18 de septiembre de 2019 Por Team YoungWonks *
¿Cómo funciona la comunicación por satélite? Dado que hoy en día los satélites se utilizan ampliamente para fines de comunicación, entre otros, esta es una cuestión cada vez más pertinente. Lo que nos lleva al tema de nuestro último blog. Pero antes de ver cómo los satélites nos ayudan a comunicarnos a través de grandes distancias, comencemos por el principio.
¿Qué es un Satélite?
Un satélite es básicamente cualquier objeto que gira (o en otras palabras, orbita) alrededor de otro objeto en el espacio. Algunos satélites son naturales, mientras que otros son artificiales (artificial). La luna es un ejemplo de un satélite natural que orbita la tierra. En el sistema solar, hay seis sistemas de satélites planetarios que contienen 185 satélites naturales conocidos.
Hoy en día, el término satélite se refiere típicamente a objetos artificiales volados en el espacio. Al igual que sus contrapartes naturales, estos orbitan un planeta y la diferencia clave es que han sido colocados intencionalmente en órbita.
El Sputnik 1 es el primer satélite artificial del mundo. Fue lanzado al espacio el 4 de octubre de 1957 por la Unión Soviética. Desde entonces, se han lanzado unos 8.900 satélites de más de 40 países.
Es importante tener en cuenta aquí que los satélites se utilizan para varios propósitos. Por ejemplo, se pueden usar para hacer mapas de estrellas y mapas de superficies planetarias, y también tomar fotografías de planetas a los que se lanzan. Los tipos comunes incluyen satélites militares y civiles de observación de la tierra, satélites de comunicaciones, satélites de navegación, satélites meteorológicos y telescopios espaciales. Los satélites suelen ser sistemas controlados por computadora semiindependientes. Los subsistemas de satélites realizan muchas tareas, como la generación de energía, el control térmico, la telemetría y la actitud.
De hecho, las estaciones espaciales y las naves espaciales humanas en órbita también son satélites. Las órbitas de los satélites difieren mucho, dependiendo del propósito del satélite, y se clasifican de varias maneras. Las clases bien conocidas (superpuestas) incluyen la órbita terrestre baja, la órbita polar y la órbita geoestacionaria.
¿Cómo se lanzan estos satélites al espacio? Esto se hace con un vehículo de lanzamiento, básicamente un cohete que coloca el satélite en órbita. La mayoría de las veces, el cohete se levanta desde una plataforma de lanzamiento en tierra, pero hay algunos que se han lanzado en el mar desde un submarino o una plataforma marítima móvil, o a bordo de un avión.
En este blog, echaremos un vistazo de cerca a los satélites de comunicaciones. Se llaman así porque se utilizan para fines de comunicación.
¿Qué es un Satélite de Comunicaciones?
Un satélite de comunicaciones es un satélite artificial que transmite y amplifica señales de telecomunicaciones de radio a través de un transpondedor. Básicamente crea un canal de comunicación entre un transmisor de origen y un receptor en diferentes lugares de la tierra. Los satélites de comunicaciones se utilizan para aplicaciones de televisión, teléfono, radio, Internet y militares. En la actualidad hay 2.134 satélites de comunicaciones en órbita terrestre, que comprenden organizaciones privadas y gubernamentales. Varios están en órbita geoestacionaria a 22.236 millas (35.785 km) por encima del ecuador, de modo que el satélite parece estacionario en el mismo punto del cielo. El período orbital de estos satélites es el mismo que la velocidad de rotación de la Tierra, lo que a su vez permite que las antenas parabólicas de las estaciones terrestres apunten permanentemente a ese lugar; no tienen que moverse y rastrearlo. Dado que las ondas de radio de alta frecuencia utilizadas para los enlaces de telecomunicaciones viajan por línea de visión, se obstruyen por la curva de la tierra. Lo que hacen estos satélites de comunicaciones es transmitir la señal alrededor de la curva de la tierra, lo que hace posible la comunicación entre puntos geográficos muy alejados. Los satélites de comunicaciones utilizan una amplia gama de frecuencias de radio y microondas. Para evitar la interferencia de la señal, las organizaciones internacionales tienen reglamentos que establecen qué rangos de frecuencia (o bandas) pueden utilizar determinadas organizaciones. Esta asignación de bandas reduce las posibilidades de interferencia de la señal.
Órbitas de satélites
Los satélites se pueden clasificar según sus órbitas. Como se mencionó anteriormente, muchos son satélites geoestacionarios, ya que tienen una Órbita Geoestacionaria (GEO), que está a 22.236 millas (35.785 km) de la superficie de la Tierra. Aquí el satélite parece estar en la misma posición en el cielo cuando es visto por observadores terrestres. Así que aquí las antenas terrestres no tienen que rastrear el satélite a través del cielo.
Los satélites de órbita terrestre media (MEO) son los que están más cerca de la tierra; sus altitudes orbitales varían de 2.000 a 36.000 kilómetros (1.200 a 22.400 millas) por encima de la tierra. La región por debajo de las órbitas medias está a unos 160 a 2.000 kilómetros (99 a 1.243 millas) por encima de la Tierra y se denomina Órbita Terrestre Baja (LEO).
Con los satélites MEO y LEO orbitando la tierra más rápido, no son continuamente visibles en el cielo en un punto fijo de la tierra. En cambio, parecen cruzar el cielo y «ponerse» cuando van detrás de la tierra. Esto significa que ofrecer servicios de comunicaciones continuas con estos satélites de órbita inferior requeriría un mayor número de satélites, asegurando así que al menos uno de ellos esté siempre en el cielo para facilitar la transmisión de señales de comunicación. Pero también es importante tener en cuenta que debido a su distancia relativamente más corta a la tierra, sus señales son mucho más fuertes.
Constelaciones de Satélites
Un grupo de satélites que trabajan juntos se llama una constelación de satélites. Dos de estas constelaciones, que se supone que ofrecen servicios de telefonía por satélite (principalmente a zonas remotas), son los sistemas Iridium y Globalstar. El sistema Iridium tiene 66 satélites. Hoy en día, también es posible proporcionar cobertura discontinua utilizando un satélite de órbita terrestre baja que puede almacenar los datos recibidos mientras pasa por una parte de la tierra y transmitirlos más tarde mientras pasa por otra parte. El sistema en CASCADA que utiliza el satélite de comunicaciones CASSIOPE del Canadá es un buen ejemplo. El Sputnik 1 fue el primer satélite terrestre artificial del mundo, puesto en órbita por la Unión Soviética el 4 de octubre de 1957. En ese momento, estaba equipado con un transmisor de radio a bordo que funcionaba en dos frecuencias: 20.005 y 40.002 MHz. El Sputnik 1 fue lanzado como un paso importante en la exploración del espacio y el desarrollo de cohetes.
Dicho esto, no fue puesto en órbita para enviar datos de un punto de la tierra a otro. El primer satélite en transmitir comunicaciones fue de hecho el Pioneer 1, una sonda lunar prevista. La nave espacial llegó a mitad de camino a la luna, y voló lo suficientemente alto como para llevar a cabo el relé de prueba de concepto de telemetría a través del mundo: primero de Cabo Cañaveral a Manchester, Inglaterra; luego de Hawái a Cabo Cañaveral; y finalmente, a través del mundo de Hawái a Manchester.
Aplicaciones/ Usos de los Satélites de Comunicaciones
1. Teléfonos satelitales:
Son el primer e históricamente más importante uso de satélites de comunicaciones. La Red Telefónica Pública Conmutada fija transporta llamadas telefónicas desde teléfonos fijos a una estación terrestre, desde donde se transmiten a un satélite geoestacionario. El enlace descendente sigue un camino análogo. Con mejoras significativas en los cables de comunicaciones submarinas mediante el uso de fibra óptica, los satélites ya no se utilizan para la telefonía fija a la misma escala. Pero eso no significa que los satélites ya no se utilicen para la comunicación. Lugares remotos como la Isla Ascensión, Santa Elena, Diego García y la Isla de Pascua no tienen cables submarinos en servicio, por lo que esas áreas necesitan teléfonos satelitales. La comunicación por satélite también es necesaria en continentes y países donde las telecomunicaciones de línea fija son raras o inexistentes, por ejemplo, en la Antártida, Groenlandia, grandes regiones de América del Sur, África, Canadá, China, Rusia y Australia.
Otros usos de la tierra para teléfonos satelitales incluyen barcos en el mar, plataformas en el mar, respaldo para hospitales, militares y recreación. Por lo general, los sistemas de telefonía por satélite funcionan a través de un sistema telefónico local en un área aislada con un enlace al sistema telefónico en una zona terrestre principal. También hay servicios que enviarán una señal de radio a un sistema telefónico. En este ejemplo, se puede utilizar casi cualquier tipo de satélite. Los teléfonos satelitales llegan directamente a una constelación de satélites geoestacionarios o de órbita terrestre baja. Las llamadas se reenvían a un teletransporte por satélite conectado a la Red Telefónica Pública Conmutada.
2. Televisión por Satélite:
La televisión por satélite es cuando la programación de televisión se entrega a los espectadores transmitiéndola desde un satélite de comunicaciones que orbita la tierra directamente a la ubicación del espectador. Las señales se reciben a través de una antena parabólica exterior llamada antena parabólica y un downconverter de bloque de bajo ruido. Un receptor de satélite, ya sea un decodificador externo o un sintonizador de televisión incorporado, decodifica el programa de televisión deseado para verlo en un televisor. La televisión por satélite ofrece una amplia gama de canales y servicios. Es la única televisión disponible en muchas áreas remotas que no tienen televisión terrestre o servicio de televisión por cable. Las señales de los sistemas modernos se transmiten desde un satélite de comunicaciones en las frecuencias de banda Ku (12-18 GHz) que solo necesitan un pequeño plato de menos de un metro de diámetro.
También a diferencia de los primeros sistemas que usaban señales analógicas, los modernos usan señales digitales que permiten la transmisión de la televisión de alta definición estándar moderna, gracias a la eficiencia espectral mucho mejor de la radiodifusión digital. A partir de 2018, los únicos canales que dependen de la radiodifusión por satélite en señales analógicas son el Star One C2 de Brasil y el canal estadounidense C-SPAN en AMC-11. Se requieren receptores diferentes para los dos tipos. Algunas transmisiones y canales no están cifrados y, por lo tanto, son libres de emisión o de visualización. Otros canales se transmiten con cifrado (televisión de pago), necesitando que el espectador se suscriba y pague una tarifa mensual para recibir la programación. El consumo de TELEVISIÓN por satélite ahora tiene mucho menos usuarios debido a la tendencia de corte de cables en la que la gente prefiere ver televisión en streaming basada en Internet.
3. Radio por satélite:
Una radio por satélite o radio por suscripción (SR) es básicamente una señal de radio digital transmitida por un satélite de comunicaciones y que normalmente cubre un rango geográfico más amplio que las señales de radio terrestres. La radio por satélite ofrece servicios de transmisión de audio en algunos países, entre ellos Estados Unidos. Los servicios móviles, como SiriusXM y Worldspace, permiten a los oyentes viajar por todo el continente y sintonizar la misma programación de audio en cualquier lugar. Los servicios, como Music Choice o el contenido entregado por satélite de Muzak, necesitan un receptor de ubicación fija y una antena parabólica. En todos los casos, la antena debe tener una vista clara de los satélites. En lugares que tienen edificios altos, puentes o incluso estacionamientos que ocultan la señal, se pueden usar repetidores para que la señal esté disponible para los oyentes.
4. Satélite de radio Amatuer:
Los operadores de radio aficionados hacen uso de satélites de aficionados, que han sido creados específicamente para el tráfico de radioaficionados. La mayoría de estos satélites funcionan como repetidores espaciales, y generalmente son utilizados por aficionados equipados con equipos de radio UHF o VHF y antenas altamente direccionales como Yagis o antenas parabólicas. Debido a los costos de lanzamiento, la mayoría de los satélites aficionados se lanzan en órbitas terrestres bajas, y están diseñados para hacer frente a solo unos pocos contactos breves en un momento dado.
5. Internet por satélite:
El acceso a Internet por satélite se refiere al acceso a Internet que es posible a través de satélites de comunicaciones. Hoy en día, el servicio de Internet por satélite de calidad para el consumidor generalmente se ofrece a las personas a través de satélites geoestacionarios que pueden proporcionar velocidades de datos relativamente altas, especialmente gracias a los satélites más nuevos que utilizan la banda Ku para lograr velocidades de datos descendentes de hasta 506 Mbit/s. Después de la década de 1990, la tecnología de comunicaciones por satélite se ha utilizado como medio para conectarse a Internet mediante conexiones de datos de banda ancha. Esto es particularmente útil para personas en áreas remotas que no pueden disponer de una conexión de banda ancha.
6. Satélites utilizados con Fines militares:
Los satélites de comunicaciones también se utilizan para aplicaciones de comunicaciones militares, como los Sistemas Globales de Mando y Control. Los sistemas militares que utilizan satélites de comunicación son el MILSTAR, el DSCS y el FLTSATCOM de los Estados Unidos, los satélites de la OTAN, los satélites del Reino Unido (por ejemplo, Skynet) y los satélites de la antigua Unión Soviética. La India también tiene un primer satélite de comunicaciones militares GSAT-7, sus transpondedores funcionan en bandas de banda UHF, F, C y Ku. Los satélites militares suelen operar en las bandas de frecuencia UHF, SHF o EHF (también conocidas como banda Ka).
Comunicación por satélite Hoy
Desde el lanzamiento del primer satélite Sputnik 1, se han lanzado alrededor de 8.900 satélites de más de 40 países. Según una estimación de 2018, 5.000 están en órbita. De estos 5.000, el 63% de los satélites operacionales se encuentran en órbita terrestre baja, el 6% en órbita terrestre media (a 20.000 km), el 29% en órbita geoestacionaria (a 36.000 km) y el 2% restante en órbita elíptica. De hecho, algunas grandes estaciones espaciales se han lanzado en partes y se han montado en órbita. Es importante señalar que de los 5.000 satélites en órbita, solo 1.900 estaban operativos en 2018, mientras que el resto se ha convertido en desechos espaciales.
De hecho, la contaminación espacial causada por estos desechos espaciales es un gran problema hoy en día. Entonces, ¿qué son los desechos espaciales? Los desechos espaciales se refieren a los desechos naturales que se encuentran en el sistema solar, por lo que incluyen asteroides, cometas y meteoroides. Pero ya no se limita solo a estos cuerpos. Desde el comienzo del Programa de Desechos Orbitales de la NASA en 1979, el término también se refiere a los desechos espaciales o basura espacial que se generan a partir de la masa de objetos desaparecidos y creados artificialmente en el espacio, especialmente en la órbita terrestre. Estos incluyen satélites viejos y etapas de cohetes gastadas y los fragmentos de su desintegración y colisiones. Hasta diciembre de 2016, cinco colisiones de satélites han generado desechos espaciales. Los desechos espaciales también se conocen como basura espacial, basura espacial, basura espacial o desechos orbitales.
En la actualidad, se están adoptando varias medidas para hacer frente a esos desechos. estadounidense. tiene un conjunto de prácticas estándar para la mitigación de desechos orbitales civiles (NASA) y militares (DoD y USAF), al igual que la Agencia Espacial Europea. En 2007, la Organización Internacional de Normalización (ISO) comenzó a preparar una norma internacional para la reducción de los desechos espaciales. Alemania y Francia han depositado fianzas para proteger la propiedad de los daños causados por los escombros.
Otro enfoque de la reducción de desechos es diseñar la arquitectura de la misión de manera que el cohete permanezca siempre en la segunda etapa en una órbita geocéntrica elíptica con un perigeo bajo, asegurando así una rápida desintegración orbital y evitando los desechos orbitales a largo plazo de los cuerpos de cohetes gastados. La remoción externa de desechos espaciales no ha tenido muchos usuarios, principalmente porque se ha comprobado que no es rentable.
En abril de 2018 se lanzó la misión RemoveDEBRIS. Esta misión tiene por objeto poner a prueba la eficiencia de varias tecnologías de Eliminación Activa de Desechos (ADR) en objetivos simulados en órbita terrestre baja. Lo hará mediante la realización de varios experimentos planificados y, en consecuencia, la plataforma está equipada con una red, un arpón, un instrumento de medición láser, una vela de arrastre y dos CubeSats (satélites de investigación en miniatura). RemoveDEBRIS se lanzó a bordo de la nave espacial SpaceX Dragon refill como parte de la misión CRS-14 y llegó a la Estación Espacial Internacional (ISS) el 4 de abril de 2018.