SATELITES

DEFINICION En astronomía, un satélite se define como un cuerpo celeste que gravita alrededor de un planeta; así decimos que la Luna es el satélite natural de la Tierra. En astronáutica, se denomina satélite artificial a un ingenio fabricado por el hombre y situado en órbita terrestre o planetaria.

SPUTNIK 1 Lanzado el 4 de octubre de 1957 por la Union Sovietica. Fue el primer satelite artificial de la historia

ARQUITECTURA Todos los satélites artificiales, tienen unos componentes comunes, y otros específicos de su misión: Los sistemas comunes son: Sistema de suministro de energía: Asegura el funcionamiento de los sistemas. Normalmente está constituido por paneles solares. Sistema de control: Es el ordenador principal del satélite y procesa las instrucciones almacenadas y las instrucciones recibidas desde la Tierra. Sistema de comunicaciones: Conjunto de antenas y transmisores para poder comunicarse con las estaciones de seguimiento, para recibir instrucciones y enviar los datos captados.

ARQUITECTURA Sistema de posicionamiento: Mantienen el satélite en la posición establecida y lo apuntan hacia su(s) objetivo(s). Blindaje térmico: Constituye el aislante térmico que protege los instrumentos del satélite de los cambios bruscos de temperatura a los están sometidos, dependiendo de si reciben radiación solar o están de espaldas al Sol. Esta protección, es la que da el color dorado característico de muchos satélites. Carga útil: Conjunto de instrumentos adaptados a las tareas asignadas al satélite. Varían según el tipo de satélite.

Lanzamiento de satélites Para poner en órbita los satélites son necesarios potentes cohetes propulsores. La potencia de los cohetes está en función del peso del satélite y de la órbita a la que hay que subirlo. La mayor parte de los lanzadores de satélites son desechables. La lanzadera espacial norteamericana, es el primer vehículo espacial recuperable, capaz de poner satélites en órbita baja.

LEYES DE KEPLER Las propiedades fundamentales de las órbitas son resumidas por las tres leyes del movimiento planetario de Kepler. Kepler descubrió esas tres leyes empíricamente, basadas en conclusiones de notas de extensas observaciones de Marte por Tycho Brahe. A través de estas leyes se estableció el movimiento planetario con respecto al sol; éstas son igualmente aplicables a los satélites con respecto a la tierra y son un buen punto de partida.

LEYES DE KEPLER 1. La órbita de cada planeta (satélite) es una elipse con el sol (tierra) en uno de sus focos. El punto de la órbita en el cual el planeta está más cerca del sol se denomina Perigeo, y el punto donde está más lejos del sol se le denomina Apogeo. 2. La línea que une al sol (tierra) al planeta (satélite) barre áreas iguales en tiempos iguales. Se puede ver claramente los efectos de esta ley observando que el planeta Tierra circula por su órbita a diferentes velocidades. Así cuando es invierno en el hemisferio Norte (estamos más cerca del Sol) lleva una velocidad de traslación mayor que en verano. Esto es así porque al ser menor el radio vector debe recorrer mayor arco para igualar el área barrida en verano, cuando está más lejos. Para recorrer más arco en el mismo tiempo tiene que ir a mayor velocidad. 3. El cuadrado del periodo de revolución es proporcional al cubo de su eje mayor. T^2/R^3=k

CLASIFICACION DE SATELITES Por la altura orbital: Por el carácter: – LEO – Militar – SSO – Civil – MEO – Mixto – GEO Por el tamaño: – HEO – Large Por la aplicación: – Medium-size – Exploración – Small – Comunicaciones • Minisatellites – Navegación • Microsatellites – Observación • Nanosatélie • Picosatélites • Femtosatélites

TIPOS DE SATELITES Satélites Científicos: Tienen como principal objetivo estudiar la Tierra: superficie, atmósfera y entorno y los demás cuerpos celestes. Estos aparatos permitieron que el conocimiento del Universo sea mucho más preciso en la actualidad. Satélites de comunicación: Se ubican en la intersección de la tecnología del espacio y la de las comunicaciones. Constituyen la aplicación espacial más rentable y, a la vez, más difundida en la actualidad. Satélites de meteorología: Son aparatos especializados que se dedican exclusivamente a la observación de la atmósfera en su conjunto.

TIPOS DE SATELITES Satélites de navegación: Desarrollados originalmente con fines militares al marcar el rumbo de misiles, submarinos, bombarderos y tropas, ahora se usan como sistemas de posicionamiento global para identificar locaciones terrestres mediante la triangulación de tres satélites y una unidad receptora manual que puede señalar el lugar donde ésta se encuentra y obtener así con exactitud las coordenadas de su localización geográfica. Satélites de teledetección: Permite localizar recursos naturales, vigilar las condiciones de salud de los cultivos, el grado de deforestación, el avance de la contaminación en los mares y un sinfín de características más. Satélites Militares: Apoyan las operaciones militares de ciertos países, bajo la premisa de su seguridad nacional.

SATÉLITES DE COMUNICACIÓN Es un satélite artificial estacionado en el espacio con el propósito de servir a telecomunicaciones usando frecuencias de radio y microondas. Muchos de ellos están en órbitas geosincronizadas o geoestacionarias, aunque algunos sistemas recientes usan orbitas más bajas. Un satélite de baja órbita (LEO en inglés) es un satélite en el que el semieje mayor de su órbita es menor que el de una órbita geoestacionaria.

VENTAJAS DE LOS SATÉLITES DE COMUNICACIÓN Disponibilidad: El objetivo de los satélites es proveer al usuario un servicio en cualquier lugar del planeta, sin necesidad de cables, fibra óptica e infraestructura de cobre, además los precios de renta de espacio satelital es más estable que los que ofrecen las compañías telefónicas. Ya que la transmisión por satélite no es sensitiva a la distancia, y además existe un gran ancho de banda disponible. Comunicación: -Transferencia de información a altas velocidades (Kbps, Mbps). -Ideal para comunicaciones en puntos distantes y no fácilmente accesibles geográficamente. -Ideal en servicios de acceso múltiple a un gran número de puntos. -Permite establecer la comunicación entre dos usuarios distantes con la posibilidad de evitar las redes públicas telefónicas.

VENTAJAS DE LOS SATÉLITES DE COMUNICACIÓN Cobertura: En términos generales los satélites tienen una cobertura amplia y muy segura, por lo tanto la capacidad de trasmitir la información a grandes distancias no es pobre, esto dependiendo de la altura en la que este el satélite, por lo general se instalan en lugares donde desde el punto donde nosotros nos encontramos en muy largo por ejemplo, los satélites de orbita baja proveen comunicaciones de datos a baja velocidad y no son capaces de manipular voz , señales de video o datos a altas velocidades. Propagación: Que se refiere al conjunto de fenómenos físicos que emiten ondas de radio de un emisor a un receptor, suele ser menor en pérdidas de retardos al enviar la información de una estación a otra, lo cual hace innecesario el uso de antenas y potencias de trasmisión.

DESVENTAJAS DE LOS SATÉLITES DE COMUNICACIÓN Como en todas las cosas, los satélites de comunicación también presentan ciertas desventajas, las cuales veremos a continuación: Diseño del sistema: puesto que el número de satélites que se requiere para una cobertura global es mayor, este hecho complica el sistema de instalación de los satélites. Mantenimiento del sistema: este es mayor, debido al mayor numero de satélites y a que son mas afectados por la atmosfera. Velocidad de desplazamiento Complicación con el posicionamiento de los satélites Costo: ya que va desde los 70 millones de dólares asta los 350

ORBITAS SATELITALES De acuerdo a la ruta que sigue el satélite alrededor de la Tierra se definen distintas órbitas.

ORBITA BAJA – LEO (LOW EARTH ORBIT) Los satélites LEO tienen órbitas polares. Se encuentran entre 500 y 2000 km de altura con periodo de rotación de 1,5 a 2 horas. Tienen una velocidad de 20.000 a 25.000 km/h. Un sistema LEO tiene una cobertura mundial para la telefonía celular. Debido a que están muy cerca de la Tierra, el tiempo de propagación ida y vuelta de una señal es menor que 20 ms, aceptable para la telefonía. Se usa principalmente en comunicaciones móviles, teledetección (remote sensing), investigación espacial, vigilancia, meteorología, etc.

LEO VENTAJAS INCONVENIENTES – Cobertura global (si constelación) – Menores pérdidas – Terminales más pequeños – Retardos mínimos (<10ms) – Uso eficiente del espectro – No requiere redundancia de satélite (constelaciones) – Permite determinación de posición como valor añadido – Tiempo de revisita reducido – Gran constelación de satélites para cobertura global – Señal variable (multitrayecto) – Desviación Doppler – Visibilidad breve y elevación variable – Compleja arquitectura de red – Tecnología poco establecida – Muchos eclipses – Basura espacial (space debris) – Reemplazo de satélites – Instalación lenta

ORBITA MEDIA – MEO( MEDIUM EARTH ORBIT) Altura de 8.000 a 20.000 km describe una órbita elíptica. Su periodo es de 6 horas. Con 3 ó 4 satélites se tiene una cobertura global. Se usa principalmente en comunicaciones móviles, gestión de flotas, navegación, etc. GPS

MEO – Cobertura global – Menores pérdidas que GEO VENTAJAS INCONVENIENTES – Cobertura global – Menores pérdidas que GEO – Terminales de tamaño medio – Retardos medios (<100ms) – Uso eficaz del espectro – Cobertura global – Menores pérdidas que GEO – Terminales de tamaño medio – Retardos medios (<100ms) – Uso eficaz del espectro

ORBITA GEOESTACIONARIA – GEO(GEOSTATIONARY) Altura de 35.786 km ubicada sobre el ecuador. Circula con un periodo de rotación de 24 horas, igual que el de la Tierra. Un solo satélite cubre 1/3 de la superficie terrestre. Se usa frecuentemente en radiodifusión y enlaces de contribución, comunicación de flotas, comunicaciones móviles, meteorología (Meteosat), satélites de relay, redes VSAT, etc.

GEO – Tecnología desarrollada – Estabilidad de la señal VENTAJAS INCONVENIENTES – Tecnología desarrollada – Estabilidad de la señal – Doppler mínimo – Interferencias predecibles – Cobertura de zonas pobladas – Puesta en órbita conocida – Buena visibilidad – No cubre zonas polares – Pérdidas de enlace – Retardo considerable – Alto coste de lanzamiento – Bajo ángulo de elevación – Eclipses – Basura espacial – Poco aprovechamiento del espectro (gran zona de cobertura) (se mejora con multihaz) – Poca fiabilidad en móviles – Costoso uso del satélite de reserva

ORBITAS ELIPTICAS – HEO() Perigeo a unos 500 km y el apogeo a 50.000 km. La órbita es inclinada. El periodo varía de 8 a 24 horas. Se usa en comunicaciones y observacion espacial.

HEO – Cobertura de zonas polares – Mayor ángulo de elevación VENTAJAS INCONVENIENTES – Cobertura de zonas polares – Mayor ángulo de elevación – Menor coste de lanzamiento – No requiere satélite de reserva – No da cobertura global – Pérdidas de enlace grande – Retardo considerable – Efecto Doppler – Conmutación de satélites – Cruce con cinturones de Van Allen en perigeo (radiación) – Muy sensibles a la asimetría de la Tierra (la órbita se estabiliza si i=63.435º)

FRECUENCIAS Las señales las llevan las ondas portadoras, que se modulan mediante frecuencia, amplitud u otros métodos. Cada señal posee su propia frecuencia y ancho de banda. Cuanto mayor sea el ancho de banda, más información puede transportar la señal.

FRECUENCIAS Concretamente, las bandas más utilizadas en los sistemas de satélites son: Banda L. Rango de frecuencias: 1.53-2.7 GHz. Ventajas: grandes longitudes de onda pueden penetrar a través de las estructuras terrestres; precisan transmisores de menor potencia. Inconvenientes: poca capacidad de transmisión de datos. Banda Ku. Rango de frecuencias: en recepción 11.7-12.7 GHz, y en transmisión 14-17.8 GHz. Ventajas: longitudes de onda medianas que traspasan la mayoría de los obstáculos y transportan una gran cantidad de datos. Inconvenientes: la mayoría de las ubicaciones están adjudicadas. Banda Ka. Rango de frecuencias: 18-31 GHz. Ventajas: amplio espectro de ubicaciones disponible; las longitudes de onda transportan grandes cantidades de datos. Inconvenientes: son necesarios transmisores muy potentes; sensible a interferencias ambientales.

Telefonía móvil y transmisión de datos S de 2 a 3 GHz Banda Gama de frecuencias Aplicaciones L de 1 a 2 GHz Telefonía móvil y transmisión de datos  S de 2 a 3 GHz Telefonía móvil y transmisión de datos C de 3,4 a 7 GHz Servicios de telefonía fija y ciertas aplicaciones de difusión de radio/TV, redes de negocios X de 7 a 8,4 GHz Comunicaciones gubernamentales o militares, cifradas por razones de seguridad Ku de 10,7 a 18,1 GHz Transmisión de señales de elevado caudal de datos: televisión, videoconferencias, transferencia de redes de negocios Ka de 18,1 a 31 GHz

TIEMPO DE VIDA UTIL La vida útil de un satélite se prolonga durante todo el tiempo que el satélite tiene combustible para poder moverlo en su posición orbital. Este combustible es el que determina la vida útil. Aunque existe también un desgaste de los paneles solares y de las baterías que dan potencia eléctrica al satélite a lo largo de su vida útil, estos elementos son los que limitan la vida operativa del satélite a los 10 ó 15 años que suelen ser habituales.

BIBLIOGRAFIA http://www.algomasduro.com/index.php?option=com_content&view=article&id=11582:galileo-el-nuevo-sistema-de-posicionamiento-global-&catid=40:demo-category&Itemid=55 Rodríguez, Perla – México 2008 – Historia de los Satélites de Comunicación Martínez, Ramón – Calvo Miguel – Madrid 2009/10 – Comunicaciones por Satélite Coímbra, Edison – 2010 – Orbitas Satelitales Gaetano Hadad, Orlando José – Santiago de Cuba 2009 – Los Satélites de Comunicaciones LABCOM II – Buenos Aires – Comunicaciones Satelitales Huidobro, José Manuel – España 2002 – Historia de los Satélites de Comunicaciones http://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/material121/unidad3/satelite2.htm ( 19 de Mayo de 2012) http://www.upv.es/satelite/trabajos/pracGrupo17/frecuencias.html ( 19 de Mayo de 2012) http://www.astrium.eads.net/node.php?articleid=7426 ( 19 de Mayo de 2012) http://www.colombiaaprende.edu.co/html/home/1592/article-135279.html Proyecto SATCOL: Un satélite para las comunicaciones sociales – Oficina de Asuntos Internacionales - Ministerio de Tics