practica e investigaciÓn educativa - …€¦ · la luna es el satélite de la tierra, si bien la...

Federico G. Fernández, Mariana V. Fernández. Tercer año del Profesorado de Tecnología.

Escuela Normal Superior Tomas Godoy Cruz

1

PRACTICA E INVESTIGACIÓN

EDUCATIVA

Trabajo final de investigación.

Tema: satélites artificiales

Investigación realizada por los alumnos: FEDERICO GUILLERMO FERNÁNDEZ MARIANA VERÓNICA FERNÁNDEZ. Del tercer año del PROFESORADO DE TECNOLOGÍA DE LA Escuela NORMAL SUPERIOR TOMAS GODOY CRUZ FUENTE: Internet. OBJETIVOS

È Producir un documento de contenido científico de apoyo a la practica docente.

È Vivenciar la navegación en Internet. INTRODUCCIÓN



2

En la actualidad el tema de las tecnologías de la información y las comunicaciones ocupan un papel preponderante, hoy en día un niño o joven no se imagina un mundo con televisor blanco y negro y escuchar telenovelas por radio. Hoy conocemos a la perfección una ballena austral a un sin haberla visto ni siquiera cuando nada frente a las costas. Las guerras nos llegan instantáneamente, quedamos impávidos frente al televisor cuando un segundo avión se estrellaba contra la torres geme-las. El deporte de todo el mundo lo tenemos al instante, partidos de fútbol, carreras de automóviles, en fin ¿ podríamos imaginar un mundo sin la información y la capacidad de comunicación de la actualidad?

Es casi imposible, sin este momento esta tecnología colapsara el mundo se sumiría en el

caos. Todos opinan sobre nuevas tecnologías de la información y las comunicaciones, científi-

cos, estudiosos, políticos, profesores. Si entramos a Internet (la gran red) podremos encontrar infini-dades de escritos, estudios, conferencias, organizaciones, facultades que publican sus trabajos referi-dos al tema. Reflexiones de cómo un docente tiene que situarse ante tal desafió, podríamos nombrar muchísimos autores que nos introducirían en el tema.

Pero en definitiva cual es producto tecnológico capaz de lograr esa magia de la comunica-

ción y la información, podría ser computadora, por que con ella pudimos hacer cosas que ante cos-taban mucho tiempo. No cabe duda que ocupa un papel importantísimo, pero hay otro producto que logro esa magia supuesta que no fue magia si no la técnica del hombre mezclada con ese raciocinio y esas ansias de cubrir necesidades, y así construir elementos, productos que le faciliten la vida, para que se le haga mas placentera o quizás la necesidad de sentirse superior ante sus hermanos. Ese pro-ducto tecnológico fue, es y será el satélite artificial, ese que nació con necesidades puramente bélicas (también Internet) y en la actualidad cumple un papel fundamental en la compleja vida del ser humano.

El satélite es el factor principal de las nuevas tecnologías, ya que con el nos podemos co-nectar con cualquier parte del mundo, es un elemento decisivo para la predicciones meteorológicas, se aplica al espionaje, la navegación aérea y marítima, de las cosechas y el seguimiento de incendios y catástrofes naturales, para el agro, etc. Los países y las grandes multinacionales invierten millones de dólares en su construcción, lanzamiento y puesta en orbita. Necesita de tecnologías muy avanza-das para su construcción, utilizan fuentes de energías que no son comunes en la tierra.

Por lo anunciado y por que vemos que el futuro Profesor de Tecnología debe ser idóneo en

el tema, no un profesional ya que hay ingenieros que manejan esto a la perfección , hemos realizado el siguiente trabajo de investigación científica pura de los satélites. Utilizamos Internet, recopilando información de distintas fuentes como universidades, ingenieros, estudios, etc. La necesidad que dio origen a los satélites

El hombre desde el comienzo de sus tiempos fue satisfaciendo sus necesidades que partie-ron de alimentarse y de protegerse, ya sea del clima, de otros seres vivos y de sus iguales, hasta lle-gar a la actualidad donde cada día que pasa convierte sus necesidades en productos mas complejos

El satélite parte de la necesidad de establecer comunicaciones que superen el horizonte, de esta manera surge la idea de colocar un producto tecnológico en el espacio orbitando alrededor de la tierra como lo hace su satélite natural, la luna.



3

El mundo no funcionaría sin los satélites artificiales

Desde que el 4 de octubre de 1957 que se pusiera en órbita el “Sputnik 1”, el número de sa-télites artificiales que se han enviado al espacio ha ascendido hasta más de 5.000. El mundo tecnoló-gico actual no funcionaría sin la existencia de estos artilugios, cuya utilidad, en un principio mera-mente científica y militar, se aplica al espionaje, la navegación aérea y marítima, el estudio de la meteorología, de las cosechas y el seguimiento de incendios y catástrofes naturales

Más



4

de 5.000 satélites artificiales inundan el espacio exterior de nuestro planeta. La mayoría de ellos, unos 4.000, se encuentran a unos 700 kilómetros de distancia y, el resto, en la órbita geoestacionaria que se localiza a unos 35.000 kilómetros.

¿Para qué queremos tantos artilugios en el espacio? Las utilidades que hoy se dan a estos aparatos justifican más que de sobra la existencia de un número tan el evado de ellos. El espionaje, la observación de la Tierra, la navegación marítima y aérea... Multitud de actividades no se podrían realizar en la actualidad si no fuera por la existencia de los satélites artificiales.

Pero no sólo existen aquéllos que miran hacia abajo, hacia nuestro planeta. También los hay que apuntan hacia arriba, hacia el espacio, para que los astrónomos investiguen el Universo.

La carrera ha sido frenética desde que el 4 de octubre de 1957 se lanzó el primer satélite. Fue el Sputnik 1, que impulsó la extinta Unión Soviética. Desde entonces la tecnología de los satéli-tes ha evolucionado tanto que los actuales son capaces de diferenciar un camión de un coche desde cientos de kilómetros de distancia, si un petrolero está limpiando sus tanques en el océano o dónde ha surgido el foco de un incendio.

Los satélites, aunque no lo parezca, funcionan de una forma muy simple: se les envía una señal desde la Tierra y ellos la rebotan hacia el lugar que se les indique.

La meteorología, la cartografía, la exploración del Universo, el seguimiento de las cose-chas, de las catástrofes naturales... son actividades que han convertido a los satélites en herramientas imprescindibles de nuestra civilización.

Qué es un satélite?

Satélite se llama a todo objeto secundario que gravita en una órbita cerrada alrededor de un planeta.

• Satélites naturales

La Luna es el satélite de la Tierra, si bien la Luna y la Tierra tienen un tamaño tan similar que se las puede considerar en algunos momentos como un sistema de dos planetas.

El movimiento de la mayor parte de los satélites conocidos del Sistema Solar alrededor de sus planetas es directo, es decir, de oeste a este y en la misma dirección que giran sus planetas.

Solamente ciertos satélites de grandes planetas exteriores giran en sentido inverso, es decir, de este a oeste y en dirección contraria a la de sus planetas; probablemente fueron capturados por los campos gravitatorios de los planetas algún tiempo después de la formación del Sistema Solar.

Muchos astrónomos creen que Plutón, que se mueve en una órbita independiente alrede-dor del Sol, pudo haberse originado como satélite de Neptuno; recientemente se ha descubierto que el mismo Plutón tiene un satélite.

• ¿Qué es un satélite artificial?

El satélite artificial es una de las herramientas más útiles que hasta la fecha haya creado el Hombre. Posibilita observar y controlar nuestro planeta y mirar al Cosmos sin la interposición de la atmósfera.



5

Se entiende por satélite artificial a cualquiera de los objetos puestos en órbita alr ededor de la Tierra. Los objetivos son variados y van desde los fines científicos, tecnológicos a los militares.

Ahora, si lo definimos desde un punto de vista riguroso, un satélite artificial es un objeto no tripulado puesto en órbita alrededor de la Tierra, quedando fuera de esta definición los cohetes lanzadores como las cápsulas tripuladas o de carga, los transbordadores espaciales y las estaciones orbítales. Tampoco son considerados satélites artificiales las sondas espaciales enviadas a cualquier otro destino del Sistema Solar.

• El primer satélite artificial

El primer satélite artificial fue lanzado por la Unión Soviética el 4 de octubre de 1957, lo llamaron Sputnik 1. Más tarde Estados Unidos enviaría al espacio su primer satélite artificial. Su nombre era Explorer 1 y fue enviado al espacio el 31 de enero de 1958.

En los años posteriores se han lanzado varios cientos de satélites. En la actualidad hay satélites de:

Comunicaciones: utilizados para la comunicación telefónica y la transmisión de datos digitales e imágenes de televisión.

Navegación: permiten determinar posiciones en el mar con un error límite de menos de 10 m, y también ayudan a la navegación en la localización de hielos y trazado de corrientes oceánicas.

Meteorológicos: fotografían la Tierra y proporcionan datos a las estaciones meteorológicas para la predicción de las condiciones atmosféricas de todo el mundo.

Estudio de recursos terrestres y científicos: estos últimos se utilizan para estudiar la alta atmósfera, el firmamento, o para probar alguna ley física.

Militares

• Alimentación de los satélites artificiales

Los satélites artificiales se alimentan mediante células solares (*) por medio baterías que se cargan con ellas y, en algunos casos, reciben la energía de generadores nucleares, en los que el calor producido por la desintegración de los radioisótopos se convierte en energía eléctrica.



6

Los satélites están equipados con transmisores de radio para enviar datos, con radiorrecep-tores y circuitos electrónicos de almacenamiento de datos, y con equipos de control como sistemas de radar y de guía para el seguimiento de estrellas.

Los satélites se colocan en órbita mediante cohetes de etapas múltiples denominados lan-zadores.

(*) Célula solar: Es una célula fotoeléctrica constituida esencialmente por una pequeña pa stilla de silicio o de otra materia semiconductora que, al ser tocada por los rayos solares, genera una débil corriente eléctrica. Los vehículos espaciales las emplean en gran cantidad, formando enormes pane-les o recubriendo su superficie exterior.

Paneles solares: Especie de alas que llevan algunos satélites y vehículos astronáuticos, las cuales están recubiertas de pequeñas pastillas de silicio o de otra materia idónea. Estas pastillas o láminas, denominadas células solares, tienen la propiedad de transformar la luz del Sol en corriente eléctrica para el funcionamiento de los instrumentos y equipos que transportan.

Sputnik 1 (1957)

Desde épocas antiguas, el hombre empezó a investigar el espacio, pero sólo hasta el 4 de octubre de 1957 se pudo saber como era el Universo, cuando los soviéticos pusieron en órbita el satélite Sputnik 1.

Desde ese momento comenzó la era espacial y los viajes tripulados y no tripulados.

El Spuntnik se transformó en el primer satélite artificial que orbitó la Tierra y fue lanzado por la Unión Soviética.



7

Una larga historia de mitos, sueños, novelas, ciencia y tecnología culminó con el lanza-miento del primer satélite artificial a la órbita terrestre, el Sputnik 1, por la URSS el 4 de octubre de 1957.

El Sputnik 1 era una esfera de aluminio de 58 cm. de diámetro y pesaba 83 kg. Tardaba 96,2 minutos en dar la vuelta a la Tierra. Describía una órbita elíptica y alcanzaba su apogeo a una altura de 946 Km., y su perigeo a 227 Km. Contaba con instrumentos que durante 21 días enviaron información a la Tierra sobre radiación cósmica, meteoritos y sobre la densidad y temperatura de las capas superiores de la atmósfera.

Al cabo de 57 días el satélite entró en la atmósfera terrestre y se destruyó por efecto del ca-lor debido al rozamiento aerodinámico.

Las reacciones en todo el mundo, particularmente en los Estados Unidos por que la Unión Soviética se les había adelantado, demostraron que la exploración espacial era algo más que un lo-gro científico.

HISTORIA DE LOS SATÉLITES DE TELECOMUNICACIONES

El hombre desde los albores de la humanidad siempre ha mirado el cielo con una mezcla de admiración y temor. El firmamento que lo rodeaba era la morada de dioses y espíritus superiores los cuales imaginaban a inmensa altura y le recordaban lo pequeña y lo mísera que era su existencia en comparación con la de aquellos. Hoy en día el cielo está habitado, no con los productos del alma humana como en la antigüedad, sino físicamente por máquinas que impasibles y desde la enorme ventaja que les reporta la altitud en la que se mueven intentan con su funcionamiento hacer nuestra vida lo mas llevadera posible.

Los satélites artificiales inician su singladura en 1957 con el lanzamiento del Sputnik 1. En la actualidad la variedad de satélites artificiales que rodean la tierra es sorprendente. El siguiente esquema nos puede ayudar a ver su inmensa variedad: TIPOS DE SATÉLITES.



8

• Por su órbita: o Satélites de órbita geoestacionaria o Satélites de órbita baja (LEO) o Satélites de órbita elíptica excéntrica (Molniya)

• Por su finalidad: o Satélites de Telecomunicaciones (Radio y Televisión) o Satélites Meteorológicos. o Satélites de Navegación. o Satélites Militares y espías. o Satélites de Observación de la tierra. o Satélites Científicos y de propósitos experimentales. o Satélites de Radioaficionado.

De toda esta amplia gama de dispositivos presentes nosotros nos vamos a centrar en la primera parte, al desarrollo de los satélites de telecomunicaciones asomándonos también a los satéli-tes tipo GPS y los futuros PCS (Satélites de comunicación personal).

BANDAS DE FRECUENCIAS UTILIZADAS POR LOS SATÉLITES. Banda P 200-400 Mhz. Banda L 1530-2700 Mhz. Banda S 2700-3500 Mhz. Banda C 3700-4200 Mhz. 4400-4700 Mhz. 5725-6425 Mhz. Banda X 7900-8400 Mhz. Banda Ku1 (Banda PSS) 10.7-11.75 Ghz. Banda Ku2 (Banda DBS) 11.75-12.5 Ghz. Banda Ku3 (Banda Telecom) 12.5-12.75 Ghz. Banda Ka 17.7-21.2 Ghz. Banda K 27.5-31.0 Ghz. 1 Mhz.= 1000.000 Hz. 1 Ghz.= 1000.000.000 Hz.

La idea de los satélites de Telecomunicaciones aparecieron poco después de la II Guerra Mundial. En 1945 en el número de octubre de la revista Wireless World apareció un artículo titula-do "Relés extraterrestres" cuyo autor era un oficial de radar de la RAF llamado Arthur C. Clarke. Clarke que mas tarde sería conocido principalmente por sus libros de ciencia ficción y de divulga-ción proponía en su artículo la colocación en órbita de tres repetidores separados entre si 120 grados a 36000 km. sobre la superficie de la tierra en una órbita situada en un plano coincidente con el que pasa por el ecuador terrestre. Este sistema podría abastecer de comunicaciones Radio y Televisión a todo el globo.



9

Si bien Clarke fue el primero que expuso la idea del empleo de la órbita geoestacionaria para las comunicaciones esta ya rondaba por la cabeza de muchos otros. Al poco tiempo de terminar la gue-rra no existían medios para colocar satélites en órbita terrestre baja ni mucho menos geoestacionaria, los primeros experimentos de utilización del espacio para propagación de radiocomunicaciones lo realizó el ejercito americano en 1951 y en 1955 utilizando nuestro satélite natural, la luna, como reflector pasivo. El primer satélite espacial el Sputnik 1 llevaba a bordo un radiofaro el cual emitía una señal en las frecuencias de 20 y 40 Mhz. Esta señal podía ser recibida por simples receptores y así lo hicieron muchos radioaficionados a lo largo del mundo realizándose la primera prueba de transmisión y recepción de señales desde el espacio. La primera voz humana retransmitida desde el espacio fue la del presidente norteamericano Dwight D. Eisenhower, cuando en 1958 en el contexto del proyecto SCORE se puso en órbita un misil ICBM Atlas liberado de su cohete acelerador con un mensaje de Navidad grabado por el dirigente, quien opinaba que el espacio tenía poca utilidad práctica. La grabadora podía también almacenar mensajes para retransmitirlos más tarde, lo que dio origen a los llamados satélites de retransmisión diferida. Un Satélite posterior de este tipo fue el Courier 1B, lanzado el 4 de Octubre de 1960. Este satélite militar podía almacenar y retransmitir hasta 68.000 palabras por minuto, y empleaba células solares en lugar de los acumuladores limitados del SCORE.

Los sistemas pasivos, que imitaban la utilización primitiva de la Luna por el ejército nor-teamericano, se probaron durante un tiempo. Los Echo 1 y 2 eran grandes globos reflectores de my-lar iluminado. Su uso se limitaba a parejas de estaciones terrestres desde las cuales podía verse el globo al mismo tiempo. Los científicos geodésicos descubrieron que eran más útiles como balizas para el trazado de mapas desde el exterior de la Tierra. Los ingenieros concluyeron que era necesa-rio un sistema de transmisión activo, por ejemplo una versión orbital de las torres de retransmisión por microondas utilizadas en los sistemas telefónicos. Durante algún tiempo discutieron la conve-niencia de colocar varios satélites en órbita geoestacionaria (lo que comporta costos de lanzamiento más elevados) o bien una multitud de satélites en órbitas más bajas (con el consiguiente aumento en el costo de los satélites). La polémica concluyó en favor de la solución geoestacionaria ya que dichos satélites serían de seguimiento mucho más fácil



10

El primer satélite de comunicaciones verdadero, el Telstar 1, fue lanzado a una órbita te-rrestre baja, de 952 x 5632 Km. Era también el primer satélite de financiación comercial, a cargo de la American Telephone and Telegraph. El Telstar 1 se lanzó el 10 de julio de 1962, y le siguió casi un año después el Telstar 2. Las estaciones terrestres estaban situadas en Andover, Maine (Estados Unidos), Goonhilly Downs (Reino Unido) y Pleumeur-Bodou (Francia). La primera retransmisión mostraba la bandera norteamericana ondeando en la brisa de Nueva Inglaterra, con la estación de Andover al fondo. Esta imagen se r etransmitió a Gran Bretaña, Francia y a una estación norteame-ricana de New Jersey, casi quince horas después del lanzamiento. Dos semanas más tarde millones de europeos y americanos seguían por televisión una conversación entre interlocutores de ambos lados del Atlántico. No sólo podían conversar, sino también verse en directo vía satélite. Muchos historiadores fechan el nacimiento de la aldea mundial ese día.

Al Telstar 1 siguieron el Relay 1, otro satélite de órbita baja, lanzado el 13 de diciembre de

1962, y el Relay 2, el 21 de enero de 1964. Se trataba de vehículos espaciales experimentales, como el Telstar, diseñados para descubrir las limitaciones de actuación de los satélites. Como tales ,constituían solo el preludio de acontecimientos mas importantes.

El 26 de julio de 1963 el Syncom 2 se colocó en órbita si ncrónica sobre el Atlántico. El Syn-com 1 se había situado en el mismo lugar en febrero, pero su equipo de radio falló. La órbita del Syncom 2 tenía una inclinación de 28º, por lo que parecía describir un ocho sobre la tierra. Sin em-bargo se utilizó el 13 de septiembre, con el Relay 1, para enlazar Río de Janeiro (Brasil), Lagos (Ni-geria) y New Jersey en una breve conversación entre tres continentes. El Syncom 3 se situó directa-mente sobre el ecuador, cerca de la línea de cambio de fecha, el 19 de agosto de 1964, y se retransmi-



11

tieron en directo las ceremonias de apertura de los juegos olímpicos en Japón. "En directo iba satéli-te": el mundo se sobrecogió al conocer las posibilidades de los satélites de comunicaciones.

Desde el principio los políticos comprendieron su potencial comercial. En 1961 el presi-

dente de los Estados Unidos, John F. Kennedy, invitaba a todas las naciones a participar en un sis-tema de satélites de comunicaciones en beneficio de la paz mundial y de la fraternidad entre todos los hombres. Su llamada encontró respuesta, y en agosto de 1964 se formo el consorcio Intelsat (International Telecommunications Satellite Organization = Organización Internacional de Tel e-comunicaciones por Satélite). El sistema es propiedad de los estados miembros, a prorrata según su participación en el tráfico anual. La rama operativa del consorcio es la COMSAT (Communications Satellite Corporación = Corporación de satélites de comunicaciones), con sede en Washington. El primer satélite lanzado por esta espacialísima empresa fue el Intelsat 1, más conocido como Early Bird. El 28 de junio de 1965 entró en servicio regular, con 240 circuitos telefónicos. Era un cilindro de 0´72 metros de anchura por 0´59 metros de altura, y su peso era tan solo de 39 kg. Las células solares que lo envolvían suministraban 40 W. de energía, y para simplificar el diseño de sistemas estaba estabilizado por rotación, como una peonza. El Early Bird estaba diseñado para funcionar durante dieciocho meses, pero permaneció en servicio durante cuatro años. Con posterioridad se lanzaron sucesivos satélites Intelsat los cuales fueron aumentando su capacidad de retransmisión de canales telefónicos y televisivos en la actualidad la constelación Intelsat consta de 32 satél ites cu-briendo todo el globo.

El Intelsat no es el único sistema de satélites de comunicaciones en funcionamiento. A

medida que avanzaba la tecnología y descendían los precios, la conveniencia de los satélites de co-municaciones dedicados crecía. Resultaba atractivo, desde el punto de vista comercial, construir los satélites según las necesidades de los distintos estados, firmas, compañías de navegación y otras or-ganizaciones con un gran volumen de tráfico de comunicaciones entre puntos separados por varios centenares de kilómetros. El primer país que contó con un sistema interior fue Canadá que lanzó el Anik 1 (mediante un cohete norteamericano) en noviembre de 1972. España cuenta con su propio sistema de satélites el sistema Hispasat. Otra red muy utilizada, aunque no tan conocida, es la DSCS (Defense Satellite Communications System = Sistema militar de comunicaciones por satélite), del departamento de Defensa de los Estados Unidos con su serie de satélites DSCS. Otras redes de saté-lites militares aliados son el sistema naval de comunicaciones por satélite (Fleet Satellite Communi-cations System, FLTSATCOM), el sistema aéreo de comunicaciones por satélite (Air Force Satellite Comunicación System, AFSATCOM), el sistema de comunicaciones por satélite del ejército (SATCOM), todos ellos norteamericanos, y la serie de la OTAN.

La red nacional más extensa de satélites fue desarrollada por la Unión Soviética a pa rtir de

abril de 1965, con una serie de satélites Molniya (relámpago) situados en órbita muy elíptica con el cenit sobre el hemisferio norte. De este modo, diversos centros del extenso territorio de la URSS quedaron unidos por programas de televisión en blanco y negro, teléfono y telégrafo. La órbita de 12 horas colocaba al satélite encima de la Unión Soviética durante los periodos fundamentales de co-municaciones, lo que suponía para las estaciones de tierra un blanco con un movimiento aparente muy lento. Cada una de las dos primeras series (Molniya 1 y 2) comprende cuatro pares de cada tipo de satél ite, colocados a intervalos de 90º alr ededor de la órbita. La serie Molniya 3 es más completa, pues incorpora televisión en color además de telecomunicaciones. En combinación con los satélites trabajan las estaciones terrestres Órbita o de "toldilla", cada una de las cuales emplea una antena parabólica de bajo ruido y 12 metros de diámetro sobre un soporte giratorio. La antena se orienta hacia el satélite por medio de un mecanismo eléctrico de seguimiento..



12

Los satélites Molniya tuvieron un impacto social, político y económico considerable en el

desarrollo del estado soviético (a menudo, con culturas y costumbres diferentes) en contacto mas estrecho con Moscú, y al establecer conexiones, a través de la Organización Intersputnik, con otros países socialistas, desde Europa Oriental a Mongolia. La red de largo alcance se perfecciona todavía más en la actualidad. En diciembre de 1975, a la familia de satélites de comunicaciones soviético se añadió el Raduga, cuya designación internacional es Statsionar 1. Su misión es la misma que en la serie Molniya, si bien describe una órbita geoestacionaria.

Le siguió el Ekran, también de órbita estacionaria cuyo nombre internacional es Statsionar

T. Tiene como función específica la retransmisión de programas de televisión desde los estudios centrales de Moscú a zonas con estaciones terrestres más sencillas. Lo hacen posible la potencia de los transmisores del Ekran, varias veces superior a la de los restantes satélites de comunicaciones, y sus antenas de haces dirigidos convergentes, que permiten retransmitir señales de televisión directa-mente a grupos de receptores de televisión a través de antenas colectivas, e incluso directamente a los receptores de cada hogar, a través de antenas en el tejado.

Los ingenieros soviéticos han perfeccionado también una estación terrestre móvil llamada

Mars, transportable en tres contenedores. Aunque en principio se ideo para la recepción de televi-sión en directo, cuenta con una antena parabólica de 7 m. y funciona de modo completamente au-tomático. Puede utilizarse también para retransmisiones telefónicas y telegráficas.

Los equipos especiales para la retransmisión vía satélite de los juegos olímpicos de Moscú

en 1980 pretendían llevar a una audiencia de 2000 a 2500 millones de personas lo más cerca posible de los acontecimientos deportivos. Entre ellos se contaban nuevos satélites geoestacionarios del tipo Gorizont, con equipos de retransmisión perfeccionados. El primero se lanzó en diciembre de 1978.

SATÉLITES ARTIFICIALES



13

Funcionamiento del sistema Satelital

El sistema consta de dos elementos: La sección tierra, compuesta por un gran número de estacio-nes terrestres y la sección espacial, compuesta por los satélites.

Estaciones terrestres

Generalmente se utilizan dos estaciones terrestres por satélite. Una de estas estaciones es el emisor u origen de la señal enviada al satélite y la otra es el receptor de dicha señal, aunque tienen cada una la capacidad de enviar y recibir, por lo que las llamaremos trasnreceptores.

Las mismas reciben los datos correspondientes al estado del satélite como posición, altura, alar-mas por mal funcionamiento de algún circuito electrónico o de potencia, etc.

Estas indicaciones, conjuntamente con la posición, determinada por telemetría, la estación terres-tre, permiten, mediante el uso de computadoras, el cálculo de la posición correcta y el envío hacia el satélite de los comandos necesarios para ajustar los motores-cohetes.

La activación de estos últimos permite corregir la posición del satélite y poner en funcionamiento los circuitos de control que actúan sobre los diferentes módulos del sist ema de comunicaciones.

Actualmente, existen varias clases de estaciones terrestres integradas por reflector para-bólico, las cuales pueden variar en el tamaño, potencia de transmisión, sensibilidad de recepción, capacidad de canales, modos de acceso, etc.



14

Generalmente, cierto número de estas estaciones pueden constituir una subestación de-dicada a un servicio específico.

Tipos de satelites

Existen dos grandes tipos: estabilización por giro (cilíndricos) o triaxial (con paneles ex-tendidos).

Las antenas del satélite reciben las señales de radiofrecuencia provenientes de las esta-ciones terrenas transmisoras, y después de que son procesadas en el satélite, la transmiten de regreso hacia la Tierra, concentradas en un haz de potencia. Los el ementos de alimentación, denominados alimentadores, son generalmente antenas de corneta conectadas a guías de onda que emiten energía hacia un reflector parabólico para entregársela a los equipos receptores.

Las antenas son la interfase o etapa de transformación entre las señales electromagnéti-cas que viajan por el espacio y las señales que circulan dentro de varios de sus subsistemas.

Paradójicamente, una antena parabólica chica puede recibir y transmitir dentro de una extensión territorial dentro de una extensión territorial muy grande, mientras que una antena de mayor tamaño, que opere a la misma frecuencia, solamente puede hacerlo dentro de una zona geo-gráfica más pequeña.

Para funcionar adecuadamente, todo satélite necesita un suministro de energía eléctrica sin interrupción y sin variaciones significativas en los niveles de voltaje y corriente. La cantidad de potencia requerida por cada por cada uno en particular depende de sus características de operación, y normalmente varía entre los 500 y 2000 watts. El subsistema de energía eléctrica consiste en tres elementos fundamentales: una fuente primaria, una fuente secundaria y un acondicionador de po-tencia; este último está integrado por dispositivos como reguladores, convertidores y circuitos de protección, que permiten regular y distribuir la electricidad con los niveles adecuados a cada una de las partes del satélite.

Una gran desventaja que actualmente tiene las celdas solares es que su factor de eficien-cia en la conversión de energía eléctrica es muy bajo. En un principio era del orden del 8%; ahora se utilizan celdas con una tecnología mejor, que brindan factores de eficiencia del 10 al 12%, pues tam-bién aprovechan gran parte de la energía radiada por el Sol en la región ultravioleta de su espectro. La intensidad de la radiación solar sobre las celdas del satélite no es constante, puesto que éste se acerca o aleja del Sol junto con la Tierra al desplazarse alrededor de él, completando una vuelta en un año; cuando el satélite y la Tierra se acercan al Sol, la intensidad de la radiación solar sobre las celdas aumenta.

¿Para qué gastar en tanto material y tener que vencer complicaciones de volumen y peso en el sistema de lanzamiento que lleve al satélite al espacio?

La razón es sencilla, cuanto más grandes son las antenas, tienen la propiedad de una mayor capacidad para concentrar la energía en un haz electromagnético muy angosto, que ilumina pocas unidades cuadradas, pero que las irradia con niveles muy altos de densidad de potencia; esto facilita el diseño y reduce el costo de las estaciones terrenas receptoras.

Sistema satelital



15

Cobertura

Huella de iluminación. Es la cobertura de cada haz, está limitada por un contorno muy irregular hecho a propósito por los diseñadores de las antenas del satélite, y de esta forma no se desperdicia potencia transmitiéndola a puntos geográficos en los que no hay tráfico o estaciones terrenas trans-misoras y receptoras, concentrándola para que ilumine sólo los lugares geográficos en los que si hay densidades importantes de población, equipos y gran demanda de servicios de comunicación. El haz que irradia cada una de las antenas también se le llama haz de contorno.

Tipos de Orbitas

� Orbita Baja (LEO): Están situados a una altitud de 2 000 a 4 000 Km. y poseen un perio-do de 90 minutos. Existen dos tipos de órbitas LEO: polares y elípticas. Ventajas: el tiempo de propagación de la señal es bajo y proporciona cobertura mundial. Inconvenientes: es ne-cesario corregir continuamente la órbita debido al efecto de la atmósfera y son necesarios muchos satélites para cubrir el globo.

� Orbita Media (MEO): Situados a una altitud de 10 000 Km. Su periodo es de 6 horas. Un sistema de comunicación que los utilizase sólo necesitaría 3 ó 4 satélites, pero el tiempo de propagación es alto.

� Orbita muy Elíptica (REO): Tienen el perigeo a unos 500 Km.. y el apogeo a 50 000. Las órbitas están inclinadas 63.5 grados para poder dotar de servicios de comunicación a las zo-nas más al norte. El periodo varía de las 8 alas 24 horas. Debido a la gran excentricidad de la órbita pasa mucho tiempo en el apogeo, por lo que parece estacionario desde la Tierra. La



16

potencia de recepción es baja y el tiempo de propagación elevado, por lo que se utilizan para redifusión directa.

� Orbita Geoestacionaria (GEO): Son de tipo circular con periodo igual al de la Tierra (24 horas). Su altura es de 35 786 Km.. (se deduce de la condición de que el sat élite ha de per-manecer quieto con respecto a la Tierra). Su área de servicio es de 1/3 la superficie del glo-bo, por lo que se necesitan pocas unidades para cubrir el globo. Su desventaja es el enorme tiempo de propagación.

CIRCUITO SATELITAL TÓPICO

Subsistemas de Comunicaciones

Las señales de comunicaciones (refiriéndonos a la telefonía) son recibidas por el satélite, entran a él a través de sus antenas, y ellas mismas se encargan de retransmitir toda esa información hacia la Tierra, después de procesarla debidamente. Los principales pasos del proceso son amplificar las señales a un nivel de potencia adecuado, cambiarlas de frecuencia, realizando estas funciones mediante filtros, amplificadores, convertidores de frecuencia, conmutadores y multiplexores.

Transpondedor: Es la trayectoria completa de cada repetidor, comprendiendo todos sus equipos desde la salida de la antena receptora hasta la entrada de la antena transmisora. Este subsistema, incluyendo el de las antenas son de mucho interés ya que se planifica el uso del satélite, es decir, asignar las trayectorias en los que deben ir los diferentes servicios, como la telefonía.

Ancho de Banda: La señal proveniente de la Tierra que entra por la antena receptora puede con-tener miles de canales telefónicos, todos ellos enviados en frecuencias diferentes; al rango de fr e-cuencia que hay entre la frecuencia más baja y la más alta de las que se transmiten es a lo que se llama ancho de banda.

Amplificador de Bajo Ruido: Es el primer dispositivo electrónico importante que encuentran las señales recibidas por la antena, con poca potencia de salida; este aparato genera internamente muy poco ruido, que se suma a las señales originales que entran a él para amplificación. El ruido, se em-plea para identificar a las señales nuevas, de diversas frecuencias. Es capaz de amplificar al mismo tiempo todas las señales recib idas por la antena, antes de que se proceda a separarlas entre sí, por medio de filtros.

Convertidor de Frecuencia: Es un oscilador local que multiplica las señales que entran por otra generada internamente. Después de amplificar y cambiar la frecuencia de las señales, el siguiente paso es separarlas en grupos o bloques, cada grupo puede contener cientos de canales telefónicos. La separación se realizaría por medio de un demultiplexor que tiene un solo conducto de entrada y va-rios de salida. Después pasaría a una etapa de amplificación, proporcionada por un amplificador de potencia, en donde todos los bloques son reunidos en un solo conjunto a través de un multiplexor.

Tipos de Comunicaciones Móviles.

El propósito de un sistema de comunicaciones móvil se puede inferir del nombre de la tecnología: prestar servicios de telecomunicaciones entre estaciones móviles y estaciones terrenas fijas, o entre dos estaciones móviles. Las comunicaciones móviles han dejado de ser un mercado exclusivo; ahora son una tecnología muy extendida de gran interés para el consumidor ordinario. Será de gran utilidad distinguir entre dos formas de comunicaciones móviles: celular y de inalámbri-cos.

Sistema Celular



17

Un sistema celular por regular tiene una red totalmente definida que incluye protocolos para establecer y despejar llamadas así como rastrear las unidades móviles dentro de un área geográ-fica extensa. Los sistemas celulares pueden comunicarse dentro de células grandes con radios del orden de kilómetros. Las células pueden abarcar desde cerca de una milla hasta 25 millas. El patrón hexagonal bien definido sólo corresponde aproximadamente alas ondas de radio.

A continuación mostraremos la topología representativa de un sistema celular:

MSC (Mobile Switching Center): Es el elemento de control de los sistemas celulares; se encarga de conmutar las llamadas a las células, proporcionar respaldo, conectarse con las redes telefónicas, m o-nitorear el tráfico para fines de cobro, realizar pruebas y diagnósticos, y realizar labores de admini s-tración de la red en general.



18

Unidad Móvil: Es el transmisor-receptor móvil, casi siempre situado en un automóvil, camión, em-



19



20

mencionaba anteriormente, se puede aumentar la capacidad de los canales en las

células reduciendo el radio de estas. Una célula grande se puede dividir en células más pequeñas, que a su vez se pueden dividir en células más pequeñas reduciendo la potencia de los transmisores. Así que se pueden usar células grandes en áreas suburbanas (hasta de 20 millas) y células muy pe-queñas en áreas de alta densidad.

Pero hay que tomar en cuenta que la partición de células se requiere de un diseño muy cuidadoso durante el establecimiento inicial del sistema. Además si las células son pequ eñas requie-ren transferencias de control más frecuentes, lo que aumenta el gasto extra de la red.

Las principales diferencias entre los sistemas celulares es el uso del espectro de frecuen-cias y espacio entre los canales.

PUESTA EN ORBITA

Un satélite artificial es cualquier vehículo destinado a girar en torno a un planeta, especial-mente la Tierra, que se coloca en órbita mediante un cohete polietápico (de varias etapas) o desde otro vehículo espacial.

La primera etapa suele llegar hasta los 100 Km. de altura; la segunda sitúa al satélite hasta una altura muy próxima a la de la órbita definitiva; las demás etapas llevan al satélite hasta su órbita estable, es decir, hasta una órbita en la cual sucede que, en cualquiera de sus puntos, la fuerza de atracción gravitatoria terrestre y la fuerza centrífuga se contrarrestan (peso relativo del satélite = 0).



21

1- SATÉLITE METEOROLÓGICO

Analizan y envían da-tos sobre el clima en la Tierra.

2- SATELITES DE COMUNICACIONES

Permiten la recepción y transmisión de señales de radio, televisión, telefonía, Internet, etc.

3- SATELITES MILITARES

Son usados con fines estratégicos secretos por parte de áreas mili-tares.

El cálculo orbital

Para determinar numéricamente la órbita se utilizan cuatro parámetros: apoapsis o apogeo; periapsis o perigeo; período orbital, e inclinación del plano orbital con respecto al ecuador del plane-ta.

Apogeo y perigeo

El apoapsis o apogeo es el punto de la órbita del satélite que se halla a más distancia del centro del planeta; el perigeo, por el contrario, es el punto más próximo a ese centro.

Período orbital

El periodo orbital se calcula a partir de la tercera ley de Kepler ("Los cuadrados de los pe-ríodos de revolución son directamente proporcionales a los cubos de los semiejes mayores de las órbitas").

Ángulo directo y retrógrado

El cuarto parámetro, el ángulo que forman el plano orbital del satélite y el plano ecuatorial del planeta, puede variar entre 0º y 180º. Entre 0º y 90º, el ángulo se dice que es directo, debido a que lo es el movimiento del satélite con respecto al planeta; entre 90º y 180º, el ángulo es retrógrado, por cuanto lo es el movimiento del satélite con respecto al planeta.

Satélite estacionario

Si el planeta, como sucede habitualmente, es la Tierra, resultan de particular interés las ó r-bitas circulares a 35.000 km de altura cuyo período de revolución es de 24 horas, como el planeta; es decir, el satélite se desplaza sincrónicamente con la Tierra; por lo tanto, su velocidad relativa es nula y el vehículo parece no moverse (satélite estacionario).

En ese caso la inclinación de la órbita dará lugar a un movimiento de precesión, que será de velocidad nula en el caso de trayectoria polar o ecuatorial.

En cuanto a las aplicaciones debe distinguirse entre las no militares (científicas... ) y las mi-litares.

Satélites meteorológicos

Su altura de vuelo suele variar entre 500 y 1.200 km, sirven fundamentalmente para obser-var: la radiación térmica; la disposición de las capas de nubes; la búsqueda y captación de diversos datos para pronóstico del tiempo, y la formación y evolución de huracanes.



22

Entre estos satélites destacan los americanos Nimbus, Tyros y Meteosat, los sovi éticos Molnya, Meteor y algunos de la serie Cosmos.

Las imágenes visibles o en infra-rrojos tomadas por el METEOSAT se transmiten a las estaciones centrales de Tierra; luego, una vez elaboradas y co-rregidas, son remitidas al satélite, que las distribuye a las estaciones usuarias. Al METEOSAT, ade-más, llegan los datos meteoroló-gicos recogidos por los buques, las balizas, los globos sonda y los satélites en órbita polar baja, y los distribuye a la estación central y a las pequeñas estaciones de los clientes (radio, TV, Inte rnet, etc.)

Función de los satélites meteorológicos

Satélites de comunicaciones

Inventado por el escritor de ciencia ficción Arthur C. Clarke, el satélite de comunicaciones permite la retransmisión de radio señales entre estaciones terrestres que se hallan fuera del alcance visual directo. Los hay de muy diversas clases: satélites de comunicaciones activos o pasivos; no estacionarios, como el Telstar; de órbita sincrónica; como el Molya; como el Early Bird (pájaro del Alba -1965- ), etc.

Entre los satélites de telecomunicaciones podemos citar al italiano Sirio que tiene forma de tambor y un peso de 95 Kg.

Desde el 18 de diciembre de 1958, cuando los Estados Unidos pusieron en órbita al Score, primer repetidor espacial de la voz humana, se han lanzado más de 500 satélites para telecomunica-ciones: experimentales, preexperimentales, preoperativos y operativos, civiles y militares. Es la cate-goría más numerosa, no solo entre los satélites aplicativos, sino entre los satélites de todo tipo.

Satélites de telecomunicaciones significa satélite en órbita geoestacionaria y los puesto en esta órbita privilegiada estan materialmente limitados, como las bandas de frecuencias tradicionales. Un satélite geoestacionario se ha convertido, por lo tanto, en una especie de "status symbol" de un país.

Hasta el 28 de junio de 1965 ( Early Bird) las comunicaciones a larga distancia seguían tres caminos: los cables transatlánticos, las ondas de radio y las microondas. Los cables transatlánticos tienen una capacidad de circuitos muy reducida (algunas decenas), aunque un solo canal puede ser utilizado para realizar miles de llamadas simultaneas.

Las ondas radio en HF (Higth Frecuency), entre las frecuencias 3 y 30 MHz o millones de oscilaciones de onda por segundo, rebotan entre la Tierra y la ionosfera y son captadas en cualquier punto de la Tierra, pero la señal se debilita y está sujeta a fluctuaciones provocadas por perturbacio-nes de la ionosfera. Las microondas (más allá de los 30 MHz) no precisan de la ionosfera, son de buena calidad, pero se propagan en línea recta, no van más allá de 50 u 80 km como máximo y de-ben ser utilizadas con repetidores que se "ven" recíprocamente. Por lo tanto los satélites son los arte-factos más confiables para las comunicaciones de todo tipo. El principal problema que afecta a los satélites es el Sol, pues las partículas cargadas emitidas por el astro los, afecta significativamente a tal



23

punto que pueden quedar inoperantes e inservibles. A diario vemos de qué forma los afecta, por ejemplo al ver TV las imágenes se congelan o se descompones en forma de cuadros y el sonido sale entrecortado; cuando esto ocurre no es problema de la estación de TV o de radio, sino del satélite que retransmite la señal.

1- Cubre grandes distancias pero la calidad de la transmisión baja con-siderablemente a causa de fluctua-ciones atmosféricas.

Eso no sólo ocurre entre equipos portátiles de radio, sino también con las bases, principalmente las que se basan en la banda de AM.

2- Se utilizan estaciones repetido-ras y se mantiene la calidad de la señal. Este sistema se utiliza ac-tualmente en los teléfonos celula-res, en donde para comunicarse activan, en forma automática, una serie de antenas repetidoras en distintos lugares donde se encuen-tre el usuario.

Allí donde no llegan las microondas llegan los "puentes de radio" con diversas repetidoras entre las dos estaciones terminales. Los "puentes radio", sin embargo, son más costosos y complejos, porque las instalaciones deben duplicarse en previsión de daños, y porque están sujetas a distorsio-nes que se van amplificando y acumulando. Además, frente a mares y océanos, los "puentes radio" no bastan. Para unir las dos orillas del Atlántico Norte (por ejemplo) el repetidor debería tener 760 km de altura y el situado entre Italia y la costa oriental de los EE.UU, 200 km. Por consiguiente, resulta más fácil emplazar un repetidor en el cielo, a bordo de un satélite: la cota justa es la geoesta-cionaria, a unos 36.000 km aproximadamente.

A esta altura, un satélite gira en torno a la Tierra a la misma velocidad en que gira la Tierra sobre su eje. El satélite se mantiene, pues, casi inmovil respecto al observador terrestre ,siempre mi-rando a la estación transmisora.

Para mantener las antenas del satélite siempre apuntadas hacia la estación, el vehículo espa-cial tiene su rotación estabilizada en torno al eje principal, y se mantiene así perpendicular al plano de la órbita, con un sistema de contrarrotación, las antenas son apuntadas hacia la Tierra. El satélite también puede ser estabilizado sobre tres ejes (balance, avance y retroceso) y en este caso las antenas no tienen necesidad de contrarrotación para que el satélite esté quieto, vuelto hacia la Tierra.

El satélite que confirmó el triunfo de la órbita geoestacionaria para las telecomunicaciones fue el Intelsat I o Early Bird (Pájaro madrugador). Lanzado desde Cabo Cañaveral el 5 de abril de 1965, fue el primero que entró en servicio comercial el 28 de junio del mismo año, sobre el Atlánti-co, a 27,8º de longitud oeste.

El satélite repetidor está constituido, por lo que respecta a las telecomunicaciones, de recep-tores, transmisores y antenas. En particular, una antena receptora , un sistema de pre-amplificación de bajo rumor, un amplificador piloto, un sistema de amplificación de potencia y una antena trans-



24

misora. Esta última puede ser o bien de cobertura global de un hemisferio y orientada (cubriendo una vasta área, continental, pero limitada) o bien de haz estrecho sobre más zonas puntiformes.

1- Reflector antena

2- Antena de comunicación

3- Estructura de separación del cohete DELTA

4- Pieza radial de control de ajuste

5- Codificador – Decodificador 6- Depósito de peróxido para alimentación de piezas de con-trol

7- Censores solares 8- Tobera del motor de apogeo

9- Antena telemática

10- Pieza axial para control de ajuste

11- Batería de níquel -cadmio

12- Receptor transponder

GRÁFICO EN CORTE DEL SATÉLITE SAT 1 CON SUS COMPONENTES

13- Panel solar Lanzamiento: 5 de abril de 1966

Peso: 39 kg

Forma: cilíndricas (72x59 cm)

Orbita: Circular, a 35.615 km y 16,1º de inclinación

Satélite de comunicaciones con capacidad para 240 canales telefónicos.

Satélites para la navegación

Sirven para asegurar la navegación aérea y marítima. Para ello, los sistemas de radionave-gación determinan las coordenadas de posición de una nave con respecto a ciertos puntos referencia-les de la órbita del satélite. Su altura de vuelo es de unos 800 a 3.000 km; por ejemplo, el Transit.

Satélites geodésicos

Tienen la misión de determinar las coordenadas de determinados puntos de la Ti erra por medios ópticos o por radio, basándose en la posición de satélite. Por ejemplo, el satélite Secor.

Satélites astronómicos

Realizan exploraciones en las capas superiores de la atmósfera y cuidan de la recolección de datos relativos a diversos cuerpos celestes, incluida la Tierra. Su altura de vuelo puede ser muy elevada, hasta 400.000 km. Podríamos destacar el Explorer norteamericano y el Cosmos ruso.

Satélites militares



25

LOS SATÉLITES EN ÓRBITA

Como en el espacio no hay aire, un satélite en movimiento no tiene motivo para disminuir su marcha. Siguiendo las leyes de la física, tiende a ir en línea recta. Pero la gravedad terrestre tira de él. Si la velocidad del satélite es correcta, "caerá" indefinidamente alrededor de la Tierra. Se puede comprobar haciendo girar un bolita atada a un cordel (1). La barita (y por lo tanto tu) es la gravedad y notas la reacción de la bola cuando intentas que no siga su tendencia a describir una línea recta y haces que describa una circunferencia. Pero al cortarse el hilo (2), desaparece esta reacción y la bola continúa siguiendo la tangente a la trayectoria.

Para que un satélite cumpla su función como tal el cohete debe colocarlo en órbita. Pero ¿en qué órbita?. Hay infinitas órbitas posibles desde alturas de pocos centenares hasta muchos miles de kilómetros, de circulares a elípticas, sobre el ecuador o sobre los polos.

Los satélites de comunicaciones precisan una órbita perfectamente circular a 36.000 kiló-metros sobre la superficie terrestre. A esa altura tienen una velocidad de 1.685 km/h que la iguala con la de rotación de la Tierra por lo que parece que cuelguen sobre un lugar de la superficie terres-tre. Es una órbita geoestacionaria; y el satélite puede contener transmisores y receptores. En cambio, un satélite de observación (por ejemplo el telescopio espacial Hubble) funciona mejor en un órbita más baja y más rápida sobre los polos. Al colocar un satélite en una órbita polar, los ingenieros se aseguran de que "ve" todo el globo en 24 horas, mientras la Tierra rueda allá abajo.

Un satélite geoestacionario puede quedar sobre un punto de la Tierra, con sus antenas per-fectamente orientadas hacia una estación terrestre y debe permanecer en su órbita geoestacionaria para evitar colisiones con otros satélites. Pero incluso en la quietud del espacio las naves se mueven. El viento solar y otras radiaciones pueden impulsarlas lejos de su posición. Unos pequeños impulso-res en el mismo satélite lo devuelven, bajo control terrestre, a su posición exacta si las señales del satélite se apagan o se vuelven bagas.

FUERZA CENTRÍFUGA



26

Es la fuerza que se pone de manifiesto en los movimientos rotatorios y que tiende a impulsar al objeto hacia el extremo de la curva. Aumen-tando la velocidad de rotación del cuerpo, su valor tiende a crecer.

En el caso de un cuerpo unido a la extremidad de una cuerda que se hace girar en una órbita circu-lar, teniendo con la mano el otro extremo de la cuerda extendida, la fuerza centrífuga es la que mantiene la cuerda en tensión y que se siente como una tracción en la mano.

A ella se opone una fuerza igual y contraria y llamada centrípeta, la que la mano ejerce so-bre el objeto a través de la cuerda. En el caso de un satélite artificial en órbita alrededor de la Tierra, la fuerza centrífuga que le imprime a éste el cohete con el cual ha sido lanzado equilibra exactamen-te la fuerza centrípeta, que en este caso coincide con la fuerza de atracción gravitacional, y el cuerpo permanece girando alrededor de nuestro planeta. Sin embargo, si el espacio en el cual órbita el satéli-te tiene un elemento que opone al movimiento una leve resistencia, como por ejemplo partículas de gas rarificadas pertenecientes a la atmósfera exterior de la Tierra, la velocidad de rotación tiende a disminuir, así como la fuerza centrífuga. En este caso, la fuerza de atracción gravitacional, que ya no está equilibrada, predominará sobre la fuerza centrífuga y tenderá a atraer al satélite, haciéndolo caer hacia la Tierra. Este es el mecanismo por medio del cual los satélites artificiales en órbitas bajas, tienen vidas medias relativamente modestas y caen hacia nuestro planeta destruyéndose.

ÁNGULO DE REENTRADA A LA ATMÓSFERA

Uno de los momentos más críticos de una misión espacial es el regr eso a la atmósfera terrestre. Si el vehículo entra demasiado verticalmente, puede estre-llarse contra los niveles superiores del aire a gran velocidad, sobrecalentarse y arder. Si el ángulo es demasiado pe-queño, el vehículo puede revotar en la atmósfera exterior y volver hacia el espacio. Puedes demostrarlo lanzando un trozo de baldosa al agua. Si lanzas la baldosa con un pequeño ángulo, saltará a lo largo de la superficie (1).



27

Por su propia naturaleza, sus características no son divulgadas, aunque, obviamente, dis-ponen de censores diversos y de material fotográfico de primerísima calidad; ejemplos: Samos, Vela y Discoverer. Su altura de vuelo es baja (unos 100 km). Lo que hemos llamado "satélites de amenaza bélica directa", es decir, con cargas atómicas y nucleares a bordo, están legalmente prohibidos por una serie de convenios internacionales.

ALGUNAS EMPRESAS

Los años 1998 y 1999 probablemente pasaron a la historia como el año de los satélites de

comunicación personal (PCS). Los primeros de los dos grandes contendientes para el mercado de los PCS "Gran Leo", Iridium y Globalstar, estarán preparados en 1998 y 1999 para comenzar a operar sus sistemas de satélite suministrando comunicaciones a nivel internacional. El mercado primario para estos sistemas de telefonía vía satélite serán los ej ecutivos de negocios que en ocasiones viajan a áreas las cuales no se encuentran bajo la cobertura de la telefonía celular convencional pero también servirá para hacer llegar el teléfono a amplias áreas de los países del tercer mundo los cuales nunca han conocido ese medio así Globalstar prevee que el empleo de su sistema de satélites de comunica-ciones podrá estar al alcance de tres mil millones de personas de países subdesarrollados.

Internet va a ser también la gran beneficiada por la puesta en marcha de los PCS. Los saté-

lites permiten el envió de datos a alta velocidad de una manera más fiable y eficiente que los siste-mas por cable, la estructura cliente-servidor de Internet hace que los usu arios reciban mas informa-ción que la que envían así que se piensa en un sistema de conexión en el cual el usuario envíe la soli-citud de información a su proveedor vía cable y reciba la respuesta vía satélite alcanzándose por este medio velocidades de transmisión de datos comparables a los que permite la fibra óptica. Servicios como DirecPC via Eutelsat-Hotbird ya se encuentran en funcionamiento aunque la infraestructura necesaria para su uso todavía se encuentra solo al alcance de empresas importantes, se espera que más adelante con el uso de la banda Ka y el empleo de las constelaciones de satélites en órbita baja el acceso sea mucho más fácil para el usuario medio de Internet. Entre los proyectos más avanzados en este campo caben destacar: Teledesic, Celestri, Skybridge, Astrolink, Spaceway, GE(x) Star y Spacebridge.

Los sistemas principales PCS que se están poniendo en marcha son los siguientes:

ECCO. Tipo de constelación: Gran LEO (Orbita terrestre baja) Propietario: Constellation Communications Inc. Masa de Lanzamiento:12 satélites con una masa cada uno de 280 Kg. Operacional para el año 2000. Configuración órbital:11 satélites operacionales espaciados a igual distancia y un satélite de repuesto en una órbita ecuatorial de 128 minutos de periodo. ELLIPSO. Tipo de constelación: Gran LEO Propietario:Mobile Communications Holdings Inc.



28

Masa de Lanzamiento:17 de satélites de 700 a 800 kg. cada uno. Funcionamiento operacional para el año 2000. Configuración órbital: Constelacion elipso-boreal consiste de dos planos inclinados de 116º. Cada satélite estará en una órbita elíptica (7500 x 670 km. con un periodo de 178 minutos) con cuatro satélites operacionales y uno de repuesto por plano. GLOBALSTAR. Tipo de constelación: Gran LEO Propietario:Globalstar L. P. (Loral Space and Communications and QUALCOMM) Masa de Lanzamiento: 56 satélites de 456 kg. cada uno, el sistema se preveé que esté operacional en 1998. Configuración órbital: Ocho planos con seis satélites operacionales cada uno y un satélite de repues-to por plano. Cada satélite estará en una órbita circular a 1400 km. inclinada 52º con un periodo órbital de 114 minutos. ICO. Tipo de constelación: MEO (órbita terrestre media) Propietario: ICO Global Telecommunications Masa de Lanzamiento: 24 satélites cada uno con una masa de 2450 kg. El sistema será operacional en el año 2000. Configuración órbital: Dos planos con 10 satélites operacionales cada uno y dos de repuesto por plano. Cada satélite estará en una órbita circular a 10300 km.inclinada 45º con un periodo órbital de 360 minutos. IRIDIUM. Tipo de constelación: Gran LEO Propietario: Iridium LLC (Spacecraft built by Motorola) Masa de Lanzamiento: 72 satélites con una masa de 689 kg. cada uno. El sistema será operacional en 1998. Configuración órbital: Seis planos con 11 satélites operacionales cada uno mas un satélite de repues-to por plano. Cada satélite estará en una órbita circular a 780 km. inclinada 86º con un periodo órbi-tal de 101 minutos. ODYSSEY Tipo de Constelación: MEO Propietario:Odyssey Telecommunications International, Inc. (TRW and Teleglobe, Inc) Masa de Lanzamiento: 18 satélites con una masa de 2200 kg. cada uno. Será operacional para el año 2001. Configuración órbital:Tres planos con cuatro satélites operacionales y dos satélites de repuesto por plano. Cada satélite estará en una órbita circular de 10300 km. inclinado 50º con un periodo órbital de 360 minutos. ORBCOMM Tipo de Constelación:Pequeño LEO Propietario:ORBCOMM (Orbital Sciencies Corp and Teleglobe, Inc) Masa de lanzamiento: 24 satélites con una masa de 40 kg. cada uno. Será operacional en 1998. Configuración órbital:Tres planos con ocho satélites operacionales por plano. Cada satélite estará situado en una órbita circular de 770 km. con una inclinación de 45º con un periodo órbital de 101 minutos. TELEDESIC Tipo de Constelación: Broadband LEO Propietario:Teledisc Corp (Bill Gates and Craig McCaw) Masa de Lanzamiento: 288 satélites con una masa de 1500 kg. cada uno. Será operacional para el



29

año 2002. Configuración Orbital:12 planos con 24 satélites operacionales mas algunos de repuesto en cada plano. Cada satélite estará en una órbita circular de 1350 Km. inclinada 90º aproximadamente con un periodo órbital de 113 minutos. RED TELEDESIC

La Red Teledesic consta tanto de un segmento espacial (la red conmutada basada en la constelación de satélites que proporcionan los enlaces de comunicación entre los terminales), como de un segmento terrestre (terminales, pasarelas de red y sistemas de control y operaciones de red). Los terminales son el extremo de la Red Teledesic y proporcionan el interfaz entre la red de satélites y las redes y usuarios terrestres. Éstos realizan la conversión entre los protocolos internos de la Red Teledesic y los protocolos estándar de los sistemas terrestres. TERMINALES

Los terminales Teledesic se comunican directamente con la red de satélites y soportan un

amplio rango de velocidades de transmisión. Aunque la Red Teledesic está optimizada para termi-nales fijos, es también capaz de dar servicio a terminales transportables y móviles, como los emplea-dos en aplicaciones marítimas y aeronáuticas. No se tienen muchos detalles técnicos sobre el funcio-namiento de los terminales. Sin embargo sí se conocen algunas de las funciones que llevarán a cabo, que pasan a describirse a continuación:

• Permitirán implementar algoritmos de encriptación y desencriptación. • Conversión a formato de paquetes de datos, realizando la interfaz con un amplio rango de

protocolos estándar de red (IP, ISDN, ATM ...). • Deben imponer pequeñas cabeceras y pequeñas colas a los paquetes • Control de potencia en transmisión en el enlace ascendente usará, de manera que se use la

mínima potencia necesaria para llevar a cabo la transmisión. La mínima potencia de trans-misión se usará en casos de cielo claro y despejado, mientras que conforme empeoren las condiciones climatológicas (la lluvia) se producirá un incremento de la potencia.

• Permitir que las configuraciones fijas y las transportables o móviles operen desde los múlti-plos de 16 Kbps del canal básico hasta los 2.048 Mbps (equivalente a 128 canales básicos).

Estos terminales podrán usar antenas con diámetros desde 16 cm hasta 1.8 m que vendrán determinados por la máxima velocidad de transmisión en el canal, la región climática, y requeri-mientos de disponibilidad. El rango de potencias de transmisión variará desde 0.01 W hasta 4.7 W, dependiendo del diámetro de la antena, la velocidad de transmisión y las condiciones climáticas. Todas las velocidades de datos hasta los 2.048 Mbps pueden ser soportadas con una potencia media transmitida de 0.3 W con una conveniente elección del tamaño de la antena.

Esta capacidad de manejo de múltiples velocidades de transmisión, protocolos y priorid a-

des de servicio, proporciona la flexibilidad para soportar un amplio rango de aplicaciones, incluyen-do Internet, intranets corporativas, comunicación multimedia, interconexión de LANs, wireless backhaul, etc. De hecho la flexibilidad es un punto clave, ya que gran cantidad de las aplicaciones y protocolos que proporcionará Teledesic no han sido concebidos todavía.



30

GIGALINKS

La red también soporta un pequeño número de terminales fijos para GigaLinks, que opera-

rán a la velocidad OC-3 (155.52 Mbps) y múltiplos de esa velocidad, hasta OC-24 (1.2 Gbps). Las antenas de estos terminales estarán en el rango de 28 cm a 1.6 m, y su potencia de transmisión entre 1 W y 49 W. Además, las antenas utilizarán diversidad en espacio para reducir la probabilidad de error por fading de lluvia.

Los terminales de los GigaLinks proveerán conexiones a las redes públicas y a bases de da-tos y servicios Teledesic, así como puntos de interconexión para el Centro de Control de Operacio-nes de la Constelación de la Red Teledesic (COCC), y para el Centro de Control de Operaciones de Red (NOCC).El COCC coordina el posicionamiento inicial de los satélites, diagnóstico de fallos, reparaciones, y salida de órbita. El NOCC incluye una gran variedad de funciones de administración y control sobre redes distribuidas, tales como bases de datos de red, monitorización de red y sistemas de cobro.

Los terminales Gigalinks proporcionarán también conexiones a otras redes privadas y ter-minales de alta velocidad. Un satélite podrá soportar hasta 16 terminales GigaLinks dentro de su área de servicio

Existe poca información pública sobre los subsistemas del satélite, así como de los protocolos de red que se están desarrollando para el sistema Teledesic, sin embargo se pueden exponer generali-dades de este tipo de sistemas. Primero se expondrán las características que presenta un entorno de red de este tipo, por el hecho de que los nodos son satélites y de que los enlaces, de miles de kilóme-tros, son vía radio. Seguidamente se verán los requerimientos que se imponen a los protocolos para poder adaptarse a las características anteriores.



31

CARACTERÍSTICAS DEL ENTORNO

Limitaciones debidas al satélite

Las características de un satélite imponen una serie de limitaciones que afectan a los proto-colos de comunicación que pueden usarse.

Recursos de computación

Los vehículos espaciales están limitados en volumen, peso y, sobre todo, potencia, por tan-

to su capacidad de procesamiento y memoria están limitados. En general, disponen sólo de 0.15 a 4 MIPS y de 0.15 a 4 Mbytes. Posiblemente las futuras restricciones en potencia, volumen y peso se-rán menos severas, pero la capacidad de proceso y la memoria continuarán siendo más limitadas en un vehículo espacial que en los sistemas terrestres. La capacidad de proceso se espera que alcance como mucho los 8 MIPS y, la memoria como mucho los 8 Mbytes. Potencia de transmisión

Actualmente, la potencia de transmisión es relativamente pequeña, dando como resultado

una velocidad de transmisión media-baja. Entorno de red

Las características de un entorno de red en el espacio tienen un impacto en los protocolos de comunicación que puedan dar soporte a las aplicaciones espaciales.

Conectividad

Mientras que a los vehículos espaciales geoestacionarios se puede acceder continuamente

desde el mismo punto de la Tierra, los LEO son accesibles, normalmente, de forma periódica sólo durante unos pocos minutos desde el mismo punto de la Tierra. Además, los sistemas consistentes únicamente en satélites LEO tienen una conectividad con la Tierra variable en el tiempo (cada mo-delo de conectividad dura únicamente unos pocos minutos), donde cada modelo específico de co-nectividad se repite periódicamente.

Retardos

Los retardos debidos a la propagación son típicamente de 0.125 segundos como máximo, en

el enlace descendente.

Errores

Los errores en transmisión son debidos a la congestión, distorsión de la señal, o pérdidas de la conexión. Los errores debidos a la distorsión, pueden ser aleatorios o en ráfagas. La tasa de erro-res aleatorios observada desde la capa de red, suele fluctuar entre 10^ -9 y 10^-5. La tasa de errores a ráfagas puede estar entre 10^-5 y 10^-4. Se espera mejorar estas tasas en el futuro en un orden de magnitud.

Ocupación del enlace



32

Actualmente la ocupación del enlace es media-baja en funciones de telemetría y enlaces de control, y media-alta en misiones de transmisión de datos y transporte de tráfico de comunicaciones entre puntos de la tierra. En el futuro se espera que la ocupación de los enlaces permanezca igual, pues el aumento del tráfico será previsiblemente proporcional al incremento de las tasas de transmi-sión de datos. REQUERIMIENTOS

Hay cuatro requerimientos básicos impuestos por las características de los satélites, para es-tos protocolos:

• Deben contener programas pequeños. Las implementaciones deben ocupar tan poco código como sea posible y usar los buffers de memoria eficientemente para reducir las necesidades de memoria durante su funcionamiento.

• Deben permitir programas no muy complejos. Una máquina de estados finitos simple redu-cirá la complejidad de procesamiento.

• Deben imponer pequeñas cabeceras y pequeñas colas a los paquetes • Deben proporcionar comunicaciones extremo a extremo.Sería necesario un direccionamien-

to individual para cada sistema destinatario en cada vehículo espacial, para lograr comuni-caciones extremo a extremo.

Además por las características del entorno de esta red se imponen otros requerimientos adicionales:

• Deben proporcionar comunicaciones extremo a extremo .Sería necesario un direccionamien-to individual para cada sistema destinatario en cada vehículo espacial, para lograr comuni-caciones extremo a extremo.

• Deben proporcionar algoritmos de encaminamiento que manejen eficientemente cambios dinámicos en la conectividad, así como maximizar la probabilidad de alcanzar el destino de-seado dentro del tiempo requerido.

• Deben proporcionar mecanismos para manejar eficientemente la combinación de grandes re-tardos con altas tasas de error.

• Deben proporcionar mecanismos de suspensión, reenganche y terminación de transmisiones largas en situaciones de contactos periódicos cortos, separados por periodos de desconexión bastante largos.

ACCESO MÚLTIPLE Los recursos del canal asociados a cada célula son compartidos entre los terminales de di-

cha célula, asignando la capacidad bajo demanda para satisfacer los requ erimientos de cada uno. Esta flexibilidad permite a Teledesic manejar eficientemente una amplia variedad de servicios: Uso ocasional o permanente, a ráfagas o aplicaciones de tasa constante de bits, en áreas de baja densidad de usuarios hasta de relativamente alta densidad.

Se implementa un sistema de acceso múltiple entre los terminales y el satélite, permitiendo a la célula controlar la compartición de los recursos del canal entre los terminales. Dentro de una célula, la compartición del canal es lograda de la siguiente forma:

• Enlace ascendente: MF-TDMA (Multi-Frequency Time Division Múltiple Access ó Acceso Múltiple por División en el Tiempo Multi Frecuencia).

• Enlace descendente: ATDMA (Asynchronous Time Division Multiplexing Access ó Acceso Asíncrono por Multiplexación por División en el Tiempo).



33

CONMUTACIÓN DE PAQUETES

Desde el punto de vista de una red de comunicación, cada satélite constituye un nodo de

una red de "conmutación rápida de paquetes", existiendo enlaces de comunicación entre satélites de la misma órbita, o entre satélites de órbitas adyacentes. Este tipo de interconexión da lugar a una red de mallado no jerárquico, robusta y capaz de responder ante errores y situaciones de congestión lo-cal.

La comunicación en el interior de la red espacial se gestiona como un flujo de paquetes cor-

tos y de longitud fija. Cada paquete contiene una cabecera que incluye la dirección de destino y el número de secuencia de la información, una sección de control de errores para verificar la integridad de la cabecera, y una zona de datos donde se transporta la información de usuario codificada digi-talmente. El encapsulamiento de la información en paquetes se realiza en los terminales del extremo de la red. ENCAMINAMIENTO

La topología de una red basada en una constelación de satélites LEO es dinámica. La red

debe adaptarse continuamente a estas condiciones cambiantes pa ra alcanzar las conexiones óptimas entre terminales, entendiendo por óptimas las de menor retardo. La red Teledesic usa un algoritmo de encaminamiento de paquetes distribuido y adaptativo para conseguir un bajo retardo y una va-rianza también baja de dicho retardo. Cada paquete lleva la dirección de red del terminal de destino, y cada nodo selecciona independientemente el camino de retardo mínimo hacia dicho destino. De esta forma, paquetes de una misma sesión pueden atravesar distintos caminos a través de la red. El terminal de destino almacena los paquetes entrantes en una cola, y si es necesario, los reordena para hacer transparentes los efectos de los diferentes retardos. ROBUSTEZ DEL SISTEMA

Una topología de red con una densidad de enlaces tan grande, junto con los algoritmos de

encaminamiento comentados anteriormente permite un sist ema robusto, tolerante a los fallos, y con capacidad de adaptarse a los cambios en la topología y a nodos y enlaces congestionados o averia-dos. Para conseguir un sistema de gran capacidad y una alta densidad de canales, es necesario que cada satélite sea capaz de concentrar una gran capacidad en su relativamente pequeña área de cober-tura. La superposición entre áreas de cobertura, junto con la posibilidad de usar satélites de repuesto en órbita, permiten la reparación rápida de la red cuándo se produce el fallo de un satélite. En con-clusión, la fiabilidad del sistema se basa más en la constelación como conjunto que en la robustez de un satélite. COMPATIBILIDAD CON TCP/IP

Por todos es sabido la necesidad de todo nuevo producto que se comercializa en el mundo

de las telecomunicaciones de ser compatible con los estándares previos. En el aspecto de la interco-nexión de redes los protocolos estándar son TCP e IP, que dan soporte a la World Wide Web, la aplicación de las redes de más rápido crecimiento e implantación. Debido al problema del retardo, ni TCP/IP ni la WWW funcionan correctamente sobre enlaces geoestacionarios.

TCP, protocolo de transporte de los terminales conectados a Internet, emplea una ventana de transmisión de paquetes transmitidos, que no actualiza hasta que no ha recibido la confirmación de todos los paquetes que hay en ella. TCP/IP fue diseñada para funcionar aceptablemente bien en redes terrestres, con un retardo bajo. Los problemas surgen cuando se emplea en redes con elevado retardo, como los enlaces geoestacionarios. La ventana de transmisión suele ser de tamaño no muy



34

elevado, ya que el mecanismo de retransmisión de TCP es del tipo Go-Back-N, pero en un enlace con un gran retardo, sólo el número de bits de la ventana pueden estar en tránsito y en espera de reconocimiento en cada momento. Por tanto, no importa cuántos bits pueda transmitir el canal teó-ricamente, porque se tarda como mínimo medio segundo en recibir el reconocimiento de los bits de la ventana, sin el cual no se puede comenzar a transmitir los bits siguientes, con lo que tenemos im-puesto un throughput bastante limitado, y además en caso de error, las prestaciones bajan mucho más que en un enlace de bajo retardo.

Otros inconvenientes adicionales se observan cuando se estudia el comportamiento de una aplicación de red soportada por TCP/IP, concretamente la WWW. Para cada parte de una página Web (cada dibujo, el texto, los sonidos, etc...), se establece una transacción TCP di stinta, lo cual requiere al menos dos tiempos de retardo para establecer la conexión.

Los problemas expuestos anteriormente no se presentarían en un sistema como Teledesic, ya que gracias a las ventajas de la órbita baja, los retardos no difieren sustancialmente de los siste-mas terrestres, siendo ésta una de las grandes bazas con las que cuenta Teledesic ante sus más direc-tos competidores, los sistemas GEO, los cuales, por otra parte han desarrollado alternativas al TCP/IP, como el IETF RFC 1323, que emplea grandes ventanas de transmisión, o variaciones sobre TCP/IP, como TCP-LW (Large Window), también de ventana mayor, ó TCP-SACK (Selective ACKnowledge), que emplea reconocimiento selectivo.

COMPATIBILIDAD CON FUTUROS SISTEMAS

Una de las tendencias de las redes es el desarrollo de la capacidad de alterar dinámicamen-

te sus características según el tráfico y las aplicaciones demandadas, por ejemplo, el uso de las pau-sas entre frases en conversaciones telefónicas en Intrernet, para servicios ABR (Avaliable Bit Rate ó Tasa de Bits Residual) , como e-mail. Pero esta multiplexación estadística (permitiendo a varios usuarios compartir la red) sólo es posible si ambos terminales transmisores pueden negociar dinám i-camente las demandas de ancho de banda en la red. Es precisamente éste proceso de negociación el que se ve afectado por los retardos el evados.

Otra de las tendencias futuras es la aplicación de códigos adaptativos que permita conmutar a diferentes algoritmos FEC (Forward Error Control ó Control Previo de Errores), de forma que los códigos redundantes empleados para la recuperación de errores en la transmisión, se adapten diná-micamente para optimizar el uso del espectro radioeléctrico. Nuevamente los retardos elevados im-piden que el proceso de adaptación dinámico se ajuste eficientemente.

Con esto se muestra una ventaja estratégica adicional con que cuenta Teledesic, que trata de anticiparse a las tendencias futuras en Internet, apostando por un sistema de gran ancho de banda por satélite con bajo retardo.

LOS SATÉLITES METEOROLÓGICOS.

En 1959 el satélite Explorer 8, fue el primero que llevó un instrumento para la observación de la atmósfera desde el espacio a través de un radiómetro de radiación global (ERBE). Los prime-ros satélites específicamente meteorológicos fueron los TIROS (Television Infra-Red Observation Sallite), en los primeros años 60, que permitieron una visión global de los sistemas nubosos. Ac-tualmente existen dos grandes grupos de satélites meteorológicos, los de órbita polar y los geoesta-cionarios. En las figuras de abajo se muestra el aspecto de algunos de ellos.



35

Clasificación, Utilidad y Objetivo.

Los satélites meteorológicos pueden clasificarse en dos grandes grupos, de órbita polar o heliosincrónicos (significa que están sincronizados con el Sol) que como su nombre lo indica orbitan la Tierra de polo a polo y lo constituyen principa lmente la serie TIROS de la agencia NOAA (Na-tional Oceanic and Atmospheric Administration) de origen norteamericano y los METEOR de ori-gen ruso. El segundo grupo se compone de los satélites Geoestacionarios o Geosincrónicos (significa que están sincronizados con el movimiento de rotación de la Tierra), que orbitan a mayor altura y se encuentran sobre o muy cercanos a la línea del Ecuador.

La utilidad de los satélites meteorológicos es la de poder visualizar el conjunto Tierra- at-mósfera, y ext raer la máxima información posible a través de distintas técnicas y procesos para ob-tener los productos cuyo objetivo se basa en el análisis cualitativo y cuantitativo de las imágenes obtenidas. Las imágenes de los satélites meteorológicos se utilizan principalmente para la visualiza-ción de nubes, clasificación, observación del vapor de agua existente en la alta y media atmósfera, temperaturas de la superficie de tierra y temperatura superficial del mar. De órbita Polar (TIROS-NOAA, METEOR.).



36

Los TIROS, cuyos nombres figuran como NOAA seguido de un número (NOAA-12, NOAA-14, etc.) y los METEOR (METEOR-2, METEOR 3-5, etc.) son los más utilizados. Actual-mente se encuentran en operatividad el NOAA-12, NOAA-14, NOAA-15 y el METEOR 3-5. El NOAA-15 sustituirá al NOAA-12 definitivamente en Junio de 1999 aunque actualmente se puede recibir datos de ambos. Se alimentan de energía mediante paneles solares que le suministran unos 200 wats de potencia.

Sus características más importantes son:

- Orbita polar o heliosíncrona, es decir que orbitan de polo a polo, con frecuencia establecida o sincronizada. - Orbitan a una altura entre 800 y 900 kilómetros. - Orbitan quietos (sin rotar sobre un eje) y poseen un radiómetro (sensor) llamado AVHRR que barre línea por línea la superficie de la tierra a medida que el satélite avanza. - Pasan dos veces al día por el mismo punto. - Al ser de órbita baja permiten altas resoluciones. - Operan en dos modos, uno de baja resolución APT (Automatic Picture Transmition) y otro de alta HRPT (High Resolution Picture Transmition). - Transmiten sus datos en dos frecuencias, una para cada modo. - Los TIROS trabajan en cinco bandas, dos en visible y tres en IR (infra rojo). - Tienen un tiempo de operatividad de aproximadamente dos años.

De órbita Geoestacionaria (GMS, METEOSAT , GOMS, GOES, INSAT).

Este tipo de satélites giran en torno a la Tierra sincronizados con su velocidad de rotación, es decir que acompañan a la Tierra y por consiguiente se encuentran situados siempre en un mismo punto sobre la superficie terrestre. Actualmente se encuentran en operatividad el GOES-8 (0ºN,75ºW), GOES-9 (0ºN,135ºW), Meteosat-7 (Operativo en posición 0ºN,0ºE), Meteosat-6 (Re-dundante en stand-by en posición 0ºN,9ºW), Meteosat-5 (Programa INDOEX en posición 0ºN,63ºE), Rusia: GOMS (0ºN,76ºE), India: INSAT(0ºn,93ºE), China: FY-2 (0ºN,105ºE) y Japon: GMS (0ºN,140ºE).

Algunas características principales de este grupo son:

- Altura desde la superficie de la tierra de 36000 Km aproximadamente. - Giran en torno a un eje casi paralelo al eje N-S terrestre. - Velocidad de giro de 100 RPM (Revoluciones por minuto).

- Operan en dos modos uno de alta HRI (High Resolution Image) y otro de baja resolución WEFAX (Weather Facsimile). - Transmiten sus datos en dos frecuencias, una para cada modo. - El METEOSAT trabaja en tres bandas: IR, Visible y Vapor de Agua. Los METEOSAT , administrados por la agencia EUMETSAT de Europa, pueden visualizar este continente y Africa ya que se encuentra ubicado sobre la longitud de 0°. - El GOES trabaja en una banda visible, una en IR y una de Vapor de Agua. - Poseen un radiómetro (sensor) que barre línea por línea la superficie de la tierra a medida que el satélite gira o rota sobre su eje. - Tienen un tiempo de operatividad de aproximadamente 5 años.

Los GOES (Geostationary Operational Environmental Satellite) han sido 5 los lanzados hasta el momento y son administrados por agencias norteamericanas. El Goes-E en 75° Oste, que



37

visualiza las tres américas y el Goes-W en 135° Oeste que observa el océano Pacífico. Incluyen una técnica de estabilización por tres ejes y contiene instrumentos independientes para imágenes y son-deos. Proporcionan datos en cinco bandas espectrales, una en el visible (VIS) y cuatro en IR. Po-seen una resolución de 1 Km. apara VIS y de 4 Km para IR. Los sondeos que utilizan microondas tienen una resolución de 8 Km.

Los GOMS (Geostationary Operational Meteorological Satellite) es de origen ruso y se en-

cuentra a 74° Eeste. Los GMS (Geostationary Meteorologic Satellite) es Japonés, en 140° Este, que visualiza

Asia del Este, Oceanía e Indonesia y el INSAT (Indian Satellite) administrado por la India en 74° Este, que visualiza Asia del Oeste y la región Indochina.

2- LAS ORBITAS DE LOS SATÉLITES

Los satélites artificiales giran en torno a la Tierra conforme a la ley de gravitación universal descrita por Newton y descriptivamente cumplen con las Leyes de Keppler.

a- Leyes de gravitación y de Keppler.

La Ley de Gravitación Universal nos dice que la fuerza de atracción de dos cuerpos está re-lacionada con la masa y distancia entre los mismos. A mayor masa y menor distancia, mayor atrac-ción.

La primera ley de Keppler dice que las órbitas de los planetas son "elipses" y que el Sol ocu-pa uno de sus focos. La segunda, relaciona el recorrido (órbita) del planeta con el tiempo que tarda en recorrerlo y dice que un planeta barre áreas iguales en tiempos iguales. La tercera relaciona el tiempo que tarda un planeta en recorrer su órbita con la distancia media al Sol, manifestando que el tiempo de recorrido es mayor cuanto mayor sea la distancia Planeta-Sol. A pesar de estar hablando de planetas, estas leyes rigen para cualquier cuerpo que orbite entorno a otro en el espacio, por ejemplo los satélites artificiales y la Tierra.

b- Tipos de órbitas de los satélites.

De acuerdo a la acción que el satélite deba realizar en el espacio se pueden clasificar cuatro tipos fundamentales de órbitas: 1- Hiperbólica o abierta, que se utiliza en el lanzamiento del satélite y le permite escapar del suelo

Las órbitas de los planetas son "elipses" y que el Sol ocupa uno de sus focos

Un planeta barre áreas iguales en tiempos iguales

El tiempo de recorrido es mayor cuanto mayor sea la distancia Planeta-Sol



38

mediante una velocidad inicial. 2- Heliosíncrona o cerrada, en la que el plano de translación del satélite contiene siempre al Sol y compensa la translación de la Tierra independientemente de su rotación. 3- Geosíncrona, también cerrada, en la que la velocidad de translación del satél ite es igual a la de rotación de la Tierra. 4- De gran excentricidad, que se utilizan como órbitas de transferencia, para saltar a la órbita cerrada.

c- Los elementos o parámetros orbitales.

Son datos numéricos que se utilizan para representar matemáticamente las órbitas de los sa-télites y saber en que posición se encuentran. Estos se utilizan generalmente para los polares en don-de se deberá conocer su horario de paso y posición para lograr el seguimiento. Los elementos orbita-les de los TIROS se envían en partes denominados TBUS y se deben actualizar cada cierto tiempo ya que las órbitas no son perfectas, sufren de anomalías que provocan pequeños desplazamientos de los satélites. Existen fuerzas que modifican los parámetros orbitales y son el efecto de achatamiento e irregularidades de la Tierra, las atracciones del Sol y la Luna, El roce y empuje de la atmósfera, la presión y empuje del viento solar, imprecisiones de la puesta en órbita, etc. Ejemplo y descripción de elementos del T-BUS obtenidos en la dirección Internet: http://liftoff.msfc.nasa.gov/academy/rocket_sci/orbmech/state/2line.html (Julio de 1997) . Existen una gran cantidad de direcciones en Internet, en las que se pueden obtener los el ementos y se los puede buscar también como "2-line orbital elements".

d- Predicción del paso y posición de un satélite.

Mediante programas de ordenadores se calculan con los elementos del TBUS, las órbitas y se pueden predecir los pasos de los satélites en futuras épocas. Para cada época existen elementos nuevos y éstos son obtenidos y distribuidos por las entidades (como la NASA) que siguen minucio-samente el recorrido del satélite detectando sus anomalías para aplicarlas a los nuevos elementos.

3- LA TELEDETECCIÓN

Los satélites pueden "ver", gracias a los radiómetros que como su nombre lo indica son ca-paces de detectar la radiación electromagnética proveniente de la Tierra, sea ésta reflejada o emitida por ella misma. La radiación que la superficie de la Tierra refleja se concentra en el espectro visible de la radiación, mientras que la propia emitida es principalmente del tipo infrarroja (IR). A ésta úl-tima se la denomina también emisión de cuerpo negro.



39

a- La radiación electromagnética y su utilidad.

La radiación electromagnética es el fenómeno que permite transmitir energía sin soporte fí-sico, desde la fuente radiante y hacia cualquier dirección, en forma de superposición de campos elec-tromagnéticos. Se puede medir la radiación en términos de potencia y su intensidad como la poten-cia sobre una determinada superficie. Gracias a que la radiación se propaga por el espacio, incide sobre la materia y la modifica, es posible la teledetección a través de sensores remotos, que captan la radiación y la transforman en intensidades eléctricas que luego pueden ser estudiadas y analizadas para obtener valores numéricos.

b- Sensores remotos en los satélites.

Los sensores ubicados en los satélites meteorológicos, tanto polares como geoestacionarios, se llaman radiómetros y están fabricados especialmente para detectar radiación electromagnética en las bandas correspondientes a la luz visible (reflejada por el Sol) e Infrarroja que es la radiación natu-ral emitida por la Tierra. Otra banda de absorción infrarroja es utilizada también en los geoestacio-narios, para la detección del vaporde agua. En los dos primeros casos se trabaja con espectros de emisión y en el tercero con la zona del infrarrojo absorbida por el vapor de agua.

c- Capacidades de los radiómetros.

d- Calibración de los radiómetros

La radiación electromagnética procedente y reflejada por la Tierra sufre en su recorrido al-teraciones que modifican su valor. La atmósfera produce fenómenos de absorción y dispersión y la superficie de la Tierra absorbe también parte de la radiación que llega a ella. El sensor, también sufre modificaciones con el tiempo y todos estos fenómenos, obligan a realizar una calibración que consis-te en discriminar estas anomalías para que se obtengan datos que se acerquen lo más posible al los no alterados. Todas las variables han de tenerse en cuenta en el momento de la teledetección por lo que los sensores ubicados en los satélites deben adaptarse y calibrarse según las características de absorción y emisión de los componentes de la atmósfera y el suelo terrestre. Además, los datos del radiómetro deben transformarse en unidades físicas útiles: temperatura, radiancia, albedo, etc.

4- TRANSMISIÓN DE DATOS



40

Los radiómetros, toman las imágenes línea a línea, formando luego en la estación de Tierra una imagen compuesta por puntos o pixels, cuyos tonos de gris corresponde a un valor de tempera-tura de brillo determinado, en los canales IR y a un valor de albedo en los visibles. Los radiómetros en bruto, toman los datos como radiancia, se envian como señal radioeléctrica, luego se calibran y se obtienen datos en unidades representativas, como temperatura de brillo. De esta forma a cada punto de la imagen le corresponde una temperatura o un albedo asociados a un tono de gris.

a- Sistemas de transmisión de datos.

En general todos los satélites meteorológicos poseen sistema similares adaptados a uno u otro caso. En las dos clases fundamentales (polares y geoest.)los datos se toman a través de un barri-do, línea por línea hasta completar una imagen. De acuerdo al tipo de imagen que se procese, por ejemplo mayor o menor resolución, habrá que tratar a los datos de diferente manera, pero el proce-samiento fino y la calibración la realizan las estaciones de Tierra. Los geoestacionarios barren línea a línea, las que se graban en cinta hasta completar la imagen y luego la envían a Tierra. Este proceso toma su tiempo por lo que sólo es posible obtener imágenes cada media hora. Los polares en cambio no graban sus imágenes y emiten cada línea a medida que barren la superficie de la Tierra en su r e-corrido, se pueden obtener entonces imágenes compuestas casi en tiempo real.

b- AVHRR, APT y HRPT de los polares.

El sensor ubicado en los NOAA se llama AVHRR (Advanced Very High Resolution Ra-diometer), Radiómetro avanzado de muy alta resolución. APT (Automatic picture transmition), trabaja en la banda 137 Mhz. En el caso de los NOAA, emiten en dos canales VIS e IR, con resolu-ciones de 5Km, y 255 tonos de grises. El modo HRPT (High Resolution Picture Transmition), Tra-baja en la banda de 1600 Mhz. en cinco bandas espectrales, dos para visible, tres para infrarrojo y resoluciones entre 1 y 5 Km.

c- WEFAX y HRI de los geoestacionarios.

Wefax (Weather Facsimile) es el modo de baja resolución con un máximo de 25 Km. Se utilizan para imágenes a los fines observacioneales de sistemas nubosos. El modo HRI (High Reso-lution Image), de resolución de 5 Km. para el METEOSAT y de 1,1 KM para el GOES. Los dos modos operan en la banda de 1600 Mhz.

d- Horarios de paso y frecuencias.

Se pueden efectuar tablas en donde se especifica el nombre del satélite, hora de comienzo de transmisión y de paso, hora final, posición geográfica, y frecuencia de trabajo. Estas tablas pue-den obtenerse para el futuro mediante el uso de los elementos orbitales antes descritos.

5- SISTEMAS DE RECEPCIÓN DE DATOS

a- Sistemas utilizados para polares.

En el caso de los polares, estos ya están equipados para la obtención de imágenes cualitati-vas o de baja resolución (APT) y datos con una cabecera de calibración para el procesamiento de las imágenes cuantitativas (HRPT) en Tierra. Para el primer modo sólo es necesario que la estación disponga de una antena omnidirecional estática, pero para el segundo es necesario contar con una antena parabólica de no menos de tres metros de diámetro.

b- Sistemas utilizados para geoestacionarios METEOSAT.



41

SDUS (Secondary Data User Station): está configurada para obtener imágenes con cal idad fotográfica (WEFAX), visualizables directamente en el monitor de un ordenador personal. Es el sistema de menor costo. Cada punto (pixel) de la imagen obtenida por éste tipo de estaciones no lleva consigo un valor específico calibrado de temperatura de brillo, sólo es un valor asociado a un rango de 255 tonos de grises. A mayor temperatura, más oscuro, a menor, más claro. Estos son da-tos cualitativos.

PDUS (Primary Data User Stations): pueden obtenerse imágenes alta resolución (HRI) y multiespectrales. Los datos en bruto que el satélite envía son procesados previamente en Tierra a través de grandes estaciones especializadas en el tratamiento de estos datos como la de Darmstadt en Alemania. Este pre-proceso incluye la calibración de la radiancia y correcciones en las perturbacio-nes de la órbita y altura del satélite. Estos datos pre-procesados son devueltos al satélite para que lo retransmita para los usuarios y obtengan imágenes cuyos puntos contengan info rmación detallada y calibrada que permitirán hacer estudios a nivel de investigación científica.

c- Equipamiento simple para recepción de imágenes WEFAX y APT de satélites meteorológi-cos.(Comercializado por SPC)

Se necesitan una antena omnidireccional, un preamplificador Gaas-Fet, una parabólica de no menos de metro y medio, un receptor de 1,6 Ghz. para geoestacionarios, un convertidor Down (1,6 Ghz.-137 Mhz.), un receptor de banda ancha de 137 Mhz., un demodulador-digitalizador, un PC y un programa adecuado. Para el caso de los polares es necesario la antena omnidireccional de alta ganancia solamente, un receptor de la banda de 137Mhz., los geoestacionarios requieren del la antena parabólica ya que trabajan en fr ecuencias de Ghz. Listado de elementos para una estación de recepción de imágenes APT y WEFAX: -Antena parabólica de 1,5 metros con iluminador y todos sus componentes. (geoestacionarios) -Antena omnidireccional cuadrifilar de 20 dB. (polares) -Amplificador de antena (Gaas-Fet) de 18-20 dB. -Cable coaxil de 75 Ohms. -Convertidor de la banda de 1,6 Ghz. a la banda de 137 Mhz. -Conmutador (opcional). -Receptor de banda ancha, muy bajo ruido, para 137 Mhz. -Demodulador-digitalizador para PC. -Programa de obtención de imágenes para PC.



42

6- PRODUCTOS a- Utilidad de las imágenes de alta y baja resolución.

Al ser las imágenes de los canales APT y WEFAX de menor resolución y de datos que ca-recen de precisas calibraciones, sólo son útiles a los fines observacionales y para la meteorología sióptica. Análisis de nubes, formas, frentes, estimaciones globales, etc., son los productos posibles. La imágenes cuantitativas en cambio, que contienen gran cantidad de información porque son de alta resolución y las componentes de la imagen están sumamente procesadas, pueden utilizarse para la observación, análisis y estudio más exacto de la atmósfera y el suelo.

b- Imégenes en el espectro visible (VIS).

Alrededor de la mitad de la energía radiada por el Sol pertenece a las longitudes de onda vi-sible y los radiómetros de los satélites miden la radiación solar reflejada en ese intervalo, entonces la radiancia detectada en la banda visible es una medida de la reflectividad de la Tierra. Las zonas de alta reflectividad aparecen blancas y las de menor más oscuras hasta el negro. A esta radiación se la asocia un albedo de 1 a 100 y las componentes de una imagen HRI o HRPT se expresan en albedos relacionados con un tono de gris. Mediante la utilización de los contrastes es posible definir la forma de los objetos en estas imágenes principalmente las nubes por lo que la banda visible es útil princi-palmente en la meteorología sinóptica.

c- Imágenes en el espectro infrarrojo (IR).

La Tierra y la atmósfera emiten radiación térmica confinada dentro del intervalo espectral 3 a 100 µm, donde se encuentra la banda infrarroja media (3 a 30 µm). En estas longitudes de onda la reflectividad es virtualmente nula y la radiación solar despreciable, por eso se considera como radiación de cuerpo negro y se relaciona con la temperatura, medida en grados Kelvin. En los pro-ductos HRI y HRPT los componentes de las imágenes IR se expresan en °K y se le relaciona un tono de gris. Las imágenes en IR, se utilizan principalmente para la observación de las estructuras cuando no hay radiación solar, es decir de noche. En estas imágenes, los puntos cálidos aparecen oscuros y los fríos blancos.

d- Imágenes de vapor de agua (VA).

Las imágenes en visible e infrarrojo térmico, utilizan las bandas del espectro electromagné-tico donde la absorción por los gases atmosféricos es pequeña, sin embargo son de interés también los intervalos espectrales donde la radiación infrarroja emitida por la Tierra es absorbida por el vapor de agua de la atmósfera. Las imágenes en VA son en su mayoría representativas de la humedad de la media y alta troposfera. En definitiva el canal de VA se utiliza en la banda de absorción de 6µm de-ntro de la radiación IR y en general la imágenes representan la humedad media de la troposfera.

e- Otros tipos de Imágenes.

Imágenes RAINSAT en las que se puede obtener mediante diversas técnicas de compara-ción de bandas y aplicación de matrices (obtenidas por combinación de datos de satélite y radar) y algoritmos zonas de intensidad de lluvia y zonas de probabilidad de precipitaciones. A través de otras técnicas de comparación de bandas, filtrados, etc. es posible obtener productos relacionados con la temperatura del mar, del suelo o índices de vegetación, entre otros.

SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL (GPS)



43

Para llevar a cabo levantamientos de alta precisión geodésico-topográficos es necesario utili-zar equipos de medición de la tecnología más avanzada, tales como el GPS (Sistema de Posiciona-miento Global), con él es posible determinar las coordenadas que permiten ubicar puntos sobre la superficie de la Tierra.

El GPS es un sistema de satélite desarrollado por el Departamento de la Defensa de los E.U., diseñado para apoyar los requerimientos de navegación y posicionamiento precisos con fines militares. En la actualidad es una herramienta importante para aplicaciones de navegación, posicio-namientos de puntos en tierra, mar y aire.

El GPS está integrado por tres segmentos o componentes de un sistema, que a continua-ción se describen:

a) Segmento Espacial

Consiste específicamente en los satélites GPS que emiten señal de radio desde el espacio, formando una constelación de 24 satélites distribuidos en 6 órbitas con un período de rotación de 12 hrs., una altitud aproximada de 20 200 km y una inclinación de 55° re specto al plano ecuatorial. Esta distribución espacial permite al usuario disponer de 5 a 8 satélites visibles en cualquier momen-to.

b) Segmento de control

Es una serie de estaciones de rastreo, distribuidas en la superficie terrestre que continua-mente monitorea a cada satélite analizando las señales emitidas por estos y a su vez, actualiza los datos de los elementos y mensajes de navegación, así como las correcciones de reloj de los satélites. Las estaciones se ubican estratégicamente cercanas al plano ecuatorial y en todas se cuenta con re-ceptores con relojes de muy alta precisión



44

c) Segmento usuario

Lo integran los receptores GPS que registran la señal emitida por los satélites para el cálcu-lo de su posición tomando como base la velocidad de la luz y el tiempo de viaje de la señal, así se obtienen las pseudodistancias entre cada satélite y el receptor en un tiempo determinado, observan-do al menos cuatro satélites en tiempo común; el receptor calcula las coordenadas X, Y ,Z y el tiem-po.

¿Cómo trabaja el sistema GPS para determinar la posición de un punto?

El software instalado en el receptor realiza un primer cálculo de la posición de un punto al captar la señal de los satélites, posteriormente es procesada en una computadora que utiliza un soft-ware especial. La posición del receptor se determina a través de una serie de mediciones de pseudo-distancias en una época determinada; estas pseudodistancias se utilizan conjuntamente con las posi-ciones de los satélites al instante de emitir las señales. Los propios satélites emiten los datos de su posición orbital o datos de efemérides que permiten conocer su ubicación y calcular la posición del receptor en la Tierra.

La posición tridimensional del receptor es el punto donde se intersectan pseudodistancias de un grupo de satélites.

Algunos aspectos de la señal GPS

El elemento clave de la precisión del sistema, es el hecho de que los componen tes de la se-ñal están controlados por relojes atómicos muy precisos. Los satélites tienen a bordo cuatro normas de tiempo (dos relojes de Rubidio y dos relojes de Cesio). Estas normas de frecuencia altamente pre-cisas, constituyen el corazón de los satélites GPS, produciendo la frecuencia fundamental en la ban-da L (10.23Mhz). A partir de esta frecuencia fundamental, se derivan coherentemente dos señales, las ondas de portadora L1 y L2, que se generan multiplicándolas por 154 y 120 respectivamente, con lo que producen:

L1=1,575.42Mhz (19 cm) L2=1,227.60Mhz (24 cm)

Estas frecuencias duales son esenciales para eliminar el error causado por la refracción io-nosférica.

Las pseudo distancias que se obtienen a partir del tiempo de viaje de la señal, medido des-de cada satélite al receptor, emplean dos códigos de ruido pseudoaleatorios (PRN) modulados (so-brepuestos) sobre las frecuencias L1 y L2.

Existen además, dos códigos que viajan a través de dichas frecuencias. El primer código es el C/A (código de adquisición imprecisa), designado también como servicio estándar de determina-ción de la posición (SPS: Standar Position Service); que se dispone para usos civiles. Este código tiene una longitud de onda de 293.1 metros y está modulado solamente sobre L1, omitido a propósi-to de L2.

El segundo es el código P (código de precisión), también designado como servicio preciso de determinación de la posición (PPS: Precise Position Service), reservado para uso militar (EUA) y



45

para otros usuarios autorizados. Este código tiene una longitud de onda de 29.31 metros y está mo-dulado sobre ambas portadoras L1 y L2.

Aspectos externos para el buen funcionamiento del GPS

Las características necesarias para lograr una buena precisión de los puntos medidos depen-de del número de satélites observados o enganchados, de la señal de ruido, elevación de la máscara, línea base, la geometría de la constelación (PDOP: Position Dilution of Precisión) y el tiempo de observación del punto o vértice por posicionar. La temperatura ambiental para la operación es simi-lar en todos los instrumentos GPS con un promedio de -20°C a +50°C.



46

CONCLUSIONES

Vivimos en la era de la comunicación, todas nuestras actividades diarias están supedita-das a la comunicación: comunicación en nuestros centros de trabajo, comunicación con institucio-nes bancarias, comunicación en los centros educativos (tele conferencias), comunicación con clien-tes y proveedores, etc..

La globalización de las actividades e intercambios comerciales entre países depende in-trínsecamente en las comunicaciones para efectuar pagos, consultas, compraventa e intercambio de información pertinente. Sin esta comunicación sería prácticamente imposible realizar todas estas actividades y el desarrollo de muchas naciones se vería afectado en todos los ámbitos.

Se han intentado otros medios para lograr conexiones a largas distancias como lo son las microondas, cables transoceánicos, etc., con sus respectivas limitaciones de alcance y costos. No queremos decir que las comunicaciones satelitales sean las más eficientes, sino que han venido a resolver los enlaces de comunicación a grandes distancias e incluso en polos opuestos del planeta.

La comunicación satelital permite en la actualidad la comunicación móvil en zonas donde es imposible e incosteable el tendido de líneas telefónicas o la instalación de otros medios de transmisión de ondas y señales, ya sea por la inaccesibilidad, incosteabilidad o la cantidad de usua-rios programada.

Gracias a las comunicaciones satelitales podemos saber lo que ocurre en el punto más distante del planea en cuestión de segundos por medio de la televisión, compartir todo tipo de cono-cimientos e información por medio del teléfono e Internet ya sea por medio de una conexión con-vencional o móvil.

GLOSARIO



47

En este apartado expondremos una serie de definiciones de términos de interés para los

aficionados al mundo de los satélites. Altitud: Es la distancia entre el satélite y el punto de la tierra directamente debajo de el. Adquisición de señal (AOS): Es el momento del tiempo, en hora minutos y segundos, en el

cual una estación receptora terrestre comienza a recibir las señales que emite un satélite: Apogeo: El punto de la órbita de un satélite más lejos del centro de la tierra. Argumento de perigeo: Este valor es el número de grados desde el nodo ascendente al peri-

geo. El perigeo es el punto donde el satélite se encuentra más próximo a la tierra, este número es un valor real entre 0 y 360.

Nodo ascendente: Punto en el cual el satélite cruza el plano ecuatorial desde el hemisferio sur al hemisferio norte.

Azimut: El ángulo medido en el plano de el horizonte desde el Norte verdadero y en el sentido de las agujas del reloj al plano vertical donde se encuentra inmerso el satélite.

Culminación: El punto en el cual un satélite alcanza su más alta posición o elevación en el cielo relativo a un observador. (conocido como el punto más cercano de aproximación)

Declinación: La distancia angular desde el ecuador al satélite, esta medida es positiva en el norte y negativa en el sur.

Tiempo Universal Coordinado: También conocido como tiempo medio de Greenwich (GMT). Tiempo local en cero grados de longitud en el observatorio de Greenwich, Inglaterra. El dia se divide en 24 horas, asi las 3:00 pm son las 15:00 horas.

Tasa de disminución: Es la tasa de disminución del periodo orbital (tiempo que toma en completar una revolución) debido a la fricción atmosférica y a otros factores. Es un número real medido en términos de revoluciones por día.

Satélite de transmisión directa (DBS): Satélites de gran potencia que transmiten en Banda Ku solo cuatro o cinco canales directamente a los usuarios finales. El rango de frecuencias DBS es 11.7-12.5 Ghz. Los nuevos satélites americanos DBS son capaces de transmitir ha sta 180 canales de televisión digital simultáneamente, estos transmiten en el rango de frecuencia de 12.2-12.7 Ghz.

Efecto doppler: Diferencia en la frecuencia observada entre la frecuencia de la señal trans-mitida y la señal recibida de un satélite cuando el transmisor y el receptor están en movimiento rela-tivo.

Enlace ascendente (uplink): cuando el satelite recibe la señal desde la tierra. Enlace descendente (downlink) : Un radio enlace originado en una nave y terminando en

una o más estaciones de tierra. Excentricidad: Este es un número sin unidad el cual describe la forma de la órbita del saté-

lite en términos de cuanto se aproxima a un cí rculo perfecto. Esta número viene dado en el rango de 0 a menos de 1. Una órbita circular perfecta pudiera tener un excentr icidad de 0. Un número más grande de 0 pudiera representar una órbita elíptica la cual se iria aplanando a medida que este valor se fuera aproximando a 1.

Elevación: Angulo sobre el plano del horizonte entre este y el satélite. Efemérides: Tabla con una serie de datos los cuales hacen referencia a la posición y movi-

miento de un satél ite. Epoca: Una fecha específica la cuál es usada como un punto de referencia; el tiempo en el

cual una tabla de elementos para un satélite es actualizada. Dia época: Este es el dia y fracción de dia para una fecha determinada. Este número viene

constituido por una parte entera que es el dia juliano y la hora del dia que es la parte decimal. Año época: Este es el año correspondiente a una época dada. Plano ecuatorial: Un plano imaginario que pasa a través del centro de la tierra y del ecua-

dor. Agencia Espacial Europea : Un consorcio de grupos gubernamentales europeos dedicados

al desarrollo de la exploración espacial. Footprint: Zona del globo que se encuentra dentro de la cobertura de la antena de alta ga-

nancia de un satél ite. Normalmente se aplica a los satélites geoestacionarios.



48

Estación de tierra: Una estación de radio situada en, o cerca de la superficie de la tierra, di-señada para recibir señales de, o transmiti r señales a una nave.

Inclinación: El ángulo entre el plano de la órbita y el plano ecuatorial de la tierra, medido en el mismo sentido de las agujas del reloj. 0 grados de inclinación pudiera describir un satélite orbi-tando en la misma dirección que la rotación de la tierra directamente sobre el ecuador, 90 grados de inclinación pudiera tener el satélite orbitando directamente sobre ambos polos de la tierra. Una in-clinación de 180 grados pudiera tener al satélite orbitando otra vez directamente sobre el ecuador, pero en la dirección opuesta a la rotación de la ti erra. La inclinación viene dada por un número real comprendido entre 0 y 180 grados.

Designador internacional: Convención establecida para nombrar satélites. Consta de los úl-timos dos dígitos del año de lanzamiento, el número de lanzamiento del año y una letra indicando el tipo de dispositivo lanzado al que se refiere, asi A indica carga de pago, B indica el cohete impulsor o segunda carga de pago, etc.

Pérdida de señal (LOS): El momento en el cual una estación receptora terrestre deja de captar las señales de radio procedentes de un satélite.

Anomalía media (MA): Este número representa la distancia angular desde el punto del pe-rigeo (punto mas cercano a la tierra) a la posición media del satélite. La medida se efectua en grados a lo largo del plano órbital en la dirección del movimiento. Los valores que toma están comprendi-dos entre 0 y 360º.

Movimiento medio (MM): Este es el número de revoluciones completas que el satélite efectua en un dia. Este número toma valores comprendidos entre 0 y 20.

NASA: Agencia administrativa de Estados Unidos dedicada a la exploración del espacio. Elementos orbitales: También llamados elementos clásicos, elementos de satélite, tabla de

elementos etc. incluye el número de catálogo, año, día, fracción de día, tasa de disminución, argu-mento de perigeo, inclinación, excentricidad, ascensión recta o nodo ascendente, anomalía media, movimiento medio, número de revolución y número de tabla de elementos. Estos datos son suminis-trados por la NASA en sus "elementos orbitales de dos lineas".

Periodo tasa de disminución: También conocido como disminución. Esta es la tendencia de un satélite a perder velocidad orbital debido a la influencia del rozamiento atmosférico y las fuer-zas gravitacionales. Un objeto que va perdiendo velocidad paulatinamente llega a impactar con la superficie de la tierra o arde en la atmósfera. Este parámetro directamente afecta al movimiento me-dio del satélite. Esto es medido a través de varios modos, los elementos orbitales de dos líneas de la NASA usan revoluciones por día.

Perigeo: El punto en la órbita del satélite que se encuentra mas cercano a la superficie de la tierra.

Orbita posigrada: Movimiento del satélite que se efectúa en la misma dirección que la rota-ción de la tierra.

Orbita retrógrada: Movimiento del satélite opuesto en dirección a la rotación de la tierra. Número de revolución: Indica el número de revoluciones que el satélite ha completado

hasta una fecha dada. Este número es un entero entre 1 y 99999. Reporte de situación de satélite (Satellite situation report): Un reporte publicado por el cen-

tro espacial de vuelos Goddard de la NASA listando todos los objetos orbitantes conocidos fabrica-dos por el hombre. En este listado se indican: el número de catálogo, designador internacional, nombre, país de origen, fecha de lanzamiento, periodo orbital, inclinación, frecuencia de radiobali-za, y estado en órbita (en caida o vuelo normal).

TLM: Acrónimo para telemetría. Transponder : Dispositivo a bordo de una nave que recibe señales de radio correspondien-

tes a una banda de frecuencias determinada, las amplifica y desplaza su frecuencia a otra del espec-tro y la retransmite.

TVRO: Hace referencia a los sistemas de recepción de televisión via satélite. Enlace ascendente (uplink): Un radioenlace originado en una estación de tierra y dirigido a

una nave. Equinoccio vernal : También conocido como el primer punto de Aries, es el punto donde el

sol cruza el ecuador de la tierra desde el sur al norte en la primavera, este punto en el espacio indica



49

un eje de referencia de un sistema de coordenadas usado extensivamente en Astronomía y Astrodi-námica.

Subportadora de audio: Una señal de audio transmitida dentro del ancho de banda mas amplio de la señal emitida por un transponder.

Cinturón de Clarke (Clarke Belt): Se llama asi a la órbita circular situada a 35800 km. (22247 millas) sobre el ecuador, órbita utilizada por los satélites de telecomunicaciones y nombrada asi en homenaje al escritor Arthur C. Clarke el cual la dio a conocer en un artículo publicado en una revista en 1947.

Potencia Radiada Isotrópica Efectiva (EIRP): Una medida para indicar la fuerza de la se-ñal transmitida de un satélite.

EuroCrypt : Método de encriptación D2-MAC usada en Europa. Orbita geoestacionaria: Ver Cinturón de Clarke. Orbita de transferencia geoestacionaria(GTO): Orbita elíptica temporal que toma un satéli-

te de telecomunicaciones después de su lanzamiento con prioridad a la órbita geoestacionaria final. LNB: También algunas veces referido como LNA o LNC. El dispositivo externo que reci-

be, amplifica y convierte las señales débiles de un satélite, reflejadas por la parábola y capturadas por el feedhorn.

MAC (Multiplexed Analogue Components) : Transmisión standard que utiliza imagen ana-lógica y componentes de audio digitales. Algunas variantes son B-MAC, D-MAC, D2-MAC.

MPEG-2: Técnica de compresión digital de video y posible standard de video digital glo-bal.

ÍNDICE

Objetivos 2 Introducción 3 El mundo no funcionaria sin los satélites artificia-les 4 Satélites artificiales 5 ¿Qué es un satélite? 5 El primer satélite artificial 6 Historia de los satélites 8 Los satélites artificiales 14 Funcionamiento del sistema satelital 14 Tipos de satélites 15 Sistema satelital 16 Tipos de orbita 17 Circuito satelital tópico 17 Puesta en orbita 18 Calculo orbital



50

Periodo orbital Apogeo y perigeo Angulo directo y retrogrado Satélite estacionario

19 Satélite meteorológico Satélite de comunicaciones 20 Satelices para la navegación, geodésicos, astro-nómicos, militares. 23 Los satélites en orbita 24 Fuerza centrifuga Angulo de reentrada a la atmósfera 25 Tipos de comunicaciones móviles 26 Algunas empresas 28 Red TELEDESIC Terminales

30

Gigalinks Características del entorno

32

Requerimientos Acceso múltiple

33

Conmutación de paquetes Encaminamiento Robustez del sistema

34 Compatibilidad con TCP/IP 34 compatibilidad con futuros sistemas 35 Los satélites meteorológicos Clasificación, utilidad, objetivos

36

Las orbitas de los satélites meteorológicos Leyes de gravitación y de Kepler

38

Tipos de orbita 39 La teledetección Radiación electromagnética y su utilidad Censores remos en los satélites

40 40

Calibración de los rediomeros transmisión de datos AUHRR, ATP Y HRPT de los polares WEFAX Y HRI de los geoestacionarios Horario y paso de frecuencias

42 Sistema de recepción de datos Sistema y utilización para polares Sistemas utilizados para geoestacionarios, METEOSAT

42 Productos 43 Imágenes 44 Sistema de posicionamiento global (GPS) 44 SEGMENTO ESPACIAL SEGMENTO CONTROL Segmento usuario

45 La posición de un punto Algunos aspectos

46

Conclusiones 48 Glosario 49

practica e investigaciÓn educativa - …€¦ · la luna es el satélite de la tierra, si bien la...

Documents