Satelite

Los satélites de comunicaciones son un medio para emitir señales de radio y televisión desde unas zonas de la Tierra hasta otras, ya que se utilizan como enormes antenas suspendidas del cielo. Las frecuencias que manejan son elevadas, en el rango de los GHz. La elevada direccionalidad de las antenas utilizadas permite "alumbrar" zonas concretas de la Tierra. El primer satélite de comunicaciones, el Telstar 1, se puso en órbita el 10 de julio en 1962, teniendo lugar la primera transmisión de televisión vía satélite ese mismo año. 

Satélites geoestacionarios (GEO)

El periodo orbital de los satélites depende de su distancia a la Tierra. Cuanto más cerca esté, más corto es el periodo. Los primeros satélites de comunicaciones tenían un periodo orbital que no coincidía con el de rotación de la Tierra sobre su eje, por lo que tenían un movimiento aparente en el cielo; esto hacía difícil la orientación de las antenas, y cuando el satélite desaparecía en el horizonte la comunicación se interrumpía.

Existe una altura para la cual el periodo orbital del satélite coincide exactamente con el de rotación de la Tierra. Esta altura es de 35 786.04 kilómetros. La órbita correspondiente se conoce como el "Cinturón de Clarke", ya que fue el famoso escritor de ciencia ficción Arthur C. Clarke el primero en sugerir esta idea en el año 1945. Vistos desde la Tierra, los satélites que giran en esta órbita parecen estar inmóviles en el cielo, por lo que se les llama satélites geoestacionarios. Esto tiene dos ventajas importantes para las comunicaciones: permite el uso de antenas fijas, pues su orientación no cambia y asegura el contacto permanente con el satélite.

Los satélites comerciales funcionan en tres bandas de frecuencias, llamadas C, Ku y Ka. La gran mayoría de emisiones de televisión por satélite se realizan en la banda Ku. 

Satélites de órbita baja (LEO)

Como hemos dicho, los satélites con órbitas inferiores a 36 000 km tienen un período de rotación inferior al de la Tierra, por lo que su posición relativa en el cielo cambia constantemente. La movilidad es tanto más rápida cuanto menor es su órbita. En 1990 Motorola puso en marcha un proyecto consistente en poner en órbita un gran número de satélites (66 en total). Estos satélites, conocidos como satélites Iridium se colocarían en grupos de once, en seis órbitas circumpolares (siguiendo los meridianos) a 750 km de altura, repartidos de forma homogénea, a fin de constituir una cuadrícula que cubriera toda la tierra. Cada satélite tendría el periodo orbital de 90 minutos, por lo que en un punto dado de la tierra, el satélite más próximo cambiaría cada ocho minutos.

Cada uno de los satélite emitiría varios haces diferentes (hasta un máximo de 48), cubriendo toda la tierra con 1628 haces; cada uno de estos haces constituiría una celda, y el satélite correspondiente serviría para comunicar a los usuarios que se encontraran bajo su huella. La comunicación usuario-satélite se haría en frecuencias de banda de 1.6 GHz, que permite el uso de dispositivos portátiles. La comunicación entre los satélites en el espacio exterior se llevaría a cabo en la banda Ka.

En resumen, podemos ver este proyecto como una infraestructura GSM que cubre toda la Tierra y está "colgada" del cielo. 

Concepto 

Un satélite de comunicaciones es básicamente un repetidor de señales de radiofrecuencia que orbita la Tierra y aprovecha con esto la capacidad para cubrir grandes regiones. Consiste en un receptor de señales de "subida" que recibe de una estación en tierra. Una vez que las recibe, amplifica estas señales y las retransmite por un transmisor de "bajada" en diferente frecuencia. Esta combinación de receptor/transmisor en diferentes portadoras se le conoce como transpondedor.

 

Para efectos de simplicidad en el diseño y operación de la transmisión satelital, es deseable que el satélite siempre se encuentre fijo con respecto a un observador terrestre, a fin de que las antenas de tierra no tengan que moverse. Afortunadamente esto se logra si el satélite se mueve a la misma velocidad de rotación de Tierra en las llamadas órbitas geoestacionarias.

Arquitectura de un satélite de comunicaciones   

En la siguiente figura se puede ver la arquitectura típica de un satélite de comunicaciones. Como todo satélite, consta de una plataforma y una carga útil. La carga útil de comunicaciones consiste básicamente de varios transpondedores.  Típicamente los satélites tienen entre 24 y 72 transpondedores que pueden ser compartidos entre muchos clientes. Un transpondedor puede manejar hasta 155 millones de bits por segundo. Con esta capacidad, los satélites de comunicaciones son un medio ideal para recibir y transmitir cualquier tipo de contenido, desde voz o datos hasta video y contenidos de internet.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Tiempo de vida de un satélite de comunicaciones

Los satélites geoestacionarios tienen una vida útil de unos 15 años. Este periodo está limitado por la cantidad de combustible que pueden llevar para corregir su órbita. La órbita GEO tiene que corregirse periódicamente desde Tierra para evitar que el satélite "derive" y se salga de curso y entonces lo dejemos de ver en el mismo lugar en el cielo. La deriva de un satélite se debe a las fuerzas gravitatorias que ejercen el Sol y la Luna sobre el satélite así como al hecho que la Tierra no es una esfera perfecta. Todo esto causa perturbaciones en lo que sería una órbita perfectamente circular en el plano del ecuador si la Tierra fuera esférica y su densidad estuviera distribuida uniformemente en el sentido radial y no hubiera más cuerpos en el universo. Como esto no ocurre en la realidad, hay necesidad de estar corrigiendo la órbita constantemente.

Una vez que concluye la vida útil de un satélite geoestacionario, éste se traslada a un órbita cementerio localizada a varios cientos de kilómetros más arriba que la órbita GEO. Ahí el satélite se apaga para evitar que su funcionamiento interfiera con satélites de comunicaciones activos.

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