La primera representación ficticia conocida de un satélite artificial lanzado a una órbita alrededor de la Tierra aparece en un cuento de Edward Everett Hale, The Brick Moon („la luna de ladrillos‟).
El cuento, publicado por entregas en Atlantic Monthly, se inició en 1869. El objeto del título se trataba de una ayuda para la navegación pero que por accidente fue lanzado con personas en su interior.
La idea reaparece en Los quinientos millones de la Begún (1879) de Julio Verne.
En este libro, sin embargo, se trata de un resultado inintencionado del villano al construir una pieza de artillería gigante para destruir a sus enemigos, pero le imprime al proyectil una velocidad superior a la pretendida, lo que lo deja en órbita como un satélite artificial.
En 1903, el ruso Konstantín Tsiolkovski publicó La exploración del espacio cósmico por medio de los motores de reacción, que es el primer tratado académico sobre el uso de cohetes para lanzar naves espaciales.
Calculó que la velocidad orbital requerida para una órbita mínima alrededor de la Tierra es aproximadamente 8 km/s y que se necesitaría un cohete de múltiples etapas que utilizase oxígeno líquido e hidrógeno líquido como combustible.
Durante su vida, publicó más de 500 obras relacionadas con el viaje espacial, propulsores de múltiples etapas, estaciones espaciales, escotillas para salir de una nave en el espacio y un sistema biológico cerrado para proporcionar comida y oxígeno a las colonias espaciales.
También profundizó en las teorías sobre máquinas voladoras más pesadas que el aire, trabajando de forma independiente en mucho de los cálculos que realizaban los hermanos Wright en ese momento.
En 1928, Herman Potočnik publicó su único libro, Das Problem der Befahrung des Weltraums - der Raketen-motor (El problema del viaje espacial - el motor de cohete), un plan para progresar hacia el espacio y mantener presencia humana permanente.
Potočnik diseñó una estación espacial y calculó su órbita geoestacionaria.
También describió el uso de naves orbitales para observaciones pacíficas y militares y como se podrían utilizar las condiciones del espacio para realizar experimentos científicos.
El libro describía satélites geoestacionarios y discutía sobre la comunicación entre ellos y la tierra utilizando la radio pero no sobre la idea de utilizarlos para comunicación en masa y como estaciones de telecomunicaciones.
En 1945, el escritor británico de ciencia ficción Arthur C. Clarke concibió la posibilidad para una serie de satélites de comunicaciones en su artículo en Wireless World Versión facsímil del artículo Extra terrestrial relays por Arthur C. Clarke.
Clarke examinó la logística de un lanzamiento de satélite, las posibles órbitas y otros aspectos para la creación de una red de satélites, señalando los beneficios de la comunicación global de alta velocidad.
También sugirió que tres satélites geoestacionarios proporcionarían la cobertura completa del planeta.
Satélite ERS
El cuento, publicado por entregas en Atlantic Monthly, se inició en 1869. El objeto del título se trataba de una ayuda para la navegación pero que por accidente fue lanzado con personas en su interior.
La idea reaparece en Los quinientos millones de la Begún (1879) de Julio Verne.
En este libro, sin embargo, se trata de un resultado inintencionado del villano al construir una pieza de artillería gigante para destruir a sus enemigos, pero le imprime al proyectil una velocidad superior a la pretendida, lo que lo deja en órbita como un satélite artificial.
En 1903, el ruso Konstantín Tsiolkovski publicó La exploración del espacio cósmico por medio de los motores de reacción, que es el primer tratado académico sobre el uso de cohetes para lanzar naves espaciales.
Calculó que la velocidad orbital requerida para una órbita mínima alrededor de la Tierra es aproximadamente 8 km/s y que se necesitaría un cohete de múltiples etapas que utilizase oxígeno líquido e hidrógeno líquido como combustible.
Durante su vida, publicó más de 500 obras relacionadas con el viaje espacial, propulsores de múltiples etapas, estaciones espaciales, escotillas para salir de una nave en el espacio y un sistema biológico cerrado para proporcionar comida y oxígeno a las colonias espaciales.
También profundizó en las teorías sobre máquinas voladoras más pesadas que el aire, trabajando de forma independiente en mucho de los cálculos que realizaban los hermanos Wright en ese momento.
En 1928, Herman Potočnik publicó su único libro, Das Problem der Befahrung des Weltraums - der Raketen-motor (El problema del viaje espacial - el motor de cohete), un plan para progresar hacia el espacio y mantener presencia humana permanente.
Potočnik diseñó una estación espacial y calculó su órbita geoestacionaria.
También describió el uso de naves orbitales para observaciones pacíficas y militares y como se podrían utilizar las condiciones del espacio para realizar experimentos científicos.
El libro describía satélites geoestacionarios y discutía sobre la comunicación entre ellos y la tierra utilizando la radio pero no sobre la idea de utilizarlos para comunicación en masa y como estaciones de telecomunicaciones.
En 1945, el escritor británico de ciencia ficción Arthur C. Clarke concibió la posibilidad para una serie de satélites de comunicaciones en su artículo en Wireless World Versión facsímil del artículo Extra terrestrial relays por Arthur C. Clarke.
Clarke examinó la logística de un lanzamiento de satélite, las posibles órbitas y otros aspectos para la creación de una red de satélites, señalando los beneficios de la comunicación global de alta velocidad.
También sugirió que tres satélites geoestacionarios proporcionarían la cobertura completa del planeta.
Los satélites artificiales
Satélite ERS
Los satélites artificiales nacieron durante la guerra fría, entre los Estados Unidos y La Unión Soviética, que pretendían ambos llegar a la luna y a su vez lanzar un satélite a la órbita espacial.
En mayo de 1946, el Proyecto RAND presentó el informe Preliminary Design of an Experimental World-Circling Spaceship (Diseño preliminar de una nave espacial experimental en órbita), en el cual se decía que «Un vehículo satélite con instrumentación apropiada puede ser una de las herramientas científicas más poderosas del siglo XX.
La realización de una nave satélite produciría una repercusión comparable con la explosión de la bomba atómica...».
La era espacial comenzó en 1946, cuando los científicos comenzaron a utilizar los cohetes capturados V-2 alemanes para realizar mediciones de la atmósfera.
Antes de ese momento, los científicos utilizaban globos que llegaban a los 30 km de altitud y ondas de radio para estudiar la ionosfera. Desde 1946 a 1952 se utilizó los cohetes V-2 y Aerobee para la investigación de la parte superior de la atmósfera, lo que permitía realizar mediciones de la presión, densidad y temperatura hasta una altitud de 200 km.
Estados Unidos había considerado lanzar satélites orbitales desde 1945 bajo la Oficina de Aeronáutica de la Armada.
El Proyecto RAND de la Fuerza Aérea presentó su informe pero no se creía que el satélite fuese una potencial arma militar, sino más bien una herramienta científica, política y de propaganda.
En 1954, el Secretario de Defensa afirmó: «No conozco ningún programa estadounidense de satélites».
Tras la presión de la Sociedad Americana del Cohete (ARS), la Fundación Nacional de la Ciencia (NSF) y el Año Geofísico Internacional, el interés militar aumentó y a comienzos de 1955 la Fuerza Aérea y la Armada estaban trabajando en el Proyecto Orbiter, que evolucionaría para utilizar un cohete Júpiter-C en el lanzamiento de un satélite denominado Explorer 1 el 31 de enero de 1958.
El 29 de julio de 1955, la Casa Blanca anunció que los Estados Unidos intentarían lanzar satélites a partir de la primavera de 1958. Esto se convirtió en el Proyecto Vanguard.
El 31 de julio, los soviéticos anunciaron que tenían intención de lanzar un satélite en el otoño de 1957.
En mayo de 1946, el Proyecto RAND presentó el informe Preliminary Design of an Experimental World-Circling Spaceship (Diseño preliminar de una nave espacial experimental en órbita), en el cual se decía que «Un vehículo satélite con instrumentación apropiada puede ser una de las herramientas científicas más poderosas del siglo XX.
La realización de una nave satélite produciría una repercusión comparable con la explosión de la bomba atómica...».
La era espacial comenzó en 1946, cuando los científicos comenzaron a utilizar los cohetes capturados V-2 alemanes para realizar mediciones de la atmósfera.
Antes de ese momento, los científicos utilizaban globos que llegaban a los 30 km de altitud y ondas de radio para estudiar la ionosfera. Desde 1946 a 1952 se utilizó los cohetes V-2 y Aerobee para la investigación de la parte superior de la atmósfera, lo que permitía realizar mediciones de la presión, densidad y temperatura hasta una altitud de 200 km.
Estados Unidos había considerado lanzar satélites orbitales desde 1945 bajo la Oficina de Aeronáutica de la Armada.
El Proyecto RAND de la Fuerza Aérea presentó su informe pero no se creía que el satélite fuese una potencial arma militar, sino más bien una herramienta científica, política y de propaganda.
En 1954, el Secretario de Defensa afirmó: «No conozco ningún programa estadounidense de satélites».
Tras la presión de la Sociedad Americana del Cohete (ARS), la Fundación Nacional de la Ciencia (NSF) y el Año Geofísico Internacional, el interés militar aumentó y a comienzos de 1955 la Fuerza Aérea y la Armada estaban trabajando en el Proyecto Orbiter, que evolucionaría para utilizar un cohete Júpiter-C en el lanzamiento de un satélite denominado Explorer 1 el 31 de enero de 1958.
El 29 de julio de 1955, la Casa Blanca anunció que los Estados Unidos intentarían lanzar satélites a partir de la primavera de 1958. Esto se convirtió en el Proyecto Vanguard.
El 31 de julio, los soviéticos anunciaron que tenían intención de lanzar un satélite en el otoño de 1957.
Los Rusos y su Legado que cambio al mundo
Satélite ruso Sputnik 1.
Satélite ruso Sputnik 1.
La Unión Soviética, desde el Cosmódromo de Baikonur, lanzó el primer satélite artificial de la humanidad, el día 4 de octubre de 1957; marcando con ello un antes y después de la carrera espacial, logrando que la Unión Soviética, liderada por Rusia, se adelantara a Estados Unidos en dicha carrera.
Este programa fue llamado Sputnik, el cual al momento de colocarse exitosamente en órbita, emitió unas señales radiales en forma de pitidos, demostrando el éxito alcanzado por los científicos soviéticos. Este programa fue seguido por otros logros rusos, como los programas Sputnik 2 y 3. Cabe señalar que en el Sputnik 2, la Unión Soviética logró colocar en órbita el primer animal en la historia, la perra llamada Laika.
Con el Sputnik, la Unión Soviética, sin querer, provocó una sicosis colectiva en los Estados Unidos, debido al temor provocado en la población estadounidense ante el gran adelanto tecnológico desarrollado por los soviéticos.
En 1960 se lanzó el primer satélite de comunicaciones: el Echo I era un satélite pasivo que no estaba equipado con un sistema bidireccional sino que funcionaba como un reflector.
En 1962 se lanzó el primer satélite de comunicaciones activos, el Telstar I, creando el primer enlace televisivo internacional.
La SSN (Red de Vigilancia Espacial) ha estado rastreando los objetos espaciales desde 1957, tras el lanzamiento del Sputnik I. Desde entonces, la SSN ha registrado más de 26.000 objetos orbitando sobre la Tierra y mantiene su rastreo sobre unos 8.000 objetos de fabricación humana.
El resto entran de nuevo en la atmósfera donde se desintegran o si resisten, impactan con la Tierra.
Los objetos pueden pesar desde varias toneladas, como etapas de cohetes, hasta sólo unos kilogramos.
Aproximadamente el 7% de los objetos espaciales (unos 560 satélites) están en funcionamiento, mientras que el resto son chatarra espacial.
Tipos de satélites artificiales.
Se pueden clasificar los satélites artificiales utilizando dos de sus características: su misión y su órbita.
Satélites (por tipo de misión) Armas anti satélite, también denominados como satélites asesinos, son satélites diseñados para destruir satélites enemigos, otras armas orbitales y objetivos.
Algunos están armados con proyectiles cinéticos, mientras que otros usan armas de energía o partículas para destruir satélites, misiles balísticos o MIRV.
Satélites astronómicos, son satélites utilizados para la observación de planetas, galaxias y otros objetos astronómicos.
Biosatélites, diseñados para llevar organismos vivos, generalmente con propósitos de experimentos científicos.
Satélites de comunicaciones, son los empleados para realizar telecomunicación. Suelen utilizar órbitas geosíncronas, órbitas de Molniya u órbitas bajas terrestres.
Satélites miniaturizados, también denominados como minisatélites, microsatélites, nanosatélites o picosatélites, son característicos por sus dimensiones y pesos reducidos.
Satélites de navegación, utilizan señales para conocer la posición exacta del receptor en la tierra.
Satélites de reconocimiento, denominados popularmente como satélites espías, son satélites de observación o comunicaciones utilizados por militares u organizaciones de inteligencia. La mayoría de los gobiernos mantienen la información de sus satélites como secreta.
Satélites de observación terrestre, son utilizados para la observación del medio ambiente, meteorología, cartografía sin fines militares.
Satélites de energía solar, son una propuesta para satélites en órbita excéntrica que envíen la energía solar recogida hasta antenas en la Tierra como una fuente de alimentación.
Estaciones espaciales, son estructuras diseñadas para que los seres humanos puedan vivir en el espacio exterior.
Una estación espacial se distingue de otras naves espaciales tripuladas en que no dispone de propulsión o capacidad de aterrizar, utilizando otros vehículos como transporte hacia y desde la estación.
Satélites meteorológicos, son satélites utilizados principalmente para registrar el tiempo atmosférico y el clima de la Tierra.
Es posible clasificarlos por tipos de órbitas satelitales GEO Órbita Geoestacionaria, esto significa que rota igual que la tierra a una altura de 36,000 km sobre el ecuador, por lo tanto tiene un periodo orbital de 24 horas y muestra un retardo entre 700 y 800 milisegundo, este tipo de satélites son utilizados para brindar servicios de voz, datos e Internet a empresas privadas y de gobiernos, está enfocada a localidades donde no llegan otro tipo de tecnologías y con el objetivo de cubrir necesidades de comunicación, es empleado en escuelas públicas y negocios rurales.
MEO Es de órbita mediana rota de 10.000 a 20.000 km y tiene un periodo orbital de 10 a 14 horas, este es utilizado por empresas celulares con la llamada tecnología GPS.
LEO Son satélites de órbita baja están a una altura de 700 a 1400 km y tienen un periodo orbital de 80 a 150 minutos.
Clasificación por centro
Órbita galactocéntrica:
órbita alrededor del centro de una galaxia. El Sol terrestre sigue éste tipo de órbita alrededor del centro galáctico de la Vía Láctea.
Órbita heliocéntrica:
una órbita alrededor del Sol. En el Sistema Solar, los planetas, cometas y asteroides siguen esa órbita, además de satélites artificiales y basura espacial.
Órbita geocéntrica:
una órbita alrededor de la Tierra. Existen aproximadamente 2.465 satélites artificiales orbitando alrededor de la Tierra.
Órbita areocéntrica:
una órbita alrededor de Marte.
Clasificación por altitud
Órbita baja terrestre (LEO):
una órbita geocéntrica a una altitud de 0 a 2.000 km.
Órbita media terrestre (MEO):
una órbita geocéntrica con una altitud entre 2.000 km y hasta el límite de la órbita geosíncrona de 35.786 km. También se la conoce como órbita circular intermedia.
Órbita alta terrestre (HEO):
una órbita geocéntrica por encima de la órbita geosíncrona de 35.786 km; también conocida como órbita muy excéntrica u órbita muy elíptica.
Clasificación por inclinación.
Órbita inclinada:
una órbita cuya inclinación orbital no es cero.
Órbita polar:
una órbita que pasa por encima de los polos del planeta. Por tanto, tiene una inclinación de 90º o aproximada.
Órbita polar heliosíncrona:
una órbita casi polar que pasa por el ecuador terrestre a la misma hora local en cada pasada.
Clasificación por excentricidad.
Órbita circular:
una órbita cuya excentricidad es cero y su trayectoria es un círculo.
Órbita de transferencia de Hohmann:
una maniobra orbital que traslada a una nave desde una órbita circular a otra.
Órbita elíptica:
una órbita cuya excentricidad es mayor que cero pero menor que uno y su trayectoria tiene forma de elipse.
Órbita de transferencia geosíncrona:
una órbita elíptica cuyo perigeo es la altitud de una órbita baja terrestre y su apogeo es la de una órbita geosíncrona.
Órbita de transferencia geoestacionaria:
una órbita elíptica cuyo perigeo es la altitud de una órbita baja terrestre y su apogeo es la de una órbita geoestacionaria.
Órbita de Molniya:
una órbita muy excéntrica con una inclinación de 63,4º y un período orbital igual a la mitad de un día sideral (unas doce horas).
Órbita tundra:
una órbita muy excéntrica con una inclinación de 63,4º y un período orbital igual a un día sideral (unas 24 horas).
Órbita hiperbólica:
una órbita cuya excentricidad es mayor que uno. En tales órbitas, la nave escapa de la atracción gravitacional y continua su vuelo indefinidamente.
Órbita parabólica:
una órbita cuya excentricidad es igual a uno. En estas órbitas, la velocidad es igual a la velocidad de escape.
Órbita de escape:
una órbita parabólica de velocidad alta donde el objeto se aleja del planeta.
Órbita de captura:
una órbita parabólica de velocidad alta donde el objeto se acerca del planeta.
Clasificación por sincronía.
Órbita síncrona:
una órbita donde el satélite tiene un periodo orbital igual al periodo de rotación del objeto principal y en la misma dirección. Desde el suelo, un satélite trazaría una analema en el cielo.
Órbita semisíncrona:
una órbita a una altitud de 12.544 km aproximadamente y un periodo orbital de unas 12 horas.
Órbita geoestacionaria:
una órbita geosíncrona con inclinación cero. Para un observador en el suelo, el satélite parecería un punto fijo en el cielo.
Órbita cementerio:
una órbita a unos cientos de kilómetros por encima de la geosíncrona donde se trasladan los satélites cuando acaba su vida útil.
Órbita areosíncrona:
una órbita síncrona alrededor del planeta Marte con un periodo orbital igual al día sideral de Marte, 24,6229 horas.
Órbita areoestacionaria:
una órbita areosíncrona circular sobre el plano ecuatorial a unos 17.000 km de altitud. Similar a la órbita geoestacionaria pero en Marte.
Órbita heliosíncrona:
una órbita heliocéntrica sobre el Sol donde el periodo orbital del satélite es igual al periodo de rotación del Sol. Se sitúa a aproximadamente 0,1628 UA.
Otras órbitas.
Órbita de herradura:
una órbita en la que un observador parecer ver que órbita sobre un planeta pero en realidad coorbita con el planeta. Un ejemplo es el asteroide (3753) Cruithne.
Punto de Lagrange:
los satélites también pueden orbitar sobre estas posiciones.
Los satélites artificiales también pueden ser catalogados o agrupados según el peso o masa de los mismos.
Grandes satélites:
cuyo peso sea mayor a 1000 kg
Satélites medianos:
cuyo peso sea entre 500 y 1000 kg
Mini satélites:
cuyo peso sea entre 100 y 500 kg
Micro satélites:
cuyo peso sea entre 10 y 100 kg
Nano satélites:
cuyo peso sea entre 1 y 10 kg
Pico satélite: c
uyo peso sea entre 0,1 y 1 kg
Femto satélite:
cuyo peso sea menor a 100 g
Un satélite puede definirse como un repetidor radioeléctrico ubicado en el espacio, que recibe señales generadas en la tierra, las amplifica y las vuelve a enviar a la tierra, ya sea al mismo punto donde se origino la señal u otro punto distinto.
Una red satelital consiste de un transponder (dispositivo receptor-transmisor), una estación basada en tierra que controlar su funcionamiento y una red de usuario, de las estaciones terrestres, que proporciona las facilidades para transmisión y recepción del tráfico de comunicaciones, a través del sistema de satélite.
Las transmisiones son realizadas a altas velocidades en Giga Hertz.
Son muy costosas, por lo que su uso se ve limitado a grandes empresas y países.
Rompen las distancias y el tiempo.
Transponders:
Es un dispositivo que realiza la función de recepción y transmisión. Las señales recibidas son amplificadas antes de ser retransmitidas a la tierra. Para evitar interferencias les cambia la frecuencia.
Estaciones terrenas:
Las estaciones terrenas controlan la recepción con el satélite y desde el satélite, regula la interconexión entre terminales, administra los canales de salida, codifica los datos y controla la velocidad de transferencia.
Consta de 3 componentes:
Estación receptora:
Recibe toda la información generada en la estación transmisora y retransmitida por el satélite.
Antena:
Debe captar la radiación del satélite y concentrarla en un foco donde esta ubicado el alimentador. Una antena de calidad debe ignorar las interferencias y los ruidos en la mayor medida posible. Estos satélites están equipados con antenas receptoras y con antenas transmisoras. Por medio de ajustes en los patrones de radiación de las antenas pueden generarse cubrimientos globales, cubrimiento a solo un país (satélites domésticos), o conmutar entre una gran variedad de direcciones.
Estación emisora:
Esta compuesta por el transmisor y la antena de emisión. La potencia emitida es alta para que la señal del satélite sea buena. Esta señal debe ser captada por la antena receptora. Para cubrir el trayecto ascendente envía la información al satélite con la modulación y portadora adecuada.
Como medio de transmisión físico se utilizan medios no guiados, principalmente el aire. Se utilizan señales de microondas para la transmisión por satélite, estas son unidireccionales, sensibles a la atenuación producida por la lluvia, pueden ser de baja o de alta frecuencia y se ubican en el orden de los 100 MHz hasta los 10 GHz.
Las transmisiones de satélite se clasifican como bus o carga útil. La de bus incluye mecanismos de control que apoyan la operación de carga útil.
La de carga útil es la información del usuario que será transportada a través del sistema.
En el caso de radiodifusión directa de televisión vía satélite el servicio que se da es de tipo unidireccional por lo que normalmente se requiere una estación transmisora única, que emite los programas hacia el satélite, y varias estaciones terrenas de recepción solamente, que toman las señales provenientes del satélite.
Existen otros tipos de servicios que son bidireccionales donde las estaciones terrenas son de transmisión y de recepción.
Uno de los requisitos más importantes del sistema es conseguir que las estaciones sean lo más económicas posibles para que puedan ser accesibles a un gran número de usuarios, lo que se consigue utilizando antenas de diámetro chico y transmisores de baja potencia.
Sin embargo hay que destacar que es la economía de escala (en aquellas aplicaciones que lo permiten) el factor determinante para la reducción de los costos.
Esencialmente, un sistema satelital consiste de tres secciones básicas:
una subida,
un transponder satelital
y una bajada.
- Modelo de subida.
El principal componente dentro de la sección de subida, de un sistema satelital, es el transmisor de la estación terrena.
Un típico transmisor de la estación terrena consiste de un modulador de IF, un convertidor de microondas de IF a RF, un amplificador de alta potencia (HPA) y algún medio para limitar la banda del espectro de salida (un filtro pasa-banda de salida).
El modulador de IF convierte las señales de banda base de entrada a una frecuencia intermedia modulada de FM, en PSK o en QAM.
El convertidor (mezclador y filtro pasa-banda) convierte la IF a una frecuencia de portadora de RF apropiada.
El HPA proporciona una sensibilidad de entrada adecuada y potencia de salida para propagar la señal al transponder del satélite.
Los HPA comúnmente usados son klystons y tubos de onda progresiva.
Este programa fue llamado Sputnik, el cual al momento de colocarse exitosamente en órbita, emitió unas señales radiales en forma de pitidos, demostrando el éxito alcanzado por los científicos soviéticos. Este programa fue seguido por otros logros rusos, como los programas Sputnik 2 y 3. Cabe señalar que en el Sputnik 2, la Unión Soviética logró colocar en órbita el primer animal en la historia, la perra llamada Laika.
Con el Sputnik, la Unión Soviética, sin querer, provocó una sicosis colectiva en los Estados Unidos, debido al temor provocado en la población estadounidense ante el gran adelanto tecnológico desarrollado por los soviéticos.
En 1960 se lanzó el primer satélite de comunicaciones: el Echo I era un satélite pasivo que no estaba equipado con un sistema bidireccional sino que funcionaba como un reflector.
En 1962 se lanzó el primer satélite de comunicaciones activos, el Telstar I, creando el primer enlace televisivo internacional.
La SSN (Red de Vigilancia Espacial) ha estado rastreando los objetos espaciales desde 1957, tras el lanzamiento del Sputnik I. Desde entonces, la SSN ha registrado más de 26.000 objetos orbitando sobre la Tierra y mantiene su rastreo sobre unos 8.000 objetos de fabricación humana.
El resto entran de nuevo en la atmósfera donde se desintegran o si resisten, impactan con la Tierra.
Los objetos pueden pesar desde varias toneladas, como etapas de cohetes, hasta sólo unos kilogramos.
Aproximadamente el 7% de los objetos espaciales (unos 560 satélites) están en funcionamiento, mientras que el resto son chatarra espacial.
Tipos de satélites artificiales.
Se pueden clasificar los satélites artificiales utilizando dos de sus características: su misión y su órbita.
Satélites (por tipo de misión) Armas anti satélite, también denominados como satélites asesinos, son satélites diseñados para destruir satélites enemigos, otras armas orbitales y objetivos.
Algunos están armados con proyectiles cinéticos, mientras que otros usan armas de energía o partículas para destruir satélites, misiles balísticos o MIRV.
Satélites astronómicos, son satélites utilizados para la observación de planetas, galaxias y otros objetos astronómicos.
Biosatélites, diseñados para llevar organismos vivos, generalmente con propósitos de experimentos científicos.
Satélites de comunicaciones, son los empleados para realizar telecomunicación. Suelen utilizar órbitas geosíncronas, órbitas de Molniya u órbitas bajas terrestres.
Satélites miniaturizados, también denominados como minisatélites, microsatélites, nanosatélites o picosatélites, son característicos por sus dimensiones y pesos reducidos.
Satélites de navegación, utilizan señales para conocer la posición exacta del receptor en la tierra.
Satélites de reconocimiento, denominados popularmente como satélites espías, son satélites de observación o comunicaciones utilizados por militares u organizaciones de inteligencia. La mayoría de los gobiernos mantienen la información de sus satélites como secreta.
Satélites de observación terrestre, son utilizados para la observación del medio ambiente, meteorología, cartografía sin fines militares.
Satélites de energía solar, son una propuesta para satélites en órbita excéntrica que envíen la energía solar recogida hasta antenas en la Tierra como una fuente de alimentación.
Estaciones espaciales, son estructuras diseñadas para que los seres humanos puedan vivir en el espacio exterior.
Una estación espacial se distingue de otras naves espaciales tripuladas en que no dispone de propulsión o capacidad de aterrizar, utilizando otros vehículos como transporte hacia y desde la estación.
Satélites meteorológicos, son satélites utilizados principalmente para registrar el tiempo atmosférico y el clima de la Tierra.
Es posible clasificarlos por tipos de órbitas satelitales GEO Órbita Geoestacionaria, esto significa que rota igual que la tierra a una altura de 36,000 km sobre el ecuador, por lo tanto tiene un periodo orbital de 24 horas y muestra un retardo entre 700 y 800 milisegundo, este tipo de satélites son utilizados para brindar servicios de voz, datos e Internet a empresas privadas y de gobiernos, está enfocada a localidades donde no llegan otro tipo de tecnologías y con el objetivo de cubrir necesidades de comunicación, es empleado en escuelas públicas y negocios rurales.
MEO Es de órbita mediana rota de 10.000 a 20.000 km y tiene un periodo orbital de 10 a 14 horas, este es utilizado por empresas celulares con la llamada tecnología GPS.
LEO Son satélites de órbita baja están a una altura de 700 a 1400 km y tienen un periodo orbital de 80 a 150 minutos.
Tipos de satélite (por tipo de órbita)
Clasificación por centro
Órbita galactocéntrica:
órbita alrededor del centro de una galaxia. El Sol terrestre sigue éste tipo de órbita alrededor del centro galáctico de la Vía Láctea.
Órbita heliocéntrica:
una órbita alrededor del Sol. En el Sistema Solar, los planetas, cometas y asteroides siguen esa órbita, además de satélites artificiales y basura espacial.
Órbita geocéntrica:
una órbita alrededor de la Tierra. Existen aproximadamente 2.465 satélites artificiales orbitando alrededor de la Tierra.
Órbita areocéntrica:
una órbita alrededor de Marte.
Clasificación por altitud
Órbita baja terrestre (LEO):
una órbita geocéntrica a una altitud de 0 a 2.000 km.
Órbita media terrestre (MEO):
una órbita geocéntrica con una altitud entre 2.000 km y hasta el límite de la órbita geosíncrona de 35.786 km. También se la conoce como órbita circular intermedia.
Órbita alta terrestre (HEO):
una órbita geocéntrica por encima de la órbita geosíncrona de 35.786 km; también conocida como órbita muy excéntrica u órbita muy elíptica.
Clasificación por inclinación.
Órbita inclinada:
una órbita cuya inclinación orbital no es cero.
Órbita polar:
una órbita que pasa por encima de los polos del planeta. Por tanto, tiene una inclinación de 90º o aproximada.
Órbita polar heliosíncrona:
una órbita casi polar que pasa por el ecuador terrestre a la misma hora local en cada pasada.
Clasificación por excentricidad.
Órbita circular:
una órbita cuya excentricidad es cero y su trayectoria es un círculo.
Órbita de transferencia de Hohmann:
una maniobra orbital que traslada a una nave desde una órbita circular a otra.
Órbita elíptica:
una órbita cuya excentricidad es mayor que cero pero menor que uno y su trayectoria tiene forma de elipse.
Órbita de transferencia geosíncrona:
una órbita elíptica cuyo perigeo es la altitud de una órbita baja terrestre y su apogeo es la de una órbita geosíncrona.
Órbita de transferencia geoestacionaria:
una órbita elíptica cuyo perigeo es la altitud de una órbita baja terrestre y su apogeo es la de una órbita geoestacionaria.
Órbita de Molniya:
una órbita muy excéntrica con una inclinación de 63,4º y un período orbital igual a la mitad de un día sideral (unas doce horas).
Órbita tundra:
una órbita muy excéntrica con una inclinación de 63,4º y un período orbital igual a un día sideral (unas 24 horas).
Órbita hiperbólica:
una órbita cuya excentricidad es mayor que uno. En tales órbitas, la nave escapa de la atracción gravitacional y continua su vuelo indefinidamente.
Órbita parabólica:
una órbita cuya excentricidad es igual a uno. En estas órbitas, la velocidad es igual a la velocidad de escape.
Órbita de escape:
una órbita parabólica de velocidad alta donde el objeto se aleja del planeta.
Órbita de captura:
una órbita parabólica de velocidad alta donde el objeto se acerca del planeta.
Clasificación por sincronía.
Órbita síncrona:
una órbita donde el satélite tiene un periodo orbital igual al periodo de rotación del objeto principal y en la misma dirección. Desde el suelo, un satélite trazaría una analema en el cielo.
Órbita semisíncrona:
una órbita a una altitud de 12.544 km aproximadamente y un periodo orbital de unas 12 horas.
Órbita geoestacionaria:
una órbita geosíncrona con inclinación cero. Para un observador en el suelo, el satélite parecería un punto fijo en el cielo.
Órbita cementerio:
una órbita a unos cientos de kilómetros por encima de la geosíncrona donde se trasladan los satélites cuando acaba su vida útil.
Órbita areosíncrona:
una órbita síncrona alrededor del planeta Marte con un periodo orbital igual al día sideral de Marte, 24,6229 horas.
Órbita areoestacionaria:
una órbita areosíncrona circular sobre el plano ecuatorial a unos 17.000 km de altitud. Similar a la órbita geoestacionaria pero en Marte.
Órbita heliosíncrona:
una órbita heliocéntrica sobre el Sol donde el periodo orbital del satélite es igual al periodo de rotación del Sol. Se sitúa a aproximadamente 0,1628 UA.
Otras órbitas.
Órbita de herradura:
una órbita en la que un observador parecer ver que órbita sobre un planeta pero en realidad coorbita con el planeta. Un ejemplo es el asteroide (3753) Cruithne.
Punto de Lagrange:
los satélites también pueden orbitar sobre estas posiciones.
Clasificación de los satélites según su peso
Los satélites artificiales también pueden ser catalogados o agrupados según el peso o masa de los mismos.
Grandes satélites:
cuyo peso sea mayor a 1000 kg
Satélites medianos:
cuyo peso sea entre 500 y 1000 kg
Mini satélites:
cuyo peso sea entre 100 y 500 kg
Micro satélites:
cuyo peso sea entre 10 y 100 kg
Nano satélites:
cuyo peso sea entre 1 y 10 kg
Pico satélite: c
uyo peso sea entre 0,1 y 1 kg
Femto satélite:
cuyo peso sea menor a 100 g
REDES SATELITALES
Un satélite puede definirse como un repetidor radioeléctrico ubicado en el espacio, que recibe señales generadas en la tierra, las amplifica y las vuelve a enviar a la tierra, ya sea al mismo punto donde se origino la señal u otro punto distinto.
Una red satelital consiste de un transponder (dispositivo receptor-transmisor), una estación basada en tierra que controlar su funcionamiento y una red de usuario, de las estaciones terrestres, que proporciona las facilidades para transmisión y recepción del tráfico de comunicaciones, a través del sistema de satélite.
CARACTERISTICAS DE LAS REDES SATELITALES
Las transmisiones son realizadas a altas velocidades en Giga Hertz.
Son muy costosas, por lo que su uso se ve limitado a grandes empresas y países.
Rompen las distancias y el tiempo.
ELEMENTOS DE LAS REDES SATELITALES
Transponders:
Es un dispositivo que realiza la función de recepción y transmisión. Las señales recibidas son amplificadas antes de ser retransmitidas a la tierra. Para evitar interferencias les cambia la frecuencia.
Estaciones terrenas:
Las estaciones terrenas controlan la recepción con el satélite y desde el satélite, regula la interconexión entre terminales, administra los canales de salida, codifica los datos y controla la velocidad de transferencia.
Consta de 3 componentes:
Estación receptora:
Recibe toda la información generada en la estación transmisora y retransmitida por el satélite.
Antena:
Debe captar la radiación del satélite y concentrarla en un foco donde esta ubicado el alimentador. Una antena de calidad debe ignorar las interferencias y los ruidos en la mayor medida posible. Estos satélites están equipados con antenas receptoras y con antenas transmisoras. Por medio de ajustes en los patrones de radiación de las antenas pueden generarse cubrimientos globales, cubrimiento a solo un país (satélites domésticos), o conmutar entre una gran variedad de direcciones.
Estación emisora:
Esta compuesta por el transmisor y la antena de emisión. La potencia emitida es alta para que la señal del satélite sea buena. Esta señal debe ser captada por la antena receptora. Para cubrir el trayecto ascendente envía la información al satélite con la modulación y portadora adecuada.
Como medio de transmisión físico se utilizan medios no guiados, principalmente el aire. Se utilizan señales de microondas para la transmisión por satélite, estas son unidireccionales, sensibles a la atenuación producida por la lluvia, pueden ser de baja o de alta frecuencia y se ubican en el orden de los 100 MHz hasta los 10 GHz.
CLASIFICACION DE LAS TRANSMISIONES SATELITALES
Las transmisiones de satélite se clasifican como bus o carga útil. La de bus incluye mecanismos de control que apoyan la operación de carga útil.
La de carga útil es la información del usuario que será transportada a través del sistema.
En el caso de radiodifusión directa de televisión vía satélite el servicio que se da es de tipo unidireccional por lo que normalmente se requiere una estación transmisora única, que emite los programas hacia el satélite, y varias estaciones terrenas de recepción solamente, que toman las señales provenientes del satélite.
Existen otros tipos de servicios que son bidireccionales donde las estaciones terrenas son de transmisión y de recepción.
Uno de los requisitos más importantes del sistema es conseguir que las estaciones sean lo más económicas posibles para que puedan ser accesibles a un gran número de usuarios, lo que se consigue utilizando antenas de diámetro chico y transmisores de baja potencia.
Sin embargo hay que destacar que es la economía de escala (en aquellas aplicaciones que lo permiten) el factor determinante para la reducción de los costos.
Modelos de enlace del sistema satelital
Esencialmente, un sistema satelital consiste de tres secciones básicas:
una subida,
un transponder satelital
y una bajada.
- Modelo de subida.
El principal componente dentro de la sección de subida, de un sistema satelital, es el transmisor de la estación terrena.
Un típico transmisor de la estación terrena consiste de un modulador de IF, un convertidor de microondas de IF a RF, un amplificador de alta potencia (HPA) y algún medio para limitar la banda del espectro de salida (un filtro pasa-banda de salida).
El modulador de IF convierte las señales de banda base de entrada a una frecuencia intermedia modulada de FM, en PSK o en QAM.
El convertidor (mezclador y filtro pasa-banda) convierte la IF a una frecuencia de portadora de RF apropiada.
El HPA proporciona una sensibilidad de entrada adecuada y potencia de salida para propagar la señal al transponder del satélite.
Los HPA comúnmente usados son klystons y tubos de onda progresiva.
Modelo de subida del satélite
- Transponder
Un típico transponer satelital consta de un dispositivo para limitar la banda de entrada (BPF), un amplificador de bajo ruido de entrada (LNA), un translador de frecuencia, un amplificador de potencia de bajo nivel y un filtro pasa-bandas de salida.
El transponder es un repetidor de RF a RF. Otras configuraciones de transponder son los repetidores de IF, y de banda base, semejantes a los utilizados en los repetidores de microondas.
El BPF de entrada limita el ruido total aplicado a la entrada del LNA (un dispositivo normalmente utilizado como LNA, es un diodo túnel).
La salida del LNA alimenta un translador de frecuencia (un oscilador de desplazamiento y un BPF), que se encarga de convertir la frecuencia de subida de banda alta a una frecuencia de bajada de banda baja.
El amplificador de potencia de bajo nivel, que es comúnmente un tubo de ondas progresivas (TWT), amplifica la señal de RF para su posterior transmisión por medio de la bajada a los receptores de la estación terrena.
También pueden utilizarse amplificadores de estado sólido (SSP), los cuales en la actualidad, permiten obtener un mejor nivel de linealidad que los TWT.
La potencia que pueden generar los SSP, tiene un máximo de alrededor de los 50 Watts, mientras que los TWT pueden alcanzar potencias del orden de los 200 Watts.
- Transponder
Un típico transponer satelital consta de un dispositivo para limitar la banda de entrada (BPF), un amplificador de bajo ruido de entrada (LNA), un translador de frecuencia, un amplificador de potencia de bajo nivel y un filtro pasa-bandas de salida.
El transponder es un repetidor de RF a RF. Otras configuraciones de transponder son los repetidores de IF, y de banda base, semejantes a los utilizados en los repetidores de microondas.
El BPF de entrada limita el ruido total aplicado a la entrada del LNA (un dispositivo normalmente utilizado como LNA, es un diodo túnel).
La salida del LNA alimenta un translador de frecuencia (un oscilador de desplazamiento y un BPF), que se encarga de convertir la frecuencia de subida de banda alta a una frecuencia de bajada de banda baja.
El amplificador de potencia de bajo nivel, que es comúnmente un tubo de ondas progresivas (TWT), amplifica la señal de RF para su posterior transmisión por medio de la bajada a los receptores de la estación terrena.
También pueden utilizarse amplificadores de estado sólido (SSP), los cuales en la actualidad, permiten obtener un mejor nivel de linealidad que los TWT.
La potencia que pueden generar los SSP, tiene un máximo de alrededor de los 50 Watts, mientras que los TWT pueden alcanzar potencias del orden de los 200 Watts.
Transponder del satélite
- Modelo de bajada
Un receptor de estación terrena incluye un BPF de entrada, un LNA y un convertidor de RF a IF. El BPF limita la potencia del ruido de entrada al LNA.
El LNA es un dispositivo altamente sensible, con poco ruido, tal como un amplificador de diodo túnel o un amplificador paramétrico.
El convertidor de RF a IF es una combinación de filtro mesclador/pasa-bandas que convierte la señal de RF a una frecuencia de IF.
- Satélites orbitales
Los satélites orbitales o también llamados no síncronos, giran alrededor de la Tierra en un patrón elíptico o circular de baja altitud.
Si el satélite está girando en la misma dirección que la rotación de la Tierra y a una velocidad angula superior que la de la Tierra, la órbita se llama órbita progrado.
Si el satélite está girando en la dirección opuesta a la rotación de la Tierra, o en la misma dirección, pero a una velocidad angular menor a la de la Tierra, la órbita se llama órbita retrograda.
De esta manera, los satélites no síncronos esta alejándose continuamente o cayendo a tierra y no permanecen estacionarios en relación a ningún punto en particular de la Tierra.
Por lo tanto los satélites no síncronos se tiene que usar cuando están disponibles, lo cual puede ser un corto periodo de tiempo, como 15 minutos por órbita.
Otra desventaja de los satélites orbitales es la necesidad de equipo complicado y costoso para rastreo en las estaciones terrestres.
Cada estación terrestre debe localizar el satélite conforme esta disponible en cada órbita y después unir sus antenas al satélite y localizarlo cuando pasa por arriba.
Una gran ventaja de los satélites orbitales es que los motores de propulsión no se requieren a bordo de los satélites para mantenerlos en sus órbitas respectivas.
Otros parámetros característicos de los satélites orbitales, son el apogeo y perigeo.
El apogeo es la distancia más lejana, de la Tierra, que un satélite orbital alcanza, el perigeo es la distancia mínima; la línea colateral, es la línea que une al perigeo con el apogeo, en el centro de la Tierra.
Se observa en la imagen a continuación, que la órbita del satélite la cual es altamente elíptica, con un apogeo de aproximadamente 40000 km y un perigeo de aproximadamente 1000 km.
- Satélites geoestacionarios
Los satélites geoestacionarios o geosincronos son satélites que giran en un patrón circular, con una velocidad angular igual a la de la Tierra.
Por lo tanto permanecen en una posición fija con respecto a un punto específico en la Tierra. Una ventaja obvia es que están disponibles para todas las estaciones de la Tierra, dentro de su sombra, el 100% de las veces.
La sombra de un satélite incluye a todas las estaciones de la Tierra que tienen un camino visible a el y están dentro del patrón de radiación de las antenas del satélite.
Una desventaja obvia es que a bordo, requieren de dispositivos de propulsión sofisticados y pesados para mantenerlos fijos en una órbita.
El tiempo de órbita de un satélite geosincrono es de 24 h, igual que la Tierra.
- Parámetros típicos de la órbita geoestacionaria
Es posible calcular algunos parámetros típicos de la órbita geoestacionaria, tales como la altura del satélite, o la velocidad del mismo, partiendo de las leyes básicas de la Física.
Como es sabido un satélite geoestacionario tiene un periodo de rotación igual al de la Tierra, por lo tanto deberemos saber con exactitud dicho periodo de rotación.
Para ello se considera el día sidereo, que es el tiempo de rotaciónde la Tierra medido con respecto a una estrella lejana y que difiere del día solar o medido con respecto al sol.
La duración de este día sidereo es de 23h 56 min. 4.1seg, y es el tiempo que se utiliza para los cálculos.
Fuerzas sobre el Satélite.
1. Cuando el satélite gira en una órbita arriba del ecuador, se llama órbita ecuatorial.
2. Cuando el satélite gira en una órbita que lo lleva arriba de los polos norte y sur, se llama órbita polar.
3. Cualquier otro trayecto orbital se llama órbita inclinada.
Un nodo ascendente, es el punto en donde la órbita cruza el plano ecuatorial de sur a norte; un nodo descendente, es el punto donde la órbita cruza el plano ecuatorial de norte a sur. La línea que une a los nodos ascendentes y descendentes por el centro de la Tierra, se llama línea de nodos.
Orbitas del satélite
- Modelo de bajada
Un receptor de estación terrena incluye un BPF de entrada, un LNA y un convertidor de RF a IF. El BPF limita la potencia del ruido de entrada al LNA.
El LNA es un dispositivo altamente sensible, con poco ruido, tal como un amplificador de diodo túnel o un amplificador paramétrico.
El convertidor de RF a IF es una combinación de filtro mesclador/pasa-bandas que convierte la señal de RF a una frecuencia de IF.
- Satélites orbitales
Los satélites orbitales o también llamados no síncronos, giran alrededor de la Tierra en un patrón elíptico o circular de baja altitud.
Si el satélite está girando en la misma dirección que la rotación de la Tierra y a una velocidad angula superior que la de la Tierra, la órbita se llama órbita progrado.
Si el satélite está girando en la dirección opuesta a la rotación de la Tierra, o en la misma dirección, pero a una velocidad angular menor a la de la Tierra, la órbita se llama órbita retrograda.
De esta manera, los satélites no síncronos esta alejándose continuamente o cayendo a tierra y no permanecen estacionarios en relación a ningún punto en particular de la Tierra.
Por lo tanto los satélites no síncronos se tiene que usar cuando están disponibles, lo cual puede ser un corto periodo de tiempo, como 15 minutos por órbita.
Otra desventaja de los satélites orbitales es la necesidad de equipo complicado y costoso para rastreo en las estaciones terrestres.
Cada estación terrestre debe localizar el satélite conforme esta disponible en cada órbita y después unir sus antenas al satélite y localizarlo cuando pasa por arriba.
Una gran ventaja de los satélites orbitales es que los motores de propulsión no se requieren a bordo de los satélites para mantenerlos en sus órbitas respectivas.
Otros parámetros característicos de los satélites orbitales, son el apogeo y perigeo.
El apogeo es la distancia más lejana, de la Tierra, que un satélite orbital alcanza, el perigeo es la distancia mínima; la línea colateral, es la línea que une al perigeo con el apogeo, en el centro de la Tierra.
Se observa en la imagen a continuación, que la órbita del satélite la cual es altamente elíptica, con un apogeo de aproximadamente 40000 km y un perigeo de aproximadamente 1000 km.
- Satélites geoestacionarios
Los satélites geoestacionarios o geosincronos son satélites que giran en un patrón circular, con una velocidad angular igual a la de la Tierra.
Por lo tanto permanecen en una posición fija con respecto a un punto específico en la Tierra. Una ventaja obvia es que están disponibles para todas las estaciones de la Tierra, dentro de su sombra, el 100% de las veces.
La sombra de un satélite incluye a todas las estaciones de la Tierra que tienen un camino visible a el y están dentro del patrón de radiación de las antenas del satélite.
Una desventaja obvia es que a bordo, requieren de dispositivos de propulsión sofisticados y pesados para mantenerlos fijos en una órbita.
El tiempo de órbita de un satélite geosincrono es de 24 h, igual que la Tierra.
- Parámetros típicos de la órbita geoestacionaria
Es posible calcular algunos parámetros típicos de la órbita geoestacionaria, tales como la altura del satélite, o la velocidad del mismo, partiendo de las leyes básicas de la Física.
Como es sabido un satélite geoestacionario tiene un periodo de rotación igual al de la Tierra, por lo tanto deberemos saber con exactitud dicho periodo de rotación.
Para ello se considera el día sidereo, que es el tiempo de rotaciónde la Tierra medido con respecto a una estrella lejana y que difiere del día solar o medido con respecto al sol.
La duración de este día sidereo es de 23h 56 min. 4.1seg, y es el tiempo que se utiliza para los cálculos.
Fuerzas sobre el Satélite.
Existen tres trayectos que un satélite puede tomar, conforme gira alrededor de la Tierra:
1. Cuando el satélite gira en una órbita arriba del ecuador, se llama órbita ecuatorial.
2. Cuando el satélite gira en una órbita que lo lleva arriba de los polos norte y sur, se llama órbita polar.
3. Cualquier otro trayecto orbital se llama órbita inclinada.
Un nodo ascendente, es el punto en donde la órbita cruza el plano ecuatorial de sur a norte; un nodo descendente, es el punto donde la órbita cruza el plano ecuatorial de norte a sur. La línea que une a los nodos ascendentes y descendentes por el centro de la Tierra, se llama línea de nodos.
Orbitas del satélite
LATITUD-LONGITUD
Como primera medida para describir el paso de un satélite en órbita, se debe designar un punto de observación o un punto de referencia.
Este punto podrá tratarse de un lugar distante, tal como una estrella, o un punto en la superficie de la tierra, o también el centro de la Tierra, que a su vez el centro de gravedad del cuerpo principal.
En caso de tomar como lugar de observación un punto en la superficie de la Tierra, deberemos estar en condiciones de localizar dicho punto mediante algún método.
Este método de localización es a través del meridiano. Estas líneas conforman un cuadriculado sobre la superficie de la Tierra.
Las líneas verticales se denominan Longitud y las líneas horizontales se denominan Latitud.
Las líneas de Longitud se extienden desde el Polo Norte al Polo Sur, es decir que son círculos iguales al contorno de la Tierra que se interceptan en los polos.
Se ha definido por convención, como primer meridiano o Longitud cero grados, al meridiano que pasa por la ciudad de Greenwich, tomando el nombre de dicha ciudad.
En total son 360 líneas, lo que equivale a 18 círculos completos. De esta manera se componen los 360 grados de Longitud, partiendo desde la línea de Longitud 00 hacia el Este.
Las líneas de Latitud están conformadas por 180 círculos paralelos y horizontales, siendo el círculo mayor el ubicado en la línea del Ecuador denominada Latitud cero grados.
De esta forman existen 90 hacia el hemisferio Norte, denominados Latitud Positiva y 90 hacia el hemisferio Sur, denominados Latitud Negativa.
Por lo tanto mediante la intersección de las coordenadas de Latitud y Longitud podremos localizar un punto que este sobre la superficie de la Tierra.
En cuanto a un satélite, este se encuentra en el espacio, y su posición puede ser estimada con una Latitud, una Longitud y una altura.
Dicha altura estará referida a un punto sobre la Tierra que es la intersección de la recta que une al satélite con el centro de la Tierra y la superficie terrestre.
Líneas de Latitud y Longitud
Como primera medida para describir el paso de un satélite en órbita, se debe designar un punto de observación o un punto de referencia.
Este punto podrá tratarse de un lugar distante, tal como una estrella, o un punto en la superficie de la tierra, o también el centro de la Tierra, que a su vez el centro de gravedad del cuerpo principal.
En caso de tomar como lugar de observación un punto en la superficie de la Tierra, deberemos estar en condiciones de localizar dicho punto mediante algún método.
Este método de localización es a través del meridiano. Estas líneas conforman un cuadriculado sobre la superficie de la Tierra.
Las líneas verticales se denominan Longitud y las líneas horizontales se denominan Latitud.
Las líneas de Longitud se extienden desde el Polo Norte al Polo Sur, es decir que son círculos iguales al contorno de la Tierra que se interceptan en los polos.
Se ha definido por convención, como primer meridiano o Longitud cero grados, al meridiano que pasa por la ciudad de Greenwich, tomando el nombre de dicha ciudad.
En total son 360 líneas, lo que equivale a 18 círculos completos. De esta manera se componen los 360 grados de Longitud, partiendo desde la línea de Longitud 00 hacia el Este.
Las líneas de Latitud están conformadas por 180 círculos paralelos y horizontales, siendo el círculo mayor el ubicado en la línea del Ecuador denominada Latitud cero grados.
De esta forman existen 90 hacia el hemisferio Norte, denominados Latitud Positiva y 90 hacia el hemisferio Sur, denominados Latitud Negativa.
Por lo tanto mediante la intersección de las coordenadas de Latitud y Longitud podremos localizar un punto que este sobre la superficie de la Tierra.
En cuanto a un satélite, este se encuentra en el espacio, y su posición puede ser estimada con una Latitud, una Longitud y una altura.
Dicha altura estará referida a un punto sobre la Tierra que es la intersección de la recta que une al satélite con el centro de la Tierra y la superficie terrestre.
Líneas de Latitud y Longitud
ANGULOS DE VISTA
Para orientar una antena desde una estación terrena hacia un satélite, es necesario conocer el ángulo de elevación y azimut. Estos se llaman ángulos de vista.
Angulo de elevación
El ángulo de elevación es el ángulo formado entre la dirección de viaje de una onda radiada desde una antena de estación terrena y la horizontal, o el ángulo de la antena de la estación terrena entre el satélite y la horizontal.
Entre más pequeño sea el ángulo de elevación, mayor será la distancia que una onda propagada debe pasar por la atmósfera de la Tierra.
Como cualquier onda propagada a través de la atmósfera de la Tierra, sufre absorción y, también, puede contaminarse severamente por el ruido.
De esta forma, si el ángulo de elevación es demasiado pequeño y la distancia de la onda que esta dentro de la atmósfera de la Tierra es demasiado larga, la onda puede deteriorarse hasta el grado que proporcione una transmisión inadecuada. Generalmente, 5º es considerado como el mínimo ángulo de elevación aceptable.
Azimut
Azimut se define como el ángulo de apuntamiento horizontal de una antena.
Se toma como referencia el Norte como cero grados, y si continuamos girando en el sentido de las agujas del reloj, hacia el Este, llegaremos a los 90º de Azimut.
Hacia el Sur tendremos los 180º de Azimut, hacia el Oeste los 270º y por ultimo llegaremos al punto inicial donde los 360º coinciden con los 0º del Norte.
El ángulo de elevación y el azimut, dependen ambos, de la latitud de la estación terrena, así como el satélite en órbita.
Hay dos clasificaciones principales para los satélites de comunicaciones: hiladores (spinners) y satélites estabilizadores de tres ejes.
Los satélites spinners, utilizan el movimiento angular de su cuerpo giratorio para proporcionar una estabilidad de giro.
Con un estabilizador de tres ejes, el cuerpo permanece fijo en relación a la superficie de la Tierra, mientras que el subsistema interno proporciona una estabilización de giro.
Los satélites geosincronos deben compartir un espacio y espectro de frecuencia limitados, dentro de un arco especifico en una órbita geoestacionaria.
A cada satélite de comunicación se asigna una longitud en el arco geoestacionario, aproximadamente a 36000 km, arriba del ecuador.
La posición en la ranura depende de la banda de frecuencia de comunicación utilizada. Los satélites trabajando, en casi la misma frecuencia, deben estar lo suficientemente separados en el espacio para evitar interferir uno con otro. Hay un límite realista del numero de estructuras satelitales que pueden estar estacionadas, en un área específica del espacio.
1. Ancho de haz y radiación del lóbulo lateral de la estación terrena y antenas del satélite.
2. Frecuencia de la portadora de RF.
3. Técnica de codificación o de modulación usada.
4. Límites aceptables de interferencia.
5. Potencia de la portadora de transmisión.
Generalmente se requieren 3 a 6º de separación espacial dependiendo de las variables establecidas anteriormente.
Las frecuencias de portadora, más comunes, usadas para las comunicaciones por satélite, son las bandas 6/4 y 14/12 GHz.
El primer número es la frecuencia de subida (ascendente) (estación terrena a transponder) y el segundo número es la frecuencia de bajada (descendente) (transponder a estación terrena).
Entre más alta sea la frecuencia de la portadora, más pequeño es el diámetro requerido de la antena para una ganancia especifica.
Separación espacial de satélites en una órbita geosincrona
La mayoría de los satélites domésticos utilizan la banda de 6/4 GHZ, esta banda también se usa extensamente para los sistemas de microondas terrestres, por lo que se debe tener cuidado cuando se diseña una red satelital para evitar interferencias con los enlaces de microondas establecidas.
Ciertas posiciones en la órbita geosincrona tienen más demanda que otras.
Para orientar una antena desde una estación terrena hacia un satélite, es necesario conocer el ángulo de elevación y azimut. Estos se llaman ángulos de vista.
Angulo de elevación
El ángulo de elevación es el ángulo formado entre la dirección de viaje de una onda radiada desde una antena de estación terrena y la horizontal, o el ángulo de la antena de la estación terrena entre el satélite y la horizontal.
Entre más pequeño sea el ángulo de elevación, mayor será la distancia que una onda propagada debe pasar por la atmósfera de la Tierra.
Como cualquier onda propagada a través de la atmósfera de la Tierra, sufre absorción y, también, puede contaminarse severamente por el ruido.
De esta forma, si el ángulo de elevación es demasiado pequeño y la distancia de la onda que esta dentro de la atmósfera de la Tierra es demasiado larga, la onda puede deteriorarse hasta el grado que proporcione una transmisión inadecuada. Generalmente, 5º es considerado como el mínimo ángulo de elevación aceptable.
Azimut
Azimut se define como el ángulo de apuntamiento horizontal de una antena.
Se toma como referencia el Norte como cero grados, y si continuamos girando en el sentido de las agujas del reloj, hacia el Este, llegaremos a los 90º de Azimut.
Hacia el Sur tendremos los 180º de Azimut, hacia el Oeste los 270º y por ultimo llegaremos al punto inicial donde los 360º coinciden con los 0º del Norte.
El ángulo de elevación y el azimut, dependen ambos, de la latitud de la estación terrena, así como el satélite en órbita.
CLASIFICACIONES ORBITALES, ESPACIAMIENTO Y ASIGNACIONES DE FRECUENCIA
Hay dos clasificaciones principales para los satélites de comunicaciones: hiladores (spinners) y satélites estabilizadores de tres ejes.
Los satélites spinners, utilizan el movimiento angular de su cuerpo giratorio para proporcionar una estabilidad de giro.
Con un estabilizador de tres ejes, el cuerpo permanece fijo en relación a la superficie de la Tierra, mientras que el subsistema interno proporciona una estabilización de giro.
Los satélites geosincronos deben compartir un espacio y espectro de frecuencia limitados, dentro de un arco especifico en una órbita geoestacionaria.
A cada satélite de comunicación se asigna una longitud en el arco geoestacionario, aproximadamente a 36000 km, arriba del ecuador.
La posición en la ranura depende de la banda de frecuencia de comunicación utilizada. Los satélites trabajando, en casi la misma frecuencia, deben estar lo suficientemente separados en el espacio para evitar interferir uno con otro. Hay un límite realista del numero de estructuras satelitales que pueden estar estacionadas, en un área específica del espacio.
La separación espacial requerida depende de las siguientes variables:
1. Ancho de haz y radiación del lóbulo lateral de la estación terrena y antenas del satélite.
2. Frecuencia de la portadora de RF.
3. Técnica de codificación o de modulación usada.
4. Límites aceptables de interferencia.
5. Potencia de la portadora de transmisión.
Generalmente se requieren 3 a 6º de separación espacial dependiendo de las variables establecidas anteriormente.
Las frecuencias de portadora, más comunes, usadas para las comunicaciones por satélite, son las bandas 6/4 y 14/12 GHz.
El primer número es la frecuencia de subida (ascendente) (estación terrena a transponder) y el segundo número es la frecuencia de bajada (descendente) (transponder a estación terrena).
Entre más alta sea la frecuencia de la portadora, más pequeño es el diámetro requerido de la antena para una ganancia especifica.
Separación espacial de satélites en una órbita geosincrona
La mayoría de los satélites domésticos utilizan la banda de 6/4 GHZ, esta banda también se usa extensamente para los sistemas de microondas terrestres, por lo que se debe tener cuidado cuando se diseña una red satelital para evitar interferencias con los enlaces de microondas establecidas.
Ciertas posiciones en la órbita geosincrona tienen más demanda que otras.
Resumen de frecuencias asignadas en región 2
El área de la Tierra cubierta por un satélite depende de la ubicación del satélite en su órbita geosíncrona, su frecuencia de portadora y la ganancia de sus antenas.
Los ingenieros satelitales seleccionan la frecuencia de la portadora y la antena para un satélite, en particular, para concentrar la potencia transmitida limitada en un área específica de la superficie de la Tierra
PATRONES DE RADIACION (HUELLAS)
El área de la Tierra cubierta por un satélite depende de la ubicación del satélite en su órbita geosíncrona, su frecuencia de portadora y la ganancia de sus antenas.
Los ingenieros satelitales seleccionan la frecuencia de la portadora y la antena para un satélite, en particular, para concentrar la potencia transmitida limitada en un área específica de la superficie de la Tierra
División del mundo para la UIT
Huellas del satélite Satmex5 para la banda C
Huellas para el satélite Satmex 5 para la banda Ku
Huellas del satélite Satmex5 para la banda C
Huellas para el satélite Satmex 5 para la banda Ku
LEER LA SEGUNDA PARTE
http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/14929527/Comunicaciones-Satelitales-Parte-2.html