las comunicaciones satelitales en el siglo xxi - marcelo a. torok
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LAS COMUNICACIONES SATELITALES
EN EL SIGLO XXI
Asignatura: Lenguajes Formales y Teora de la Computacin
Docente: Dr. Ing. Mario Mastriani
Alumno: Marcelo Antonio Torok
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Marcelo A. Torok - Las Comunicaciones Satelitales en el Siglo XXI - Pgina 2
1.1 ABSTRACT
Telecommunications are developing fast, going along with digital
technology development in general.
Most of the developments that involve the highest productive demand on
technology (such as, mobile communications, internet, television and radio
broadcasting among other Value Added Services) rely on the latest
communication networks; most of them spread on areas where it is hard to get
access to, or low population density or very low purchasing power, which does not
justify the required economic equation to install the conventional wired
connection, optical fiber or radio broadcasting with visual propagation of the
surface.
In every one previous sample, satellite communication is presented as the
liable, effective and economical solution.
The aim of this paper, is to introduce the projection of Satellite
Communication, in the Digital Age.
1.2 RESUMEN
El desarrollo de las telecomunicaciones avanza a gran velocidad,
acompaando el progreso de la tecnologa digital en general.
La gran mayora de los desarrollos que involucran la mxima demanda de
productividad tecnolgica (telefona celular, Internet, televisin y radiodifusin
entre otros Servicios de Valor Agregado) estn apoyados en redes de
comunicaciones de ltima generacin, muchas de ellas distribuidas en zonas de
difcil acceso geogrfico, escasa densidad poblacional o con muy bajo nivel
adquisitivo, que no justifican la ecuacin econmica necesaria para instalar
tendidos convencionales con cableados, fibra ptica o radiocomunicaciones con
propagacin visual de superficie.
En todos estos casos las comunicaciones satelitales se presentan como
una solucin confiable, efectiva y con costos razonables.
El presente trabajo presenta la proyeccin de las Comunicaciones Va
Satlite en la Era Digital.
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2 INTRODUCCION
La cada vez ms perfecta sinergia entre electrnica e informtica, nos
sorprende da a da con productos novedosos donde se conjugan la reduccin del
tamao de los equipos ofrecidos, la multiplicidad de prestaciones ofrecida por un
mismo aparato y una apoyatura importante en Internet, la convergencia de
servicios denominada triple play (Televisin + Internet + Telefona) y el arribo de
la nueva era de servicios denominada cudruple play (Triple Play + Telefona
Celular).
Estamos transitando por un periodo dorado de la tecnologa, en el que
nadie qued afuera, an aquellos que reniegan de la informtica y las
telecomunicaciones, por el hecho de vivir en la Era de la Sociedad Digital, no son
ajenos a este progreso, desde el cambio del paradigma de las
telecomunicaciones, tras la incorporacin de los servicios de valor agregado de
Internet, la implementacin de servicios de moneda electrnica para el pago de
los servicios pblicos de transporte, (tal el caso, por ejemplo de la denominada
Tarjeta SUBE), la digitalizacin de casi todos los instrumentos mdicos y los
servicios bancarios, entre muchos otros, son claro ejemplo.
Todas las regiones no crecen por igual, existe una notoria dependencia de
las Telecomunicaciones, los vnculos son el equivalente a la industria pesada de
esta revolucin tecnolgica, particularmente en aquellas zonas geogrficas de
difcil acceso o con una reducida densidad de usuarios. En estos casos
particulares, las actuales tecnologas de telecomunicacin no brindan una
solucin apropiada. Lo mismo sucede cuando la urgencia requiere implementar
vnculos de importancia, o bien cuando los periodos de uso no cubren en forma
alguna la amortizacin de costos necesaria
Para todos estos casos, la solucin ofrecida por las Comunicaciones
Satelitales es insuperable e indiscutible. Una nueva lectura de la demanda real de
servicios e incluso la crisis econmica internacional, reasignaron a las
comunicaciones satelitales un nuevo rol en el cual indudablemente es una
solucin de mxima desde todo punto de vista.
Analizando la perspectiva para los prximos aos, la funcin de los
satlites de telecomunicacin ser muy importante, principalmente en reas tales
como: Telefona (particularmente para servicios internacionales remotos y para la
cobertura de zonas rurales o de difcil acceso), Internet, servicios bancarios, radio
y tele difusin pblica y directa al hogar, educacin a distancia, comercio
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electrnico y especialmente ante un sensible crecimiento de la telemedicina, no
solamente a nivel de interconsulta, sino tambin para la realizacin de
intervenciones quirrgicas a distancia, que permitira llevar servicios mdicos de
altsima calidad a zonas remotas.
3 DESARROLLO DEL APORTE
3.1 FUNDAMENTOS FSICO-ASTRONMICOS
3.1.1 Teora Geocntrica de Ptolomeo
Claudio Ptolomeo vivi en Siglo II dc, pero sus
teoras influyeron en el pensamiento astronmico y
matemtico cientfico hasta el siglo XVI. Ptolomeo
postulaba la Teora Geocntrica, por la cual afirmaba
que la Tierra estaba inmvil ocupando el centro del
Universo y que el Sol, la Luna, los planetas y las
estrellas, giraban a su alrededor. Cabe mencionar que
esta idea ya haba sido enunciada por Aristteles en el
Siglo IV ac.
3.1.2 Teora Heliocntrica de Coprnico
Nicols Coprnico (Polonia, 1473 1543) postul la teora Heliocntrica, en
la que expresaba que la Tierra y los dems planteas
giran alrededor del Sol y que era el Sol centro del
Universo. La Tierra gira alrededor del Sol en el
transcurso de un ao y al mismo tiempo gira sobre s
misma en un lapso de 24 horas. Adems afirmaba que el
universo es esfrico, las rbitas son circulares y los
movimientos son uniformes. Este postulado lo dio a
conocer en su libro, "De Revolutionibus Orbium
Coelestium" (De las revoluciones de las esferas
celestes), que es usualmente concebido como el punto
inicial de la astronoma moderna. Es importante mencionar que Coprnico no fue
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la primera persona en postular la Teora Heliocntrica. Existen referencias
respecto a que Aristarco de Samos, en el siglo III ac ya haba desarrollado este
modelo astronmico.
3.1.3 Leyes de Kepler
Johannes Kepler (Alemania, 1571 - 1630), va un paso ms all de la teora
heliocntrica, explicando el movimiento de los planetas sobre su rbita alrededor
del sol, en sus famosas tres leyes:
Primera Ley (1609): Todos los planetas se desplazan
alrededor del Sol describiendo rbitas elpticas, estando el
Sol situado en uno de los focos.
Segunda Ley (1609): El radio que une cada Planeta y el Sol
barre reas iguales en tiempos iguales.
Tercera Ley (1618): El cuadrado del perodo orbital de un
planeta alrededor del Sol, es directamente proporcional al
cubo de la distancia media de sus centros de masa.
3.1.4 Galileo Galilei
Galileo Galilei (Italia, 1564 - 1642), considerado como
el "padre de la astronoma moderna", perfeccion el telescopio
y a travs de sus observaciones, corrobor las ideas de
Coprnico, considerndose que su trabajo es complementario
al de Kepler. Galileo tambin es conocido por los problemas
que tuvo con la Iglesia Catlica, en virtud de las ideas que defenda respecto al
ordenamiento del universo, siendo clebre su frase latina Eppur si mouove (y
sin embargo se mueve).
3.1.5 Leyes de Newton
Sir Isaac Newton, (Inglaterra, 1643 1727)
postul la Ley de la Gravitacin Universal, en la serie
de libros denominados Philosophiae naturalis principia
mathematica, (ms conocidos como los Principia)
donde demuestra los efectos de la fuerza de gravedad:
Cada cuerpo del Universo atrae a otro cuerpo, con una
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fuerza proporcional al cuadrado de la distancia existente entre ellos. Combinando
la Ley de la Gravitacin Universal con las denominadas 3 Leyes de Newton, se
pueden deducir y explicar las Leyes de Kepler sobre el movimiento planetario.
Newton sent adems las bases de las teoras actuales sobre la formacin
y constitucin del Universo, entre ellas la Teora de la Relatividad de Einstein y
dems postulados de la Astronoma contempornea.
3.2 ORGENES DE LAS COMUNICACIONES SATELITARES
3.2.1 Pioneros de la Ciencia Satelital
Entre los precursores de las comunicaciones satelitales deben
necesariamente ser nombradas las siguientes personalidades:
Hermann Noordung (1892 1929): El primer hombre que calcula la rbita
Geoestacionaria para una estacin espacial, con propsitos cientficos y
militares.
Arthur C. Clarke (1917 2008): Propuso el uso de satlites artificiales en
rbita Geoestacionaria como un nuevo sistema de comunicaciones
globales.
Sergei Korolev (1907 1966): Director del programa espacial ruso, que
puso a ese pas a la cabeza de la exploracin espacial, incluyendo el
lanzamiento del primer satlite artificial, denominado Sputnik I.
John Pierce (1910 2002): Lleg a la misma idea que Clark de manera
independiente y desde su trabajo en Bell Laboratories, hizo importantes
desarrollos en las comunicaciones satelitales. Tambin estuvo atrs del
lanzamiento del primer satlite comercial, el Telstar I.
Harold Rosen (1926 ): Lider el lanzamiento del primer satlite que uso
la rbita Geoestacionaria.
3.2.2 Rels Extraterrestres
La primera referencia concreta a lo que hoy son los satlites de
comunicaciones, la hizo en octubre de 1945 el oficial britnico especialista en
radares de la RAF (Royal Air Force), inventor y escritor de ciencia ficcin, Sir
Arthur C. Clarke, quin public en Octubre de 1945, en la revista Wireless World,
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el articulo titulado Extra Terrestrial Relays (Rels Extraterrestres) en el cual
propuso un sistema de comunicacin global, utilizando estaciones espaciales
hechas por el hombre.
Esta propuesta, consista bsicamente en
que: Un satlite artificial, a la distancia
apropiada de la tierra, puede hacer una
revolucin cada 24 horas, esto es, podra
parecer estacionario respecto a un punto de la
Tierra y tendra un rango ptico de mas de un
tercio de la superficie del geoide. Tres
estaciones repetidoras, con una separacin de
120 entre s, pueden dar cobertura de seales de radio y microondas a
prcticamente todo el planeta.
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En la tabla siguiente, se puede apreciar como la velocidad a la que orbita
un satlite alrededor de la Tierra disminuye conforme aumenta la distancia y al
mismo tiempo, como aumenta el periodo de rbita por causa del mismo
alejamiento (de tal forma se cumple la tercera ley de Kepler, respecto a la relacin
entrela distancia y el periodo del satlite). Por tanto, la distancia a la cual el
satlite tiene un periodo de 24 horas es de 42.000 km respecto al centro de la
Tierra o 36.000km desde su superficie, altura a la cual el satlite estara girando a
una velocidad aproximada de 3km/s.
Clarke que ms tarde sera conocido principalmente por sus libros de
ciencia ficcin y divulgacin, propona en su artculo la colocacin en rbita de
tres repetidores satelitales separados entre si 120 grados a 36.000 km. sobre la
superficie de la tierra, en una rbita situada en un plano coincidente con el que
pasa por el ecuador terrestre.
Describi en su artculo, lo que hoy da se conoce bajo el nombre de
satlites geoestacionarios, cuya principal ventaja es que se encuentran
justamente estacionarios con respecto a la Tierra, lo cual permite entre otras
cosas poder hacer uso de antenas fijas directivas, cuyas altas ganancias permiten
a su vez tener transmisiones robustas.
Esto ltimo es relevante puesto que el ancho de banda (la cantidad de
informacin que se puede transmitir simultneamente), est en relacin directa a
la potencia que lleva dicha seal.
El sistema propuesto mediante este principio, podra abastecer de
telecomunicaciones y emisiones de radiofona y televisin a todo el Planeta. Si
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bien Clarke fue el primero que expuso la idea del empleo de la rbita
geoestacionaria para las telecomunicaciones, esta idea ya rondaba por la cabeza
de muchos otros cientficos.
3.3 EVOLUCIN DE LA TECNOLOGA SATELITAL
A poco tiempo de terminar la segunda guerra mundial, no existan medios
para colocar satlites en rbita terrestre baja, ni mucho menos en rbita
geoestacionaria, los primeros experimentos de utilizacin del espacio para
propagacin de radiocomunicaciones lo realiz el ejrcito americano entre 1951 y
1955 utilizando nuestro satlite natural, la luna, como reflector pasivo.
El afn por hacer progresar las telecomunicaciones y abarcar todos los
rincones de la tierra, ha conducido a los cientficos a buscar medios cada vez ms
complejos para lograrlo. La exploracin terrestre y atmosfrica no ha sido
suficiente.
El objetivo de ir ms arriba, a 36 mil kilmetros de altura sobre el nivel del
mar se ha cumplido. All la ubicacin es adecuada para que los satlites
artificiales logren, mediante unos cuantos repetidores, llevar comunicaciones e
informacin a todos los puntos de la tierra.
Las redes satelitales requieren de una serie de estaciones terrenas
conectadas entre s, por medio de satlites colocados en una rbita espacial, que
retransmiten seales por microondas a travs del espacio atmosfrico. El equipo
instalado dentro de un satlite recibe las seales enviadas desde una estacin
terrestre, las amplifica y transmite (en forma directa o retransmitiendo su seal a
otro satlite), a otra estacin terrestre, que las distribuye, mediante diversas
tecnologas.
La transmisin espacial, fue concebida con ms de diez aos de
anticipacin al lanzamiento de los primeros satlites artificiales. Todo comenz
con la genial idea de Clarke de 1945, fue tal el acierto del cientfico ingls que su
mecanismo es en esencia el mismo con el que funcionan los sistemas satelitales
geo-sncronos de la actualidad.
Por tal motivo, en su memoria, la rbita geoestacionaria se la conoce
tambin como Cinturn de Clarke.
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3.3.1 UN CAMINO TRANSITADO ENTRE MLTIPLES NACIONES
En 1957 la URRSS puso en rbita el primer
satlite artificial, denominado Sputnik I (que
significa compaero de viaje en ruso), a partir de
all la idea de Clark comenz a transformarse en
realidad. Este satlite fue lanzado por la URSS al
espacio, el 4 de octubre de 1957, en una rbita
elptica de baja altura. Este satlite slo emita un
tono intermitente y estuvo en funcionamiento
durante 21 das, marcando as el inicio de la era de las comunicaciones va
satlite.
Investigadores de la Universidad Johns Hopking,
ubicada en Baltimore Maryland, comprobaron
la posibilidad de determinar con gran precisin la
rbita del satlite, a partir del desplazamiento
Doppler, (observado como consecuencia del
movimiento del satlite), sufrido por la seal
portadora de frecuencia de 20 MHz, que emita
el satlite, tomando en cuenta el conocimiento preciso de la posicin del receptor
que la sintonizaba, sentando de esta manera la base tecnolgica de los actuales
sistemas de navegacin GPS.
Un mes luego se pone en rbita el
SPUTNIK 2, con la perrita Laika a bordo, que
dur 162 das en rbita. Y aunque Laika no
sobrevivi al viaje, su experiencia demostr
que es posible que un organismo soporte las
duras condiciones de micro-gravedad,
abriendo camino as a la participacin
humana en vuelos espaciales. A partir de
Laika, la URSS enviara al espacio 12 perros, de los cuales 5 regresaran vivos de
vuelta a tierra.
Al ao siguiente y luego de varios intentos fallidos, el 31 de enero de 1958,
los Estados Unidos lanzaron desde Cabo Caaveral el EXPLORER. Esta era una
nave cilndrica de 14 kg de peso, 15 cm de dimetro y 2 metros de longitud, que
estuvo transmitiendo mediciones de radiacin csmica y micro-meteoritos durante
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112 das y que aport los primeros datos desde un satlite que llevaron al
descubrimiento de los cinturones de radiacin de Van Allen.
El 17 de marzo de 1958, los Estados Unidos lanzaron su segundo satlite,
el VANGUARD 2 que estuvo transmitiendo seales durante ms de 6 aos; a ste
le sigui el satlite estadounidense EXPLORER 3, lanzado el 26 de marzo de
1958 y el sovitico SPUTNIK 3, lanzado el 15 de mayo de ese mismo ao. Este
ltimo, que pesaba 1.327 kg, efectu mediciones de la radiacin solar, la
radiacin csmica, los campos magnticos y otros fenmenos, hasta que dej su
rbita en abril de 1960.
El 18 de diciembre de 1958 se lanz el satlite SCORE que, con un peso
de 70 kg puede considerarse, de alguna manera, como el primer satlite de
comunicaciones, aunque pasivo, pues dispona de un transmisor que radiaba la
informacin contenida en un magnetfono, (grabador/reproductor de cinta
magntica), constituida por el mensaje de felicitacin de Navidad del Presidente
Eisenhower.
Probablemente el primer satlite repetidor totalmente activo, fue el
COURIER, lanzado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos en
octubre de 1960. Este transmita conversaciones y telegrafa, pero solo dur
operativo 70 das. Fue el primer satlite de comunicaciones que us paneles
solares para obtener la energa que necesitaba.
Desde un principio, los diferentes gobiernos comprendieron el enorme
potencial estratgico y comercial de la nueva tecnologa. En 1961, el presidente
de los Estados Unidos John F. Kennedy, invitaba a todas las naciones a participar
en la implementacin de un sistema de satlites de comunicaciones, apelando a
razones de beneficio para la paz mundial y la fraternidad entre todos los hombres.
El 10 de julio de 1962 se lanz el TELSTAR 1, el primer satlite en recibir y
transmitir seales de Televisin entre Estados Unidos y Europa. El SYNCOM 3
(geoestacionario) fue el primer satlite de rbita geoestacionaria, lanzado por la
NASA en 1963. Entre otras aplicaciones, se utiliz para transmitir los Juegos
Olmpicos de Tokio, en agosto del ao 1964.
La convocatoria del presidente Kennedy encontr respuesta y en agosto de
1964, se formo un consorcio multinacional denominado INTELSAT (International
Telecommunications Satellite Organization / Organizacin Internacional de
Telecomunicaciones por Satlite). Cuya rama operativa se denomina COMSAT
(Communications Satellite Corporation / Corporacin de satlites de
comunicaciones), con sede en Washington.
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El primer satlite lanzado por esta especialsima empresa fue el Intelsat 1,
ms conocido como Early Bird. Era un cilindro de 72 centmetros de ancho por
59 centmetros de altura y su peso era de tan solo 39 kg. Las clulas solares que
lo envolvan, suministraban 40 W. de energa y para simplificar el diseo de
sistemas estaba estabilizado por rotacin, tal como lo hace un trompo. El 28 de
junio de 1965 entr en servicio regular, con 240 circuitos
telefnicos.
El Early Bird estaba diseado para funcionar durante
dieciocho meses, sin embargo permaneci en servicio durante
cuatro aos. Con posterioridad, se lanzaron sucesivos satlites
Intelsat, los cuales fueron aumentando su capacidad de
retransmisin de canales telefnicos y televisivos.
La serie de satlites Intelsat II comenz en enero de 1967 con
transponders (transpondedores), de 120 MHz de ancho de banda. Este sistema
permita el acceso mltiple de varias estaciones. El primer satlite de esta serie
se puso en rbita en diciembre de 1968. Este satlite inaugur el uso de haces
pincel (spots), para enfocar reas estrechas de la Tierra.
El sistema MONLNIYA (quiere decir relmpago en ruso), fue la primera
red satelital domstica y fue lanzado en 1967, por la Unin Sovitica. Consista
en una serie de 4 satlites en rbitas elpticas, con una cobertura de 6 horas por
satlite.
Varios satlites de esta serie sufrieron inconvenientes. En aquellos aos la
red satelital no era tan robusta como ahora. En la primavera del hemisferio norte
del ao 1969, una falla en el satlite posicionado sobre el Ocano Atlntico,
amenaz con detener la misin del Apollo 11. Los problemas orbitales no
pudieron ser solucionados en tiempo y la NASA debi recurrir a cables
subacuticos telefnicos para concretar las comunicaciones de la misin.
Afortunadamente durante la caminata lunar, la Luna estaba sobre el Ocano
Pacfico y el satlite INTELSAT III orbitaba geoestacionariamente sobre el
Ocano Pacfico.
La versin ampliada Intelsat IV-A, lanzada a partir de
septiembre de 1975, posea 20 transpondedores con spots, lo
que permita reutilizar frecuencias en distintos continentes. En
mayo de 1981 se coloca en rbita el Intelsat V, inaugurando el
uso de la banda Ku de 14/11 GHz y la tcnica de aislacin por
polarizacin ortogonal lineal, en la banda C de 6/4 GHz.
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La Agencia Espacial Europea (ESA) comenz sus lanzamientos (programa
Eutelsat), en el ao 1982 desde un centro espacial ubicado en la Guayana
Francesa; anteriormente y como precursor experimental, se haba lanzado en
1978, el Orbital Test Satellite (OTS), que aport una valiosa experiencia, sobre la
utilizacin de las bandas de frecuencias de 14 GHz y 11 GHz. Estos satlites
utilizando tecnologa digital cubran el servicio de televisin internacional de la
Unin Europea de Radiodifusin (URE).
El Intelsat V-A se lanz en marzo de 1985, debido a los cada vez ms
importantes requerimientos de trfico. Se introdujeron 2 antenas con enfoque
spot, en la banda de 4 GHz. Comenz el uso de los servicios digitales IBS en la
banda C para Amrica del Sur y en la banda Ku para Amrica del Norte y Europa.
Se puso en servicio en 1987, incorporando tecnologa de conmutacin sobre un
acceso mltiple por divisin de tiempo (SSTDMA).
El resto es historia reciente y en la actualidad hay satlites artificiales de
comunicaciones, navegacin, militares, meteorolgicos, de estudio de recursos
terrestres y cientficos, de ayuda a la navegacin, Etc. cientos de ellos an
operativos y en ubicados en distintas rbitas.
3.3.2 LA TECNOLOGA SATELITAL EN LA ACTUALIDAD
La fuerte demanda de servicios satelitales, ha propiciado la multiplicacin
de los satlites, a tal grado que la rbita espacial sobre el ecuador donde se
encuentran ubicados, est casi saturada.
Diferentes pases empezaron a lanzar satlites, a travs de empresas
privadas o directamente a travs de los propios gobiernos. Canad fue el tercero
en disponer satlites para comunicaciones, pero nicamente a efectos de ser
empleados nivel nacional. En 1972 puso en servicio el primero de cinco
generaciones llamados Anik.
Entre otros pases que cuentan con sistemas de satlites domsticos
estn: Brasil, Francia, Rusia, India, Japn, China, Australia, Gran Bretaa, Italia,
Panam, Mxico y Argentina.
Los satlites artificiales, cubrieron regiones donde la comunicacin por
redes terrestres era prcticamente imposible, o sumamente costosa. Se vencieron
las barreras fsicas que aislaban zonas enteras de los cinco continentes, tales
como desiertos, montaas, ocanos, selvas y polos glaciares. Se incorporaron a
las telecomunicaciones globales, localidades de Asia, frica y Amrica que de
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haber esperado a poder tender redes almbricas no tendran an a la fecha,
acceso a circuitos de canales para telefona, Internet y televisin.
La ventaja de utilizar satlites de comunicaciones, radica en que no se ven
afectados por las barreras naturales, permiten planear su uso a requerimientos
reales, acortan los tiempos de instalacin y complementan las redes terrestres
para transmisiones internacionales, posibilitando el cubrimiento total de la tierra.
Adems, con ellos se pueden establecer transmisiones empleando equipos
mviles, desde puntos geogrficos donde no existe ninguna infraestructura apta
para telecomunicaciones.
Podramos afirmar que los satlites son insensibles a las distancias,
tomemos en cuenta que entre la distancia de subida y de bajada,.todos los
enlaces se hacen aproximadamente a 71.800 kilmetros (para el caso de los
satlites geo-sncronos), esta distancia surge de sumar la trayectoria
correspondiente al desplazamiento de la seal, en su trayectoria de subida y
bajada entre la estacin terrena y el satlite.
Se emplean como enlace y apoyo de la estructura satelital orbital, diversas
estaciones terrestres, tambin pueden acceder a los servicios de los satlites en
forma directa mltiples estaciones mviles y hoy en da tambin variados modelos
de telfonos de mano. Es comn ver que cuando ocurre un acontecimiento
relevante en cualquier parte del mundo, inmediatamente se desplazan
plataformas mviles llevando antenas parablicas y equipo de transmisin, que
envan seales para televisin de los sucesos en vivo a todos los rincones de la
tierra.
Algunas desventajas de las transmisiones satelitales, es que estn sujetas
a problemas de propagacin, que su seal se debilita con las lluvias intensas,
nieve y manchas solares que afectan a las estaciones terrestres, que asimismo
sufren interferencias de radio, microondas y aeropuertos.
Los costos de fabricacin y lanzamiento de los satlites resultan muy
elevados. Un plan de amortizacin, puede ser considerado adecuado, cuando
sus valores son comparados, con los correspondientes a redes de microonda
empleadas para cubrir distancias entre puntos que exceden los 1.800 kilmetros o
con tendidos de fibra ptica superiores a los 190 kilmetros.
Los satlites pueden ser ubicados a distintas distancias de la tierra, con
velocidades diferentes de la de rotacin, lo que permite coberturas locales,
regionales y globales. En virtud de estos requerimientos, se han desarrollado
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diferentes generaciones de satlites de comunicaciones, veamos los ms
conocidos:
Los satlites de rbita elptica (high earth orbit / HEO), fueron los primeros
satlites diseados especialmente para comunicaciones. Se desplazan a
diferente velocidad de la tierra y se alejan y acercan a ella en diferentes
momentos. Tardan 12 horas en completar una revolucin y ofrecen
mejores condiciones de uso en las telecomunicaciones cuando su altitud es
de 40 mil kilmetros.
Los satlites geoestacionarios (geosyncronus earth orbit / GEO), se ubican
sobre el ecuador, a 36 mil kilmetros de la tierra y viajan a su misma
velocidad (de ah su nombre de sncronos), por lo que parecen estar
estacionarios o inmviles respecto al geoide, completando su recorrido en
24 horas. Tienen un rea de cobertura, de aproximadamente ocho mil
kilmetros, lo que les proporciona una capacidad visual, de hasta una
tercera parte de la tierra.
Tres satlites de este tipo, colocados en forma equidistante, pueden
transmitir instantneamente seales de radio o televisin a casi el rea
completa de la tierra. Son los ms utilizados para servicios de transmisin
de datos, seales de televisin y telefona, requieren de grandes
estaciones terrenas fijas, pero tambin sirven para comunicaciones con
unidades mviles y porttiles, como las de navegacin area, martima y
terrestre. La rbita geoestacionaria, es la ms congestionada ya que en
ella estn colocados no solo satlites destinados a los servicios de
telecomunicaciones, sino otros de aplicaciones diversas tales como
meteorolgicos, experimentales y militares.
3.3.3 DE AQU EN MS
Una nueva generacin de satlites, corresponde a los denominados de
rbita terrestre baja, (low earth orbit / LEO). Estos han provocado serias
controversias sobre todo con los consorcios y pases que tienen satlites GEO
para comunicaciones, pues aducen que sus objetivos no estn bien definidos,
representando una fuerte competencia, sobre todo por los bajos costos que estn
manejando en comparacin con los GEO.
Los LEO se ubican a una altitud entre 900 y 1.300 kilmetros y son no
geoestacionarios, o sea que circunvalan a una velocidad distinta a la de rotacin
de la tierra. Su rea de cobertura terrestre es de un radio promedio de 5.500
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kilmetros, por lo que tienen que colocarse muchos micro-satlites con
trayectorias diferentes, a fin de brindar cobertura local, regional y mundial.
Dado que los satlites LEO, (que admiten en frecuencias inferiores a un
gigahertz), necesitan estaciones terrenas sencillas, tales como terminales
porttiles, as como antenas y fuentes de alimentacin reducidas, (a diferencia de
los geoestacionarios que requieren infraestructura terrena pesada), permiten una
gran flexibilidad en su uso, pudiendo aprovecharse varias decenas de micro-
satlites, de acuerdo a las necesidades de cobertura o servicio.
Estos satlites se encuentran en vas de experimentacin. Aunque pueden
utilizarse en zonas que ya cuentan con comunicaciones desarrolladas, por la
facilidad de transportacin de las antenas receptoras, son aprovechables tambin
en zonas que carezcan por completo de sistemas de telecomunicaciones
instalados.
Han despertado gran inters en diferentes empresas que ven la posibilidad
de usarlos, para redes de telecomunicaciones y brindar servicios de informacin
inalmbricos no solo a grandes consorcios, sino a usuarios particulares, (viajes de
negocios o placer, operadores navieros, ingenieros y mdicos que trabajan en
reas remotas).
Algunos creen que podrn solucionar problemas de comunicacin en reas
rurales carentes de actualmente de infraestructura adecuada para aprovechar el
estado del arte de la tecnologa. No se trata de reas geogrficamente
marginales, la ecuacin resulta positiva, en zonas cuya ubicacin est a dos
horas de donde existe telfono, esto es, donde vive aproximadamente la mitad de
la poblacin mundial.
Los Proyectos Satelitales LEO, encabezados por consorcios
norteamericanos, se iniciaron incluso antes de que el Congreso de ese pas
asignara frecuencias en mayo de 1994. Veamos cuales son esos proyectos
(algunos de ellos discontinuados o en suspenso):
Proyecto 21: Es propiedad de Inmarsat y parte de la cuarta generacin de
satlites de este organismo. Su costo es de ms de mil millones de
dlares.
Iridium: Con una constelacin de 66 satlites, su diseo incluye lneas inter-
satlite y un costo de tres mil cuatrocientos millones de dlares. Su
consorcio propietario, est integrado por 18 empresas de diferentes pases,
encabezados por Motorola.
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Globalstar: Se compondr de 24 a 48 satlites con cobertura global
internacional y especial foco en los Estados Unidos. Est diseado con
cdigo de acceso por divisin mltiple, (CDMA / code division multiple
acces) y un costo de mil ochocientos millones de dlares.
Odyssey: Es una constelacin de 12 satlites que orbitarn en tres planos.
Su costo es de mil trescientos millones de dlares y su propietario es TRW,
Inc. un consorcio de manufacturacin de tecnologa aeroespacial.
Elipso I y II: Comprende de 6 a 18 satlites, integrados en dos planos a fin
de proveer exclusivamente servicio nacional solamente. Su costo son 180
millones de dlares y son propiedad de 6 compaas norteamericanas de
comunicaciones mviles, manufactureras de electrnica y tecnologa
inalmbrica y del banco ingls Barclays.
Aries: Son 48 satlites de rbita polar en cuatro planos. Su costo es de 292
millones de dlares y es propiedad de inversionistas privados y empresas
de comunicaciones de Estados Unidos.
Teledesic: Son 840 satlites de aproximadamente dos metros cbicos,
basados en el diseo de Strategic Defense Iniciative. Su costo es de 9 mil
millones de dlares y es propiedad de Craig McCaw, William Gates (Bill
Gates), McCaw Development y Kinship Partners.
La participacin de grandes consorcios multinacionales de
telecomunicaciones, junto con grupos financieros, manufactureros electrnicos y
de cohetes, entre otros, refleja el alto grado de comercializacin de los satlites,
que inicialmente fueron concebidos para solventar necesidades bsicas de
comunicaciones.
De acuerdo a la cobertura que tienen en tierra, existen tres sistemas de
satlites para comunicaciones:
a. Internacionales: Intelsat, Intersputnik, Inmarsat
b. Regionales: Eutelsat que cubre a los pases europeos, Arabsat a pases
rabes, Panamsat a pases americanos
c. Nacionales: Telesat de Canad, Telecom de Francia, Satcom, Comstar,
Westar, SBS, Gstar de Estados Unidos, Palapa de Indonesia, Molnya-3,
Statsionar, Loutch de Rusia, Sakura, CS y Ayame de Japn, Radugae e
Insat de India, Morelos y Solidaridad de Mxico y Nahuel de Argentina,
entre otros.
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Adems de los satlites para comunicaciones, existe otra amplia gama de
satlites con diferentes objetivos, entre ellos: meteorolgicos, de exploracin
marina, oceanogrfica, terrestre, del espacio, astronmica, con misiones
biolgicas y mdicas. Aproximadamente cinco mil se encuentran en rbita, de los
cuales 175 ocupan la rbita geoestacionaria para servicios comerciales y uso
domstico.
Indudablemente el sistema satelital con ms alcance, aunque muy
cuestionado por operar como monopolio estadounidense, es Intelsat. Se fund en
agosto de 1964 como una empresa de riesgo. Su creacin se previ en la Ley de
Satlites de Comunicaciones de 1962 de Estados Unidos, que orden el
establecimiento de un sistema de comunicaciones por satlite comercial, pero no
prescribi claramente los asuntos para las comunicaciones nacionales.
Para la fundacin de Intelsat firmaron nicamente once pases; inici con el
lanzamiento del Early Bird pero fue tal la aceptacin que para 1980 ya posea
cerca de 400 estaciones terrestres con 12 satlites. En 1987 Intelsat contaba con
113 pases signatarios, 17 satlites que unan a aproximadamente 170 pases,
distintos territorios y corporaciones alrededor del mundo a travs de 739
estaciones terrestres.
Las principales normas que lo rigen son:
o Intelsat es dueo de los satlites y del segmento espacial de
frecuencias y las estaciones terrenas son propiedad de cada uno de
los pases
o Los estados miembros se comprometen a utilizar los satlites de
Intelsat para comunicacin con el extranjero
o Los pases tienen, en Comsat (el rgano administrador), un nmero
de votos proporcional al porcentaje del capital total invertido en los
servicios de satlites.
Con base en la Ley de Comunicaciones por Satlites de 1962, el Congreso
de Estados Unidos cre Comsat y se le adjudic, para ese pas, el monopolio de
las comunicaciones internacionales por satlite. Fue creada como corporacin
privada, con un propsito nacional. Su estructura fue resultado de un fuerte
debate legislativo y pblico alrededor de la Ley de Comunicaciones por Satlite.
Hubo dos posiciones contrarias para que se formara como empresa pblica
o como empresa privada. Finalmente result un hbrido pblico-privado. Comsat
acta como intermediario entre consorcios norteamericanos de comunicacin
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(American Telephone and Telegraph -AT&T-, General Telephone and Electronics
-GTE-, Radio Corporation of America -RCA-) y el gobierno de Estados Unidos, es
responsable del diseo, desarrollo y mantenimiento del segmento espacial del
sistema global de telecomunicaciones.
En la actualidad la constelacin Intelsat consta de 32 satlites cubriendo
todo el globo. Como ya dijimos Intelsat no es el nico sistema de satlites de
comunicaciones en funcionamiento. A medida que avanz la tecnologa y
descenderon los precios, la conveniencia de los satlites de comunicaciones
dedicados aument. Por tales motivos result comercialmente atractivo, construir
satlites orientados a las necesidades de los distintos estados, empresas de
telecomunicaciones, petroleras y compaas de navegacin, entre otras
organizaciones, con un gran volumen de trfico de comunicaciones entre puntos
separados por varios centenares o miles de kilmetros.
El primer pas que cont con un sistema satelital interior fue Canad que
lanz el Anik 1 (mediante un cohete norteamericano) en noviembre de 1972.
La red nacional de satlites ms extensa fue desarrollada por la Unin
Sovitica a partir de abril de 1965, con una serie de satlites Molniya (relmpago)
situados en rbita muy elptica con el cenit sobre el hemisferio norte. De este
modo, diversos centros del extenso territorio de la URSS quedaron unidos por
programas de televisin en blanco y negro, telfono y telgrafo. La rbita de 12
horas colocaba al satlite encima de la Unin Sovitica durante los periodos
fundamentales de comunicaciones, lo que supona para las estaciones de tierra
un blanco con un movimiento aparente muy lento.
Espaa cuenta con su propio
sistema de satlites el sistema Hispasat. El
Hispasat 1C-1D-1E es utilizado por las
plataformas espaolas Digital+ y Starmax
HD; y por las portuguesas ZON TV Cabo y
MEO Satlite, para emitir su amplia oferta
de canales, la mayora de ellos codificados,
aunque existen algunos que lo hacen en
abierto. Por su magnfica posicin de ser
un satlite atlntico es aprovechado para la difusin de enlaces tcnicos entre los
continentes americanos y europeo. Se da la circunstancia que algunos
transpondedores slo emiten para Amrica y otros para Europa.
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Otra red muy utilizada, aunque no tan conocida, es la DSCS (Defense
Satellite Communications System = Sistema militar de comunicaciones por
satlite), del departamento de Defensa de los Estados Unidos con su serie de
satlites DSCS.
Mxico cuenta con tres satlites geoestacionarios: Solidaridad I (1994) y
Solidaridad II (1995), que sustituyeron a los satlites Morelos I y Morelos II (1985)
y el Satmex 5, primer satlite comercial mexicano que lanza una entidad privada
(Satmex) y que proporciona cobertura a casi todo el continente americano.
Otras redes de satlites militares aliados son el sistema naval de
comunicaciones por satlite (Fleet Satellite
Communications System, FLTSATCOM), el sistema
areo de comunicaciones por satlite (Air Force Satellite
Communication System, AFSATCOM), el sistema de
comunicaciones por satlite del ejrcito (SATCOM),
todos ellos norteamericanos y la serie de la OTAN.
3.3.4 LAS COMUNICACIONES SATELITALES EN CIFRAS
Esta es la lista de satlites geoestacionarios empleados en
Telecomunicaciones, principalmente Radio y Televisin, Backhauls y Sistemas
DBS (Direct Broadcast Satellite). La lista se sucede de Occidente a Oriente,
incrementando la longitud por posicin orbital, finalizando con IDL (International
Date Line). Un "io" significa 'rbita inclinada'.
a. Hemisferio Occidental
o 148.0W: EchoStar-1
o 148.0W: EchoStar-2
o 139.0W: Americom-8
o 137.0W: Americom-7
o 135.0W: Americom-10
o 133.0W: Galaxy-15
o 131.0W: Americom-11
o 129.0W: Galaxy-27
o 127.0W: Galaxy-13
o 127.0W: Horizons-1
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o 125.0W: Galaxy-14
o 125.0W: Galaxy-12 (spare)
o 123.0W: Galaxy-10R
o 121.0W: Galaxy-23
o 121.0W: EchoStar-9
o 119.0W: Directv-7S
o 119.0W: EchoStar-7
o 119.0W: Americom-16
o 118.8W: Anik F3
o 116.8W: SatMex-5
o 115.0W: XM-4
o 115.0W: XM-Rock
o 115.0W: XM-Roll
o 115.0W: Solidaridad-2
o 113.0W: Satmex-6
o 111.1W: Anik F2
o 110.4W: EchoStar-6 (spare)
o 110.0W: EchoStar-8
o 110.0W: EchoStar-10
o 110.0W: Directv-5
o 107.3W: Anik F1
o 107.3W: Anik F1R
o 105.0W: Americom-18 (designado para remplazar al Americom 15)
o 105.0W: Americom-15
o 103.0W: Americom-1
o 102.8W: SPACEWAY-1
o 101.2W: Directv-4S
o 101.1W: Directv-9R
o 101.0W: Americom-4
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o 100.8W: Directv-8
o 99.2W: SPACEWAY-2
o 99.0W: Galaxy-16
o 97.0W: Galaxy-25
o 95.0W: Galaxy-3C
o 93.0W: Galaxy-26
o 91.0W: Nimiq-1
o 91.0W: Galaxy-11
o 89.0W: Galaxy-28
o 87.0W: Americom-3
o 85.0W: XM-3
o 85.0W: Americom-2
o 84.0W: Brasilsat-B3
o 83.0W: Americom-9
o 82.0W: Nimiq-2
o 82.0W: Nimiq-3 (Anteriormente llamado Directv-3)
o 79.0W: Americom-5
o 79.0W: Satcom-C3 (io)
o 78.0W: Venesat-1
o 77.0W: EchoStar-4 (spare)
o 76.8W: Galaxy-4R (io)
o 75.0W: Brasilsat-B1
o 74.9W: Galaxy-9 (spare)
o 74.0W: SBS-6
o 72.5W: Directv-1R
o 72.0W: Americom-6
o 71.8W: Nahuel-1 (Actualmente en rbita inclinada)
o 70.0W: Brasilsat-B4
o 65.0W: Brasilsat-B2
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o 63.0W: Estrela do Sul 1
o 61.5W: Rainbow-1
o 61.5W: EchoStar-3
o 61.0W: Hispasat Amazonas
o 58.0W: Intelsat-9 (Anteriormente llamado PAS-9)
o 55.5W: Intelsat-805
o 53.0W: Intelsat-707
o 50.0W: Intelsat-705
o 45.0W: Intelsat-1R (Anteriormente llamado PAS-1R)
o 43.1W: Intelsat-3R (Anteriormente llamado PAS-3R)
o 43.0W: Intelsat-6B (Anteriormente llamado PAS-6B)
o 40.5W: NSS-806
o 37.5W: NSS-10
o 37.5W: Telstar-11 (io)
o 34.5W: Intelsat-903
o 31.5W: Intelsat-801
o 30.0W: Hispasat-1C
o 30.0W: Hispasat-1D
o 30.0W: SPAINSAT
o 27.5W: Intelsat-907
o 24.5W: Intelsat-905
o 24.0W: Cosmos 2379 (io)
o 22.0W: NSS-7
o 20.0W: Intelsat-603 (io)
o 18.0W: Intelsat-901
o 15.5W: Inmarsat 3 f2
o 15.0W: Telstar 12
o 14.0W: Gorizont 32 (io)
o 14.0W: Express-A4
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o 12.5W: Atlantic Bird 1
o 11.0W: Express-A3
o 8.0W: Atlantic Bird 2
o 8.0W: Telecom 2D (io)
o 7.0W: Nilesat 101
o 7.0W: Nilesat 102
o 7.0W: Nilesat 103/Atlantic Bird 4
o 5.0W: Atlantic Bird 3
o 4.0W: AMOS 1
o 4.0W: AMOS 2
o 3.4W: Meteosat 8
o 1.0W: Intelsat 10-02
o 0.8W: Thor 2
o 0.8W: Thor 3
b. Hemisferio Oriental
o 0.5E: Meteosat 7 (io)
o 3.0E: Telecom 2A
o 4.8E: Sirius 2
o 5.0E: Sirius 3
o 5.2E: Astra 1A
o 6.0E: Skynet 4F (io)
o 7.0E: Eutelsat W3A
o 9.5E: Meteosat 6 (io)
o 10.0E: Eutelsat W1
o 12.5E: Raduga 29 (io)
o 13.0E: (Hot Bird)
Hot Bird 1
Hot Bird 2
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Hot Bird 3
Hot Bird 6
Hot Bird 7A
o 16.0E: Eutelsat W2
o 19.2E: (SES Astra)
Astra 1B
Astra 1C
Astra 1E
Astra 1F
Astra 1G
Astra 1H
Astra 1KR
Astra 2C
o 20.0E: Arabsat 2A io
o 21.0E: AfriStar
o 21.5E: Eutelsat II f3 io
o 21.5E: Artemis io
o 23.5E: (SES Astra)
Astra 1D
Astra 3A
o 25.0E: Inmarsat 3 f5
o 25.8E: Badr 2
o 26.0E: Badr 3
o 26.2E: Badr C
o 28.2E: (SES Astra)
Astra 2A
Astra 2B
Astra 2D
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o 28.5E: Eurobird 1
o 29E: XTAR EUR
o 30.5E: Arabsat 2B
o 39.0E: Hellas Sat 2
o 42.0E: TurkSat2A
o 68.5E (PanAmSat)
PanAmSat 7
PanAmSat 10
o 78.5E: Thaicom 3
o 91.5E: MEASAT-1
o 91.5E: MEASAT-3
o 148.0E: MEASAT-2
o 166.0E: PanAmSat 8
3.3.5 BANDAS DE FRECUENCIAS UTILIZADAS POR LOS SATELITES.
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 17.7-21.20 Ghz.
Banda K 27.5-31.00 Ghz.
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Marcelo A. Torok - Las Comunicaciones Satelitales en el Siglo XXI - Pgina 27
3.4 PORVENIR DE LAS COMUNICACIONES SATELITALES
En los prximos aos, prcticamente, no habr ningn punto
absolutamente incomunicado en toda la tierra. Las barreras fsicas que aislaban
zonas enteras de los cinco continentes, como desiertos, montaas, ocanos,
selvas y polos glaciares ya no sern un obstculo para las comunicaciones.
Los satlites artificiales proporcionan cobertura a regiones donde la
comunicacin por redes terrestres es prcticamente imposible, o sumamente
costosa. Aunque las transmisiones satelitales tambin tienen algunas
desventajas como las demoras de propagacin, la interferencia de seales de
radio y microondas y el debilitamiento de las seales debido a fenmenos
meteorolgicos (lluvias intensas, nieve y manchas solares), las ventajas son
mayores. Por tal motivo, pases como Brasil, Francia, India, Japn, China,
Australia, Gran Bretaa, Italia, Panam y Mxico, adems de los pioneros (Rusia,
Estados Unidos y Canad) cuentan en mayor o menor medida con un sistema
satelital de comunicaciones, ya sea propio, compartido o arrendado a terceros
pases u organizaciones.
3.4.1 SISTEMA SATELITAL ARGENTINO
La historia satelital argentina comenz en enero de 1990 cuando el cohete
Ariane dej en rbita espacial al pequeo Lusat 1, el primer objeto argentino
puesto en rbita. Fue la obra de radioaficionados pertenecientes a la filial
argentina de AMSAT. El segundo fue Vctor-12 lanzado el 29 de agosto de 1996,
con el cohete ruso Molnya para prever el tiempo y prognosis sobre el clima.
El satlite de Comunicaciones Nahuel 1-A lleg al espacio en enero de
1997 pero no fue hecho por argentinos. El Pehuensat-1 fue lanzado el 10 de
enero de 2007 desde la India, entrando en rbita 20 min despus. Fue tambin un
pequeo satlite "educacional" construido por profesores y alumnos de la
Universidad Nacional del Comahue.
Por otra parte la empresa estatal AR-SAT (Soluciones Satelitales), ha
encargado a INVAP el desarrollo y la construccin del primer satlite argentino de
comunicaciones satlite geoestacionario, que ocupar la posicin orbital
reservada por la Argentina.
La serie SAC es la primera serie "profesional", destinada a cumplir
funciones reales mediante la transmisin de datos, (imgenes y otros datos
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Marcelo A. Torok - Las Comunicaciones Satelitales en el Siglo XXI - Pgina 28
fsicos) durante largos perodos. Slo los satlites de la serie SAC son de
propiedad de la CONAE (Comisin Nacional de Actividades Espaciales)
argentina. El SAC-A fue puesto en rbita por el Transbordador Espacial
estadounidense Endeavor el 14 de diciembre de 1998
El primer satlite "profesional" de aplicaciones cientficas (fsica del Sol) fue
el SAC-B, lanzado en cumplimiento del plan Espacial de CONAE en 1996. Esta
misin fracas porque el satlite no pudo desprenderse de la ltima etapa del
lanzador, pero se logr probar el normal funcionamiento de todos los sistemas de
a bordo, de modo que el acontecimiento se consider un xito para la tecnologa
empleada y para INVAP como constructor de satlites de observacin terrestre o
astronmica.
El SAC-C est en el espacio y funcionando correctamente, se lanz el 21
de noviembre de 2000 y es un satlite argentino de tele-observacin lanzado por
un vector Delta II desde la base estadounidense de Vandenberg (California). Es
de sealar que el SAC-C, a pesar de haber sido diseado para durar slo cuatro
aos, est en buenas condiciones y enva regularmente seales a la base
terrestre Tefilo Tabanera, situada en la provincia de Crdoba.
El ms ambicioso proyecto espacial argentino, el SAC-D/Aquarius, fue
lanzado el 10 de junio de 2011 desde la base espacial de Vandenberg, en
Estados Unidos, despus de diez aos de trabajo intenso y en conjunto con la
NASA y otras agencias espaciales del mundo.
Slidamente construido en Bariloche, por ms de 200 investigadores,
cientficos, ingenieros y tcnicos de la Comisin Nacional de Actividades
Espaciales (CONAE) y de INVAP, una sociedad mixta de capitales privados y del
estado de la provincia de Ro Negro, el satlite SAC-D/ Aquarius viaj en la punta
de un cohete Delta II de casi 40 metros de altura y se separar de ste luego de
un viaje de 45 minutos en los qu romper la fuerza de gravedad de la atmsfera
terrestre para ubicarse a una distancia de 650 kilmetros de la superficie de la
Tierra.
El SAC-D/Aquarius, cuarto satlite de aplicaciones cientficas diseado en
el pas, es un aparato de 1400 kg. La CONAE desarroll la plataforma satelital y
cinco de los ocho instrumentos que transporta este verdadero observatorio del
ocano, el clima y el medio ambiente. La NASA, su socia principal, aport el
Aquarius, un equipo de alta complejidad que estimar el contenido de sal de
mares y ocanos.
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4 CONCLUSION
Cuando se escriba la historia de los tiempos actuales, quienes tuvimos la
suerte de vivir la evolucin de la tecnologa de los ltimos aos, vamos a tener la
oportunidad de dar testimonio del enorme camino recorrido.
Indudablemente esta era, est correctamente denominada como de la
Informacin, pero le debe mucho a las Telecomunicaciones. Particularmente a la
posibilidad de brindar mltiples recursos simultneos y alternativos de alta
calidad, que permitieron pensar y ofrecer una gran cantidad de servicios de valor
agregado, tanto empleando la plataforma que ofrece Internet, como a travs de
los distintos recursos de telefona, audio y video disponibles.
Los satlites de telecomunicaciones colaboraron mucho con esa oferta de
alternativas, siendo adems los principales responsables de que este portafolio de
productos, llegue con muy alta calidad, a las zonas geogrfica o econmicamente
marginales.
El artculo publicado por Sir Arthur C. Clarke en la revista Wireless World,
ha quedado muy lejos, pero no tanto en el tiempo, como en las expectativas. El
gran creador de libros de Ciencia Ficcin, no pudo mensurar jams en aquel
Octubre de 1945, la nueva realidad que trajeron al mundo sus palabras.
Marcelo A. Torok
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Marcelo A. Torok - Las Comunicaciones Satelitales en el Siglo XXI - Pgina 30
5.1 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
5.1.1 - [ARTHUR C. CLARKE, Wireless World,EXTRA-TERRESTRIAL RELAYS -
Can Rocket Stations Give World-wide Radio Coverage?, October 1945]
5.1.2 - [Fernando Gutirrez y Octavio Islas C., Tecnolgico de Monterrey, Los
satlites artificiales de comunicacin en el siglo XXI, Razn y Palabra, Nmero 16,
Ao 4, Noviembre 1999- Enero 2000]
5.1.3 - [ngel Martnez Gimnez, Universidad Politcnica de Madrid, Diseo de un
Sistema de Comunicaciones para Satlites de rbita Baja basado en
Modulaciones de Fase Contnua, 2000]
5.1.4 - [Intelsat, Intelsat Report First Quarter 2010 Results, 12 de mayo de 2010]
5.1.5 - [Ramn Santoyo, Amsat, Satlites, Versin 94.12, 1994]
5.1.6 - [Theodore S. Rappaport, WIRELESS COMMUNICATIONS PRINCIPLES &
PRACTICE, Prentice-Hall, 2002]
5.1.7 - [Gagliardi Robert M., SATELLITE COMMUNICATIONS, Van Nostrand
Reinhold, 1991]
5.1.8 - [Elbert R. Bruce, THE SATELLITE COMMUNICATIONS APPLICATIONS
HANDBOOK, Artech House, 1997]
5.1.9 - [Ana Luz Ruelas, Mxico y Estados Unidos en la Revolucin Mundial de
las Telecomunicaciones, Universidad Autnoma de Sinaloa, 1995]
5.1.10 - [Steven Fortune, A BEAM TRACING ALGORITHM FOR PREDICTION
OF INDOOR RADIO PROPAGATION, AT&T Bell Laboratories, 1998]
INTERNET
5.2.1 - [Indoor Radio Propagation http://www.sss-mag.com/indoorp2.html]
5.2.2 -
[http://www.cem.itesm.mx/dacs/publicaciones/logos/anteriores/n16/satelites16.html]
5.2.3 - [http://www.satnews.com]
5.2.4 - [Inmarsat
http://www.inmarsat.com/Downloads/Spanish/Introducing_Inmarsat_ES.pdf]
5.2.5 - [http://www.compassroseintl.com]
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6 APENDICE
October 1945 Wireless World pages 305-308
EXTRA-TERRESTRIAL RELAYS
Can Rocket Stations Give World-wide Radio Coverage?
By ARTHUR C. CLARKE
ALTHOUGH it is possible, by a suitable choice of frequencies and routes, to provide
telephony circuits between any two points or regions of the earth for a large part of the
time, long-distance communication is greatly hampered by the peculiarities of the
ionosphere, and there are even occasions when it may be impossible. A true broadcast
service, giving constant field strength at all times over the whole globe would be
invaluable, not to say indispensable, in a world society.
Unsatisfactory though the telephony and telegraph position is, that of television is far
worse, since ionospheric transmission cannot be employed at all. The service area of a
television station, even on a very good site, is only about a hundred miles across. To cover
a small country such as Great Britain would require a network of transmitters, connected
by coaxial lines, waveguides or VHF relay links. A recent theoretical study 1
has shown
that such a system would require repeaters at intervals of fifty miles or less. A system of
this kind could provide television coverage, at a very considerable cost, over the whole of a
small country. It would be out of the question to provide a large continent with such a
service, and only the main centres of population could be included in the network.
The problem is equally serious when an attempt is made to link television services in
different parts of the globe. A relay chain several thousand miles. long would cost millions,
and transoceanic services would still be impossible. Similar considerations apply to the
provision of wide-band frequency modulation and other services, such as high-speed
facsimile which are by their nature restricted to the ultra-high-frequencies.
Many may consider the solution proposed in this discussion too farfetched to be taken very
seriously. Such an attitude is unreasonable, as everything envisaged here is a logical
extension of developments in the last ten years--in particular the perfection of the long-
range rocket of which V2 was the prototype. While this article was being written, it was
announced that the Germans were considering a similar project, which they believed
possible within fifty to a hundred years.
Before proceeding further, it is necessary to discuss briefly certain fundamental laws of
rocket propulsion and ``astronautics.'' A rocket which achieved a sufficiently great speed in
flight outside the earth's atmosphere would never return. This ``orbital'' velocity is 8 km
per sec. (5 miles per sec), and a rocket which attained it would become an artificial
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satellite, circling the world for ever with no expenditure of power--a second moon, in fact.
The German transatlantic rocket A10 would have reached more than half this velocity.
It will be possible in a few more years to build radio controlled rockets which can be
steered into such orbits beyond the limits of the atmosphere and left to broadcast scientific
information back to the earth. A little later, manned rockets will be able to make similar
flights with sufficient excess power to break the orbit and return to earth.
There are an infinite number of possible stable orbits, circular and elliptical, in which a
rocket would remain if the initial conditions were correct. The velocity of 8 km/sec. applies
only to the closest possible orbit, one just outside the atmosphere, and the period of
revolution would be about 90 minutes. As the radius of the orbit increases the velocity
decreases, since gravity is diminishing and less centrifugal force is needed to balance it.
Fig. 1 shows this graphically. The moon, of course, is a particular case and would lie on
the curves of Fig. 1 if they were produced. The proposed German space-stations would
have a period of about four and a half hours.
Fig. 1. Variation of orbital period and velocity with distance from the centre of the earth.
It will be observed that one orbit, with a radius of 42,000 km, has a period of exactly 24
hours. A body in such an orbit, if its plane coincided with that of the earth's equator, would
revolve with the earth and would thus be stationary above the same spot on the planet. It
would remain fixed in the sky of a whole hemisphere and unlike all other heavenly bodies
would neither rise nor set. A body in a smaller orbit would revolve more quickly than the
earth and so would rise in the west, as indeed happens with the inner moon of Mars.
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Using material ferried up by rockets, it would be possible to construct a ``space-station'' in
such an orbit. The station could be provided with living quarters, laboratories and
everything needed for the comfort of its crew, who would be relieved and provisioned by a
regular rocket service. This project might be undertaken for purely scientific reasons as it
would contribute enormously to our knowledge of astronomy, physics and meteorology. A
good deal of literature has already been written on the subject. 2
Although such an undertaking may seem fantastic, it requires for its fulfilment rockets only
twice as fast as those already in the design stage. Since the gravitational stresses involved
in the structure are negligible, only the very lightest materials would be necessary and the
station could be as large as required.
Let us now suppose that such a station were built in this orbit. It could be provided with
receiving and transmitting equipment (the problem of power will be discussed later) and
could act as a repeater to relay. transmissions between any two points on the hemisphere
beneath, using any frequency which will penetrate the ionosphere. If directive arrays were
used, the power requirements would be very small, as direct line of sight transmission
would be used. There is the further important point that arrays on the earth, once set up,
could remain fixed indefinitely.
Moreover, a transmission received from any point on the hemisphere could be broadcast to
the whole of the visible face of the globe, and thus. the requirements of all possible
services would be met (Fig. 2).
Fig. 2. Typical extra-terrestrial relay services. Transmission from A being relayed to point
B and area C; transmission from D being relayed to whole hemisphere.
It may be argued that we have as yet no direct evidence of radio waves passing between
the surface of the earth and outer space; all we can say with certainty is that the shorter
wavelengths are not reflected back to the earth. Direct evidence of field strength above the
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earth's atmosphere could be obtained by V2 rocket technique, and it is to be hoped that
someone will do something about this soon as there must be quite a surplus stock
somewhere! Alternatively,' given sufficient transmitting power, we might obtain the
necessary evidence by exploring for echoes from the moon. In the meantime we have
visual evidence that frequencies at the optical end of the spectrum pass through with little
absorption except at certain frequencies at which resonance effects occur. Medium high
frequencies go through the E layer twice to be reflected from the F layer and echoes have
been received from meteors in or above the F layer. It seems fairly certain that frequencies
from, say, 50 Mc/s to 100,000 Mc/s could be used without undue absorption in the
atmosphere or the ionosphere.
A single station could only provide coverage to half the globe, and for a world service
three would be required, though more could be readily utilised. Fig. 3 shows the simplest
arrangement. The stations would be arranged approximately equidistantly around the earth,
and the following longitudes appear to be suitable :--
30 E -- Africa and Europe.
150 E -- China and Oceana.
90 W -- The Americas.
Fig 3. Three satellite stations would ensure complete coverage of the globe.
The stations in the chain would be linked by radio or optical beams, and thus any
conceivable beam or broadcast service could be provided.
The technical problems involved in the design of such stations are extremely interesting, 3
but only a few can be gone into here. Batteries of parabolic reflectors would be provided,
of apertures depending on the frequencies employed. Assuming the use of 3,000 Mc/s
waves, mirrors about a metre across would beam almost all the power on to the earth.
Larger reflectors could be used to illuminate single countries or regions for the more
restricted services, with consequent economy of power. On the higher frequencies it is not
difficult to produce beams less than a degree in width, and, as mentioned before, there
would be no physical limitations on the size of the mirrors. (From the space station, the
disc of the earth would be a little over 17 degrees across). The same mirrors could be used
for many different transmissions if precautions were taken to avoid cross modulation.
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It is clear from the nature of the system that the power needed will be much less than that
required for any other arrangement, since all the energy radiated can be uniformly
distributed over the service area, and none is wasted. An approximate estimate of the
power required for the broadcast service from a single station can be made as follows : --
The field strength in the equatorial plane of a /2 dipole in free space at a distance of d
metres is 4
e = 6.85
__
\/ P
--
d
volts/metre, where P is the power radiated in watts.
Taking d as 42,000 km (effectively it would be less), we have P = 37.6 e 2
watts. (e now in
V/metre.)
If we assume e to be 50 microvolts/metre, which is the F.C.C. standard for frequency
modulation, P will be 94 kW. This is the power required for a single dipole, and not an
array which would concentrate all the power on the earth. Such an array would have a gain
over a simple dipole of about 80. The power required for the broadcast service would thus
be about 1.2 kW.
Ridiculously small though it is, this figure is probably much too generous. Small parabolas
about a foot in diameter would be used for receiving at the earth end and would give a very
good signal noise ratio. There would be very little interference, partly because of the
frequency used and partly because the mirrors would be pointing towards the sky which
could contain no other source of signal. A field strength of. 10 microvolts/metre might well
be ample, and this would require a transmitter output of only 50 watts.
When it is remembered that these figures relate to the broadcast service, the efficiency of
the system will be realised. The point-to-point beam transmissions might need powers of
only 10 watts or so. These figures, of course, would need correction for ionospheric and
atmospheric absorption, but that would be quite small over most of the band. The slight
falling off in field strength due to this cause towards the edge of the service area could be
readily corrected by a non-uniform radiator.
The efficiency of the system is strikingly revealed when we consider that the London
Television service required about 3 kW average power for an area less than fifty miles in
radius. 5
A second fundamental problem is the provision of electrical energy to run the large number
of transmitters required for the different services. In space beyond the atmosphere, a square
metre normal to the solar radiation intercepts 1.35 kW of energy. 6
Solar engines have
already been devised for terrestrial use and are an economic proposition in tropical
countries. They employ mirrors to concentrate sunlight on the boiler of a. low-pressure
steam engine. Although this arrangement is not very efficient it could be made much more
so in space where the operating components are in a vacuum, the radiation is intense and
continuous, and the low-temperature end of the cycle could be not far from absolute zero.
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Thermo-electric and photoelectric developments may make it possible to utilise the solar
energy more directly.
Though there is no limit to the size of the mirrors that could be built, one fifty metres in
radius would intercept over 10,000 kW and at least a quarter of this energy should be
available for use.
Fig. 4. Solar radiation would be cut off for a short period each day at the equinoxes.
The station would be in continuous sunlight except for some weeks around the equinoxes,
when it would enter the earth's shadow for a few minutes every day. Fig. 4 shows the state
of affairs during the eclipse period. For this calculation, it is legitimate to consider the
earth as fixed and the sun as moving round it. The station would graze the earth's shadow
at A, on the last day in February. Every day, as it made its diurnal revolution, it would cut
more deeply into the shadow, undergoing its period of maximum eclipse on March 21st. on
that day it would only be in darkness for 1 hour 9 minutes. From then onwards the period
of eclipse would shorten, and after April 11th (B) the station would be in continuous
sunlight again until the same thing happened six months later at the autumn equinox,
between September 12th and October 14th. The total period of darkness would be about
two days per year, and as the longest period of eclipse would be little more than an hour
there should be no difficulty in storing enough power for an uninterrupted service.
Conclusion
Briefly summarised, the advantages of the space station are as follows:--
(1) It is the only way in which true world coverage can be achieved for all possible types of
service.
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(2) It permits unrestricted use of a band at least 100,000 Mc/s wide, and with the use of
beams an almost unlimited number of channels would be available.
(3) The power requirements are extremely small since the efficiency of ``illumination'' will
be almost 100 per cent. Moreover, the cost of the power would be very low.
(4) However great the initial expense, it would only be a fraction of that required for the
world networks replaced, and the running costs would be incomparably less.
Appendix--Rocket Design
The development of rockets sufficiently powerful to reach ``orbital'' and even ``escape''
velocity is now only a matter of years.. The following figures may be of interest in this
connection.
The rocket has to acquire a final velocity of 8 km/sec. Allowing 2 km/sec. for navigational
corrections and air resistance loss (this is legitimate as all space-rockets will be launched
from very high country) gives a total velocity needed of 10 km/sec. The fundamental
equation of rocket motion is 2
V = log e R
where V is the final velocity of the rocket, the exhaust velocity and R the ratio of initial
mass to final mass (payload plus structure). So far has been about 2-2.5 km/sec for liquid
fuel rockets but new designs and fuels will permit of considerably higher figures.
(Oxyhydrogen fuel has a theoretical exhaust velocity of 5.2 km/sec and more powerful
combinations are known.) If we assume to be 3.3 km/sec. R will be 20 to I. However,
owing to its finite acceleration, the rocket loses velocity as a result of gravitational
retardation. If its acceleration (assumed constant) is a metres/sec. 2
. then the necessary ratio
Rg is increased to
Rg = R
a + g
----
a
For an automatically controlled rocket a would be about 5g and so the necessary R would
be 37 to I. Such ratios cannot be realised with a single rocket but can be attained by ``step-
rockets'' 2
, while very much higher ratios (up to 1,000 to i) can be achieved by the principle
of ``cellular construction'' 3
.
Epilogue--Atomic Power
The advent of atomic power has at one bound brought space travel half a century nearer. It
seems unlikely that we will have to wait as much as twenty years before atomic-powered
rockets are developed, and such rockets could reach even the remoter planets with a
fantastically small fuel/mass ratio --only a few per cent. The equations developed in the
appendix still hold, but v will be increased by a factor of about - a thousand.
In view of these facts, it appears hardly worth while to expend much effort on the building
of long-distance relay chains. Even the local networks which will soon be under
construction may have a working life of only 20-30 years.
References 1 ``Radio-Relay Systems,'' C. W. Hansell. Proc. I.R.E., Vol 33, March, 1945.
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2 ``Rockets,'' Willy Ley. (Viking Press, N.Y.)
3 ``Das Problem der Befahrung des Weltraums,'' Hermann Noordung.
4 ``Frequency Modulation,'' A. Hund. (McGraw Hill:)
5 ``London Television Service,'' MacNamara and Birkinshaw. J.I.E.E., Dec., 1938.
6 ``The Sun,'' C. G. Abbot. (Appleton-Century Co.)
7 Journal of the British Interplanetary Society. Jan., 1939.
A project which goes part of the way towards the goal envisaged in this article has been
put forward by Westinghouse in collaboration with Glen L. Martin Co. of America. The
radius of coverage would be increased from 50 to 211 miles by beamed radiation from an
aircraft flying at a height of 30,000 ft. and equipped with television and FM transmitters.
EUROPEAN FREQUENCY ALLOCATIONS
THE Postmaster-General is understood to be planning an early Conference of interested
parties to consider the allocation of frequency channels for the liberated countries of
Europe. No detailed information on the scope of the Conference was available up to the
time of going to press.