximadamente mediante la siguiente expresión:

 Para un reflector parabólico de boca circular, el valor de A, área de captación es:

Donde D, es el diámetro de la apertura, con lo que la directividad queda:

La ganancia de una antena parabólica con apertura con respecto al dipolo λ/2, es:

La directividad de una antena parabólica con una apertura cuadrada sería:

Y su respectiva ganancia con respecto al dipolo λ/2 es:

Ejemplo.

Diseñar una antena parabólica con un diámetro de 3m, una eficiencia de 60% y una frecuencia de 4GHz

Antena Yagi

Antena Yagi.

La antena Yagi es una antena direccional inventada por el Dr. Hidetsugu Yagi de la Universidad Imperial de Tohoku y su ayudante, el Dr. Shintaro Uda (de ahí al nombre Yagi-Uda). En esta antena sobresale la invención de quitar la tierra a las ya convencionales antenas (groundbreaking), lo cual produjo que mediante una estructura simple de dipolo, combinado con elementos parásitos, conocidos como reflector y directores, se lograra construir una antena de muy alto rendimiento.

En esencia, una antena es un sistema conductor metálico capaz de radiar y recibir ondas electromagnéticas, y una guía de onda es un tubo metálico conductor por medio del cual se propaga energía electromagnética de alta frecuencia, por lo general entre una antena y un transmisor, un receptor, o ambos. Una antena se utiliza como la interface entre un transmisor y el espacio libre o el espacio libre y el receptor. Una guía de onda, así como una línea de transmisión, se utiliza solo para interconectar eficientemente una antena con el transceptor. Una antena acopla energía de la salida de un transmisor a la atmósfera de la Tierra o de la atmósfera de la Tierra a un receptor. Una antena es un dispositivo recíproco pasivo; pasivo en cuanto a que en realidad no puede amplificar una señal, por lo menos no en el sentido real de la palabra (sin embargo, una antena puede tener ganancia), y recíproco en cuanto a que las características de transmisión y recepción son idénticas, excepto donde las corrientes de alimentación al elemento de trasmisión.

1. Elementos de excitación. (Dipolo) Pueden ser activos o excitados, estos se conectan directamente a la línea de transmisión y reciben potencia de la fuente.

1. Elementos parásitos. No se conectan a la línea de transmisión y reciben la energía a través de la inducción mutua. Estos elementos se clasifican en Reflectores y Directores.

Las antenas yagi presentan dos tipos de elementos:

Reflector. Elemento parásito más largo que el elemento de excitación. Reduce la intensidad de la señal que está en su dirección e incrementa la que está en dirección del dipolo.

Director(es). Elemento(s) parásito(s) más corto(s) que su elemento de excitación. Incrementa(n) la intensidad del campo en su dirección y la reduce(n) a la dirección del reflector.

Calculos de una antena Yagi.

En las antenas de 2 a 4 elementos, la separación aproximada es de 0.15 a 0.2 λ, en algunos casos se logra una ganancia mayor si el segundo director esta 0.25 λ del primero, y aun mayor, separando el tercero y cuarto elementos hasta un máximo de 0.4 λ. 

Otro factor importante es la ganancia ya que esta aumenta rápidamente con pocos elementos y lentamente para un número mayor. Con un diagrama de 2 elementos (1 director, dipolo y un reflector) la ganancia es de 5 a 7 dB, con 5 es aproximadamente de 10 dB y de 8 elementos de unos 12 dB, por esta razón no se diseñan antenas Yagi de mas de 12 a 15 elementos.

Las formulas para el diseño de una antena Yagi son las siguientes:

Por lo general, las antenas se diseñan para una sola frecuencia, tomando por lo general la frecuencia central de la banda de frecuencia deseada. 

Teniendo lo anterior, se calcula la longitud de onda para antena, que este caso sera para una frecuencia de 519.25 MHz, misma que se utiliza para la transmisión del canal 22.

Utilizando las formulas se calculan las logitudes del reflector, dipolo y primer director.

Utilizando la siguiente tabla se decide cuantos directores se quieren usar.

N° Directores	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Ganancia [dB]	9	9.5	10	11	12	13.5	15	15.5	16
RDipolo	80	76	72	64	56	50	44	40	38
2° Director 3° Director 4° Director 5° Director 6° Director 7° Director 8° Director 9° Director 10° Director	n	n p	n p q	n p q s	m n p q s	m n n p q s	m n n p p q s	m n n p p q q s	m n n p p q q s s

Por ultimo se calcula la separación que se utiliza.

Y con esto basicamente se tiene todo lo necesario para construir una antena, solo faltaría el material y armarla.