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Astronáutica y Aeronaves diversas

Escuela Superior de Ingenieros Universidad de Sevilla

TUTORIAL DE STK 8

Realizado por: Estefanía Barrón Machado.

Ana Belén Díaz Quintero. 5º Ing. Aeronáutico. Sevilla, 2008

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INDICE

1. Introducción básica…………………………………………...Pág. 3 1.1. Acerca de AGI………………….……………….……..Pág. 3

1.2. Acerca de STK…………………………………………Pág. 3

2. El escenario……………………………………………………Pág. 4

3. Movimientos del ratón y algunos iconos básicos de la pantalla principal...............................................Pág. 6

4. Ventana de visualización gráfica 2D…………………….…Pág. 10

5. Ventana de visualización gráfica 3D…………………….…Pág. 20

6. Añadir estaciones de Tierra………………………………...Pág. 25

7. Satélites…………………...………………………………….Pág. 37 7.1. Inserción de un satélite y definición de su órbita……..Pág. 37 7.2. Propiedades del satélite………………………………...Pág. 41 7.3. Animación del satélite………………………………….Pág. 49 7.4. Cobertura de un satélite……………………………..…Pág. 51 7.5. Tiempo de vida……………………………………….…Pág. 54 7.6. Informes de visibilidad……………………………........Pág. 56 7.7. Constelaciones…………………………………………..Pág. 65

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1. Introducción básica.

1.1. Acerca de AGI.

AGI crea nuevos softwares tanto para la seguridad nacional como para profesionales dedicados al análisis de misiones en tierra, mar, aire ó espacio.

Fue fundada en 1989 y ha experimentado un enorme crecimiento a lo

largo de su historia debido a la calidad y éxito de sus productos. Sus fundadores son Paul L. Graziani, Presidente y Funcionario Ejecutivo

Principal, y Scott Reynolds, Vicepresidente y principal encargado de la creación de nuevos software. Para más información sobre AGI y sus productos, se puede consultar su página web en la siguiente dirección: www.agi.com.

1.2. Acerca de STK.

El STK (Satellite Tool Kit) es un software comercial empleado para analizar en

un entorno gráfico todos los parámetros de una misión espacial. La versión usada será la educacional, que permite visualización en 2D y 3D y diversas funciones avanzadas.

A continuación, se van a describir diversos conceptos que utiliza STK y se darán

las nociones básicas para el trabajo con ellos.

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2. El escenario.

Un “escenario” es el elemento básico donde transcurre la simulación de una misión, y dónde se almacenan todos los elementos de los que dicha misión se compone.

1. Para crear un escenario se selecciona New del menú File, o se hace clic sobre

el icono . Este escenario creado aparecerá una lista que se tiene en la columna de la izquierda de la pantalla. Dicha lista contiene lodos los “objetos” de los que consta la simulación.

Figura 1

2. Para guardar el escenario creado en paso 1, se selecciona Save del menú File,

o se hace clic sobre el icono . 3. Para evitar posibles confusiones se recomienda renombrar el escenario creado

con un nombre identificativo del mismo. Para renombrarlo se hace clic sobre en la columna de la izquierda, y se escribe el nombre deseado con el

teclado. 4. Ahora, una vez creado el escenario, se pretende fijar las coordenadas

temporales de la simulación en curso. Así, para fijar dichas coordenadas temporales se procede haciendo doble clic sobre . Entonces aparecerá la ventana de diálogo de la Figura 2.

Figura 2

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En el espacio correspondiente a Start se introduce la fecha de inicio de la simulación y, del mismo modo, en el espacio correspondiente a Stop se introduce la fecha de finalización de dicha simulación. NOTA: Obsérvese que las unidades del tiempo son por defecto “UTCG” (tiempo UT) pero que se

pueden cambiar haciendo clic sobre y seleccionado la opción más acorde a cada simulación en la columna de la derecha. Esta columna se despliega al hacer clic sobre el icono mencionado líneas arriba. 5. Por último, al igual que se ha fijado la fecha de la simulación en la ventana de diálogo de la figura 1, se debe fijar la fecha de inicio de la simulación (Es la fecha se introdujo en el espacio correspondiente a Start) en el espacio que hay en centro de la pantalla principal arriba.

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3. Movimientos del ratón y algunos iconos básicos de la pantalla principal.

Iconos Básicos de la pantalla principal.

• Iconos para zoom:

Haciendo clic en el icono con el signo (+) y seleccionando después una zona de la pantalla grafica 2D o 3D se amplia la zona seleccionada de forma tal que se permita ver en más detalle dicha zona.

Por otro lado, haciendo clic sobre el icono con signo (-) disminuye progresivamente, hasta la vista inicial, la ventana grafica.

• Icono de propiedades (Properties): Al hacer clic en este icono se abre el cuadro de diálogo de propiedades del elemento

que este activo. Es decir, si se tiene la ventana de visualización gráfica 2D activa (es la ventana que se visualiza en ese instante en la pantalla) y se hace clic sobre el icono de propiedades se despliega el cuadro de diálogo de propiedades de dicha ventana (Ver Figura 3).

Figura 3

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Del mismo modo, si la ventana activa es la ventana de visualización gráfica 3D, al hacer clic sobre el icono de propiedades se despliega el cuadro de diálogo de propiedades de dicha ventana 3D. Este cuadro de diálogo es el que se muestra en la siguiente Figura 4.

Figura 4 Por último, si se tiene seleccionado alguno de los objetos de la columna derecha de la pantalla, Object Browser: Satélites, Facilitys, etc., entonces al hacer clic sobre el icono de propiedades se despliega el cuadro de diálogo de propiedades del objeto seleccionado. Dicho cuadro de diálogo es que se muestra en la Figura 5.

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Figura 5

• Toolbar:

Botón reiniciar: Haciendo clic sobre esta pestaña volvemos al inicio de la simulación. Además, es muy importante pulsar este icono cada vez que realicemos cambios en

nuestra simulación para que estos cambios surtan efecto.

Para retroceder o avanzar paso a paso en la simulación: Al hacer clic sobre estas pestañas retrocedemos o avanzamos minuto a minuto en la

simulación.

Para reproducir la simulación: Al hacer clic sobre estas pestañas comienza la reproducción de la simulación, bien

en el sentido natural de misma o bien en sentido inverso.

Pause: Haciendo clic sobre esta pestaña se puede detener la reproducción de la simulación

en cualquier instante de la misma.

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Velocidad de la simulación: Al hacer clic sobre estas pestañas aumenta o disminuye la velocidad de la

simulación. Movimientos con el ratón.

• Botón izquierdo: Si se tiene activa la ventana gráfica 3D, se deja pulsado en botón izquierdo del ratón y lo movemos hacia izquierda y derecha se gira representación del globo terráqueo.

• Botón derecho (o rueda central): Si se tiene activa la ventana gráfica 3D, se deja

pulsado el botón derecho del ratón y lo movemos arriba y abajo aumenta o disminuye el tamaño de dicha ventana gráfica.

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4. Ventana de visualización gráfica 2D. En este apartado se describirá la ventana de gráficos 2D, cuyo aspecto puede

verse en la figura siguiente (Figura 6):

Figura 6

Para mostrar esta visualización, tenemos que pinchar en el icono

que aparece justo debajo de la ventana principal del programa. STK permite cambiar las características de visualización, para lo cual debemos abrir la ventana de propiedades de la visualización 2D. Esto se hace mediante el botón

situado en la hilera superior de botones. La ventana que aparece al pulsar el botón anterior se muestra a continuación (Figura 7):

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Figura 7 En lo que sigue se pasa a describir algunas de las características de visualización

que aparecen en la columna izquierda de la figura superior.

• Lighting: Permite mostrar u ocultar las zonas iluminadas por el Sol, de umbra, de penumbra y el punto subsolar para la fecha y hora seleccionada en la ventana

situada justo en la zona superior de la ventana principal del programa.

A continuación se van a describir los efectos que tienen sobre la visualización el marcar los diversos aspectos de esta ventana. - Sunlight: Esta opción permite ver en todo momento las zonas de la Tierra iluminadas por el Sol.

Si marcamos la casilla “fill” en la opción “Sunlight” (Figura 8)

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Figura 8

se observa el siguiente cambio en la ventana 2D (Figura 9):

Figura 9

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- Penumbra: Marca la frontera entre las zonas iluminadas y no iluminadas por el Sol, es decir, entre la noche y el día en la Tierra.

Si ahora deseleccionamos la opción anterior y marcamos “fill” en las

opción “Penumbra” la visualización 2D es la que se muestra a continuación, en la que se muestra, en azul claro, la línea divisoria entre el día y la noche (Figura 10).

Figura 10

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- Umbra: Sombrea en el color seleccionado la zona de la Tierra no iluminadas por el Sol. Para ver su efecto, debemos deseleccionar todas las opciones marcadas en la ventana “Lighting” y marcar “fill” en la opción “Umbra”. La ventana de visualización 2D obtenida se muestra a continuación (Figura 11):

Figura 11

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- Subsolar point: Al activar la opción “Show” subsolar point aparece en la ventana 2D marcado con una * el punto subsolar como se muestra en la siguiente figura (Figura 12):

Figura 12

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• Projection: Esta ventana permite cambiar el tipo de proyección utilizado para la visualización 2D.

Si cambiamos el tipo de proyección en “Projection Format” – “Type” a proyección de Mercator.

Figura 13

la ventana de gráficos 2D pasa a tener la apariencia que se muestra en la figura de más abajo (Figura 14):

Figura 14

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A continuación se muestran diversas pantallas de gráficos 2D junto con el tipo de proyección seleccionado.

- Proyección “Stereographic”.

Figura 15

- Proyección “Azimuthal Equidistant”.

Figura 16

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- Proyección “Mollweide”.

Figura 17

Además del tipo de proyección, podemos cambiar también el centro de dicha

proyección, para lo cual cambiamos el valor del centro en la ventana “Projection”.

Figura 18 Por último, vamos a comentar una utilidad de la ventana de gráficos 2D que permite calcular distancias sobre el mapa seleccionando un origen y un destino, haciendo clic con el botón izquierdo del ratón en el origen, arrastrando hasta el destino, donde soltamos el clic. Este icono está situado en la columna de comandos situada a la izquierda de la ventana principal del programa y tiene el siguiente aspecto:

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Una vez hemos usado el comando como hemos descrito anteriormente, la distancia entre estos dos puntos aparece en la parte inferior izquierda del programa.

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5. Ventana de visualización gráfica 3D.

En este apartado se describirá la ventana de gráficos 3D, cuyo aspecto puede verse en la figura siguiente (Figura 19):

Figura 19

Para mostrar esta visualización, debemos pinchar en el icono

que aparece justo debajo de la ventana principal del programa. STK permite cambiar las características de visualización, para lo cual debemos abrir la ventana de propiedades de la visualización 3D. Esto se hace, una vez estamos en la ventana de gráficos 3D, mediante el botón

situado en la hilera superior de botones. Notar que si tenemos abierta la ventana 2D, se abrirá la ventana de propiedades de los gráficos bidimensionales, lo mismo que si tenemos seleccionado un satélite ó ciudad, se abre el cuadro de propiedades del

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elemento seleccionado. La ventana que aparece al pulsar el botón anterior se muestra a continuación (Figura 20):

Figura 20

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Vamos a explicar ahora alguna de las funciones de la columna izquierda de la pantalla anterior, las cuales permiten añadir mucha información visual.

• Celestial: Pinchando en “Celestial” en la ventana de propiedades 3D, aparece la

ventana siguiente (Figura 21):

Figura 21

donde podemos seleccionar, por ejemplo, la opción “Show Umbra Cone”.

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• Vector: Si seleccionamos ahora “Vector” en la ventana de propiedades 3D

aparece la siguiente ventana, en la que vamos a añadir “Earth-Sun Vector” y el “Earth-Moon Vector”, lo que permite tener una información clara acerca de la sombra de la Tierra y permite situar la Luna respecto al Sol.

Figura 22

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Una vez modificados los apartados “Celestial” y “Vector”, la representación 3D queda como se muestra más abajo (Figura 23):

Figura 23

donde tenemos toda la información visual que hemos añadido en la ventana de propiedades “Properties Browser”.

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6. Añadir estaciones de Tierra.

El entorno STK permite fijar la posición de estaciones de Tierra, sitios de lanzamiento, e incluso vuestra propia ciudad. Todos estos elementos pueden ser creados por el usuario o cargados desde la base de datos del programa.

Crear elementos por el usuario.

Para crear estos elementos se recomienda seguir los siguientes pasos:

1. Se selecciona New del menú Insert para abrir el catálogo de objetos.

Figura 24

Aparecerá entonces una subventana, tal y como se muestra en la Figura 25 con los diferentes objetos que podemos insertar.

Figura 25

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2. Hacer clic sobre el objeto que se desee insertar, “Facility”, y seguidamente hacemos clic sobre la pestaña Insert que parece en la misma ventana en la parte inferior. Así, el icono del objeto elegido aparecerá en la columna izquierda de la pantalla, Object Browser.

Figura 26

3. Haciendo clic con el botón derecho del ratón sobre el objeto insertado (en este caso, Facility1), se despliega un cuadro de menú como el de la figura 4. En dicho cuadro de menú se selecciona Rename. Esta opción permite renombrar el objeto (Madrid, por ejemplo).

Figura 27

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4. Si, a continuación, se consultan las ventanas de gráficos 2D o 3D, se ve como el objeto insertado, Madrid, no aparece en su lugar geométrico, tal y como se aprecia en la Figura 28.

Figura 28

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5. Para situar Madrid en su lugar correspondiente, se selecciona su icono en la

ventana Object Browser, se hace clic en la pestaña , que parece en la pantalla principal de STK arriba en la parte central. Aparecerá entonces un cuadro de diálogo en la pantalla el cual permitirá introducir las propiedades de “Madrid” (Figura 29).

Figura 29

6. En el submenú Basic, Position, se introducen las coordenadas reales de “Madrid”.

7. En el espacio correspondiente a Type se puede elegir el sistema de referencia en el cual se introducirán las coordenadas. Por defecto aparecen coordenadas geodésicas.

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Figura 30

8. Según el sistema de referencia seleccionado anteriormente, pues se tendrán que introducir unos datos u otros, pero en cualquier caso no es más difícil que escribir en cada casilla el dato correspondiente, poniendo especial cuidado en las unidades de medida.

9. Una vez introducidos todos los datos se hace clic en Apply para aplicar los cambios y seguidamente en OK. Se cerrará la ventana de propiedades automáticamente.

Ahora Madrid aparecerá situado correctamente en las ventanas de gráficos.

Añadir elementos de la base de datos.

En lugar de introducir los datos manualmente, se pueden cargar de la base de datos del programa. A continuación, se detallan los pasos a seguir con un ejemplo.

1. Se selecciona Facility From Database del menú Insert.

Figura 31

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2. Aparecerá entonces un cuadro de diálogo tal y como se muestra en la Figura 32.

Figura 32

3. En dicho cuadro de diálogo se selecciona la opción Site Name, y en el espacio de la derecha se introduce el nombre de la “Facility” que se desea buscar. Para este ejemplo concreto se pretende cargar la estación Wallops en Virginia.

4. Seguidamente se hace clic en Perform Search. Se desplegará una subventana donde están recogidas todas las opciones de la base de datos que cumplen con el criterio de búsqueda anterior.

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Figura 33

5. En la subventana de la Figura 33 se selecciona la opción deseada y se comprueba que en el campo Creation Class aparezca Facility. Luego se hace clic en OK y automáticamente se cerrará la subventana.

6. Por último, se hace clic en la pestaña Close del cuadro de diálogo de figura 8.

Wallops aparecerá ahora en la columna izquierda en la ventana Objetct Browser, y en las ventanas de gráficos 2D y 3D tal y como se muestra en las siguientes figuras.

Figura 34

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Figura 35

Figura 36

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Añadir una ciudad.

Se detallan los pasos a seguir.

1. Se selecciona la opción City From Database del menú Insert.

Figura 37

2. Aparecerá entonces un cuadro de diálogo tal y como se muestra en la Figura 38.

Figura 38

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3. En dicho cuadro de diálogo se selecciona la opción City Name, y en el espacio de la derecha se introduce el nombre de la ciudad que se desea buscar. Para este ejemplo concreto se pretende cargar Sevilla.

4. Seguidamente se hace clic en Perform Search. Se desplegará una subventana donde están recogidas todas las opciones de la base de datos que cumplen con el criterio de búsqueda anterior.

Figura 39

5. En la subventana de la Figura 39 se selecciona la opción deseada y se comprueba que en el campo Creation Class aparezca Facility. Luego se hace clic en OK y automáticamente se cerrará la subventana.

6. Por último, se hace clic en la pestaña Close del cuadro de diálogo de Figura 39.

Sevilla aparecerá ahora en la columna izquierda en la ventana Objetct Browser, y en las ventanas de gráficos 2D y 3D tal y como se muestra en las siguientes figuras.

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Figura 40

Figura 41

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Figura 42

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7. Satélites.

STK permite insertar en nuestro escenario seis tipos diferentes de vehículos tales como satélites, vehículos de lanzamiento, misiles, aeronaves, barcos ó vehículos terrestres que se pueden usar para modelar misiones terrestres, marítimas ó espaciales.

A continuación vamos a describir cómo insertar un satélite. Para ello debemos seguir los pasos que se pasan a explicar:

7.1 Inserción de un satélite y definición de su órbita:

1. Pinchar el menú “Insert” “New” para abrir el “Object Catalog”.

Figura 43

2. Hacer doble clic sobre el icono del Satélite. Así, aparece un satélite nuevo en el “Object Browser” denominado “Satellite 1”

Figura 44

Además, automáticamente se abre la opción Orbit Wizard para la creación de órbitas. Orbit Wizard proporciona una forma fácil de definir diversas órbitas de satélites.

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Figura 45

*Nota: Si Orbit Wizard no aparece automáticamente, podemos abrirlo haciendo clic derecho sobre el satélite en el “Object Browser” “Satellite Tools” “Orbit Wizard”.

3. Seguir los pasos de Orbit Wizard introduciendo los parámetros de la órbita que tenga el satélite que estamos creando.

4. Una vez hemos dado todos los pasos con Orbit Wizard, el cuadro de diálogo se cierra y aparece el nuevo satélite en las ventanas de gráfico 2D y 3D.

5. Para cambiar el nombre del satélite, hacemos clic derecho sobre el satélite en “Object Browser” pinchando sobre “Rename” e introducimos el nombre del satélite.

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Figura 46

Aquí vamos a mostrar en la ventana de gráficos 2D un satélite creado, al cual hemos llamado SAT.

Figura 47

También se puede observar el satélite en la ventana de gráficos 3D, donde podemos observar, además, la trayectoria que sigue el satélite.

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Figura 48

Existe otra forma de definir órbitas sin usar Orbit Wizard, para lo cual cerramos esta opción cuando aparece y picamos con el botón derecho sobre el satélite en el “Object Browser”. Tras esto, seleccionamos “Properties Browser” como se muestra más abajo:

Figura 49

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Tras esto, aparece en la ventana del programa el siguiente cuadro, Figura 50,

Figura 50

donde podemos definir la órbita del satélite introduciendo parámetros como la excentricidad, el periodo, la inclinación, etc. y diversas opciones sobre su visualización tanto en la ventana de gráficos 2D como 3D.

7.2 Propiedades del satélite.

- Opción “Basic” “Orbit”. Seleccionamos esta opción en la columna izquierda de la figura anterior,

Figura 51

tras lo que aparece la siguiente ventana, en la que podemos modificar parámetros básicos de la órbita como el periodo, excentricidad, radio del apogeo, etc.

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Figura 52

7.2.1 Opción “Basic” “Orbit”.

Seleccionamos esta opción en la columna izquierda de la figura anterior,

Figura 53

tras lo que aparece la siguiente ventana, en la que podemos modificar parámetros básicos de la órbita como el periodo, excentricidad, radio del apogeo, etc.

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Figura 54 En la parte superior izquierda de la ventana anterior aparece el “Propagador”, que es el tipo de propagador numérico que utiliza STK para simular la órbita del satélite. Es interesante comentar que en un mismo escenario se pueden tener satélites propagados con distintos modelos de perturbación. Si desplegamos el menú “Propagator”, podemos observar todos los modelos de perturbación con los que se puede trabajar, lo que se aprecia en la figura siguiente:

Figura 55

Vamos a explicar a continuación el “Propagator” HPOP: Si seleccionamos HPOP (High Precision Orbit Propagator), observamos que aparecen tres botones en la zona más baja de la misma ventana (Figura 56):

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Figura 56 La opción “Force Model” permite elegir las perturbaciones que se van a incluir:

Figura 57

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Los efectos que se pueden incluir son:

- Central Body Gravity: Aquí se incluye el modelo gravitatorio terrestre. En “Maximum degree” se escribe hasta qué grado de armónico usar y en “Maximum order” hasta qué orden de armónico usar.

- Solar radiation pressure es la presión de radiación solar, con algunos de los

coeficientes que aparecen en el modelo.

- Third body gravity permite introducir las perturbaciones debidas a la atracción de otros cuerpos. Por defecto considera el Sol y la Luna.

- Drag: Es la resistencia atmosférica. Permite seleccionar el coeficiente Cd, el

modelo de atmósfera y el flujo solar.

7.2.2 Opción “2D Graphics” “Lighting”.

Mediante esta opción podemos estudiar los ECLIPSES de un satélite. Para ello, en la ventana “Lighting” marcamos las opciones “Umbra”, “Sunlight” y “Show penumbra/umbra boundary at vehicle atlitude”. Para el estudio de eclipses es conveniente también añadir el “Umbra cone”, lo que se hace en las propiedades de la ventana 3D.

Figura 58

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STK permite también crear INFORMES DE ECLIPSES para lo que debemos picar con el botón derecho en el satélite y seleccionar “Satellite Tools” “Report”. Una vez hecho esto aparece la siguiente ventana:

Figura 59 En la ventana anterior, en “Styles” elegimos “Eclipse times” y seleccionamos “Create”, tras lo que aparece el informe sobre los eclipses.

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Figura 60

Es interesante comentar que el informe distingue cuando el satélite está

totalmente eclipsado (penumbra) de cuando está en eclipse total (umbra). Análogamente, picando con el botón izquierdo sobre el satélite y seleccionando

“Satellite Tools” “Graphs” se puede obtener la información gráficamente. Para ello seleccionamos en “Styles” la información que queremos obtener y seleccionamos “Create” en la figura de abajo (Figura 61):

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Figura 61

7.2.3 Opción “Graphics” “Pass”.

Podemos también, en el “Properties Browser” del satélite, modificar el número de pasadas que queremos ver en la representación 2D y en la 3D, para lo cual seleccionamos “2D (ó 3D, según queramos) Graphics” “Pass” de la columna izquierda de la figura superior

Figura 62

tras lo que aparece la ventana, que se muestra más abajo para el caso 2D, en la que podemos modificar si queremos representar una, todas, ninguna ó un número determinado de pasadas del satélite.

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Figura 63

Como se observa en la columna de la izquierda en el cuadro que hay sobre estas líneas, se pueden modificar, además de las comentadas, muchas más características tanto básicas del satélite “Basic”, como del “2D Graphics” y “3D Graphics”.

7. 3 Animación del satélite:

o Animación general:

Para ver el movimiento real del satélite, usamos los botones descritos en el punto 3.

Podemos observar el movimiento en la ventana de gráficos 2D ó 3D, aumentar ó disminuir la velocidad de la animación, pausar la animación para la obtención de datos, etc.

o Diferentes vistas de la animación:

Podemos observar el movimiento del satélite desde distintos puntos de referencia. Para ellos pinchamos sobre el icono “View From/To”

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situado a la izquierda del gráfico 3D, apareciendo la siguiente pantalla:

Figura 64

En esta pantalla podemos seleccionar el elemento desde el que queremos observar “View From” y el que queremos observar en todo momento “View To”. Por ejemplo, podemos seleccionar el satélite en “View From” y el Sol en “View To”, podremos observar en todo momento el Sol como si fuésemos en el satélite.

Para volver a la vista por defecto, pinchamos sobre el icono “Home View”

situado junto al icono “View From/To”.

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7.4. Cobertura de un satélite.

La cobertura de los satélites se determina añadiéndoles sensores. Dichos sensores pueden ser añadidos de diferentes formas, las cuales se detallan a continuación paso a paso.

1. En primer lugar, se debe crear un satélite previamente. SAT, tal y como se ha explicado en apartados anteriores.

2. En la subventana Object Browser, se selecciona SAT (satélite al que se desea insertar un sensor), tal y como aparece en la Figura 65

Figura 65

y seguidamente se pica en la pestaña Insert New y del cuadro de diálogo que aparecerá, Object Catalog, (Figura 66) se selecciona Sensor.

Figura 66

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Dicho sensor aparecerá en la ventana de la izquierda, Object Browser, tal y como se ve en la siguiente Figura 67

Figura 67

Una vez creado el sensor, es conveniente comentar sus propiedades más básicas, entre la ellas la cobertura del satélite.

3. Para acceder a la ventana de propiedades de dicho sensor basta con hacer clic con el botón derecho sobre el nombre de éste en la ventana Object Browser. Aparecerá entonces la ventana de la Figura 68, de la cual se selecciona Properties Browser.

Figura 68

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4. A continuación, aparece el cuadro de diálogo de propiedades del sensor (Figura 69).

Figura 69

5. En dicho cuadro de propiedades del sensor, en Basic Definition está la propiedad más básica que es el ancho del haz del cono que determina la cobertura instrumental del sensor en cada momento.

6. Por otro lado, dentro de 2-D Graphics Attributes seleccionando Fill sombrea la proyección del sensor.

NOTA: Si se fija el ancho del sensor a 90 grados, se obtiene la cobertura geográfica ya que en tal caso el sensor verá "todo lo que se pueda ver" desde el satélite. Para valores menores, la cobertura instrumental podría coincidir con la geográfica (sobre todo si son valores altos) pero llegará un momento en el que ya no coincidirá y se irá reduciendo. Este efecto se aprecia también en la ventana 3-D, donde se muestra el cono de cobertura del sensor con el ángulo que se le haya dado.

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7.5. Tiempo de vida.

STK permite calcular el tiempo de vida estimado de un satélite empleando modelos de perturbaciones de cierta sofisticación.

Para estimar el tiempo de vida, pinchamos en el satélite con el botón derecho y seleccionamos “Satellite tools” “Lifetime”.

Figura 70

En la ventana que aparece se pueden fijar varios parámetros.

Figura 71

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Una vez fijados los parámetros del satélite, si se pulsa “Compute” se obtiene el tiempo de vida.

Figura 72

Si se pulsa “Graph” una vez pulsado “Compute” se muestra un gráfico con la evolución de algunos elementos orbitales antes de la caída orbital:

Figura 73

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Si se pulsa “Report”, tenemos cómo cambian los elementos conforme pasa el tiempo:

Figura 74

7.6. Informes de visibilidad.

Los informes de visibilidad permiten estudiar el tiempo que un satélite es visible desde un determinado lugar.

Para la explicación de estos informes, se va a hacer un ejemplo con la ciudad de Sevilla, cuya inserción en el escenario (creado con un tiempo de simulación de un día (desde el 1 de diciembre de 2008 a las 12 UT hasta el 2 de diciembre de 2008 a la misma hora)), se hace mediante la base de datos del programa y con un satélite Molniya, creado con Orbit Wizard con los valores de parámetros que aparecen por defecto.

Para el estudio del tiempo de visibilidad, pinchamos con el botón derecho sobre

la ciudad de Sevilla y seleccionamos “Facility tools” “Acces”

Figura 75

57

apareciendo la siguiente pantalla (Figura 76):

Figura 76

Seleccionamos el satélite que queremos estudiar y pulsamos “Compute”, tras lo

que pulsamos sobre “Access” y “AER” dentro de “Reports”.

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Figura 77 Aparecen dos informes, el primero de los cuales nos da los tiempos en los que el

satélite es visible:

Figura 78

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El informe “AER” nos da el Azimut, elevación y distancia en función del tiempo.

Figura 79

En “Access” también se pueden sacar gráficas de visibilidad, en muchas

ocasiones más claras que los informes. Para ello seleccionamos “Access” y “AER” dentro de “Graphs”:

Figura 80

60

Aparecen los gráficos “Access”:

Figura 81

y “AER”:

Figura 82

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cuya información es la misma que la de los informes correspondientes pero mostrados gráficamente. Otro gráfico importante es el de “Elevation angle”, que es la función de visibilidad. Se puede conseguir pulsando en “Access” “Graphs” “Custom” y seleccionando “Elevation Angle”.

Figura 83

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Figura 84

El gráfico obtenido para “Elevation Angle” es el siguiente:

Figura 85

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Finalmente todos estos diagramas se pueden hacer dinámicos seleccionando “Dynamic” ó “Strip Chart” en “Displays”:

Figura 86

Obsérvese que cuando se realiza este cálculo, en el mapa se marcan los momentos de visibilidad: En las ventanas 2D y 3D aparecen respectivamente en las trazas y en las órbitas las franjas de visibilidad, además de unir al satélite con la base mediante una línea cuando es visible.

Para eliminar estas marcas, si son molestas, hay que seleccionar en el menú

“Access” “Remove all”.

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Figura 87

Para obtener unos valores más realistas, hay que tener en cuenta los sensores de las estaciones y el entorno geográfico, lo que da una condición de visibilidad más compleja. Para visualizar esta propiedad, es necesario añadir sensores con un determinado ancho de haz a las estaciones.

Podemos repetir la creación de gráficos, informes de visibilidad, etc. de un satélite visto en vez de desde la ciudad, de un sensor situado en la misma. Para ello, pinchamos con el botón derecho sobre el sensor situado en Sevilla y seleccionamos “Facility tools” “Acces”. Para la obtención de los informes y gráficos, se actúa análogamente a cómo lo hacíamos para obtener la visibilidad de un satélite desde una ciudad. Obsérvese que si un sensor tiene un ancho de x grados, entonces un satélite será visible si y sólo si su elevación es mayor o igual de 90-x.

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7.7. Constelaciones.

En este apartado se explicará con más o menos detalle como crear constelaciones de satélites. A continuación, se describirán los pasos a seguir para crear constelaciones de satélites geoestacionarios, satélites con órbitas tipo Molniya y, por último, cómo crear constelaciones Walker.

Para crear una constelación, al igual que pasaba para el caso de los satélites, se puede tomar directamente de la base de datos del programa (se inserta así, una constelación de satélites real) o se diseña una nueva constelación por el usuario. Ambos procedimientos se explican aquí.

Para insertar una constelación desde la base de datos:

1. Se selecciona Insert de la barra de herramientas de menú, entonces aparecerá la ventana que se muestra en la Figura 88. En dicha ventana, se selecciona Satellite from Database…

Figura 88

2. Seguidamente, se abrirá un cuadro de diálogo, Satellite Database (Figura 89).

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Figura 89

3. En dicho cuadro de diálogo aparecen diferentes criterios de búsqueda. En este ejemplo concreto, se selecciona Oficial Name, y en el cuadro de texto de la derecha se escribe el nombre oficial de la constelación de satélites que se está buscando, INMARSAT 3-F (Es una constelación real de satélites geoestacionarios). Seguidamente se hace clic en Perform Search…

4. Así, STK muestra en pantalla una ventana con todos y cada uno de los satélites que cumplen el criterio de búsqueda impuesto anteriormente (Figura 90). En dicha ventana se seleccionan aquellos satélites que formarán parte de la constelación y, por último se hace clic en OK.

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Figura 90

5. Ahora, en la ventana de la izquierda, Object Browser, aparecerán todos los satélites seleccionados, tal y como se muestra en la siguiente figura.

Figura 91

6. Si además se desea controlar la cobertura de esta constelación, pues será necesario introducir sensores (ver apartado 7.4) en cada uno de los satélites de la constelación (es posible copiar y pegar).

7. Por último, en las ventanas 2D y 3D, se puede observar la cobertura global de la constelación.

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Para diseñar una nueva constelación:

Como en el apartado anterior ya se creó una constelación de satélites geoestacionarios, ahora se va a crear una Molniya.

1. En primer lugar se inserta un satélite (ver apartado 7.1). 2. A continuación, se insertan tantos satélites como se deseen con las

características necesarias para que cumplan con las condiciones de la práctica Constelaciones Walker: A continuación, se detallan los pasos a seguir para crear una constelación tipo walker:

1. En primer lugar se crea un satélite con el nombre Walker, cancelando el asistente (wizard). Se crea un satélite con una inclinación de 45º, circular y ha 500km de altitud, los demás valores por defecto.

2. Una vez creado dicho satélite, se pulsa con el botón derecho sobre el nombre del

satélite en la ventana Object Browser. Aparecerá entonces en el cuadro de diálogo de la Figura 92.

Figura 92

3. Poniendo el cursor del ratón sobre Satellite Tools, se despliega una nueva ventana, Figura 93. Aquí se selecciona la opción Walker.

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Figura 93

4. Aparecerá entonces el cuadro de diálogo de la Figura 94. En dicho cuadro de diálogo se selecciona, por ejemplo, 3 planos y 5 satélites por plano. Dejando las demás opciones por defecto

Figura 94

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5. Se crea entonces una constelación de 15 satélites, tal y como aparece en la ventana correspondiente Object Browser, Figura 95.

Figura 95

Nota: Observar que el satélite Walker creado inicialmente se ha suplicado, Walker11, por lo que se puede suprimir uno de los dos. 6. Se puede ahora calcular la cobertura, por ejemplo, de Sevilla, mediante esta

constelación. Para ello, pulsar con el botón derecho del ratón sobre el nombre, Sevilla, en la ventana Object Browser. Aparecerán entonces las ventanas de la figura siguiente, donde se selecciona la opción Coverage.

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Figura 96

7. Aparecerá entonces un cuadro de diálogo como el de la Figura 97. Se elige como Assets todos los satélites Walker creados. Se pulsa Compute. En Reports y en Graphs se puede ver la cobertura.

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Figura 97

8. También se puede definir una figura de mérito (FOM), función que puede

depender de varios parámetros. Dicha función permitirá calcular la calidad de la cobertura. Por defecto está definida como simple coverage, y toma el valor 1 si hay al menos un satélite visible desde Sevilla, y 0 si no hay ningún satélite visible. En este caso, observar los gráficos e informes para FOM.

9. Del mismo modo, se puede cambiar la figura mérito a Tiempo de cobertura (en

porcentaje). Con esto, nos proporciona el porcentaje de tiempo que Sevilla está cubierta. O definir la FOM como N asset coverage que da el número de satélites que coinciden en un momento dado.

10. Por último, otro dato de interés dentro del menú coverage se puede encontrar en

Graphs Custom Probability of coverage. Esto da la probabilidad de que pasado un cierto tiempo tengamos o no cobertura. Cuando dicha probabilidad llega al 100% ya se sabe que pasado ese tiempo se tiene garantía total de estar cubierto.