Satélites de Órbita Terrestre Baja

 

“Satélites de órbita terrestre baja (LEO)” Historia:

 La primera teoría de cómo un objeto podría orbitar alrededor de un cuerpo celestial fue conceptualizado primeramente por Isaac Newton en 1687. Cuando dos fuerzas !ra"edad # momentum$ est%n balanceados& el objeto en mo"imiento se encuentra en un estado de constante mo"imiento llamado orbitar orbitar..

Lue!o& m%s de '() a*os despu+s en 1,-( rt/ur C.Clar0& propuso la idea de ue era posible de !lobal con solo tres satelites en órbita alrededor depro"eer la tierra. tie rra.comunicación 2n esos tiempos el desarrollo de co/etes estaba en sus principios # la tecnolo!ía de satelites toda"ía no e3istía. 2l 4ctubre& de 1,(7 5ussia& con la tecnolo!ía de los co/etes desarrollado durante la e!unda uerra undial& se lanzó el primer sat+lite en órbita. putni01 orbitó alrededor de la 9ierra transmitiendo :beep; a la estación base& iniciando así la primera :comunicación :entre sat+lites en el espacio # la 9ierra. < 2n 1,6= 22>> puso su primer sat+lite de comunicación en el espacio& C49. C49. e!uido de IN92L9 en 1,6(& tambi+n conocido como :2arl# ?ird; ue fue el primer sat+lite comercial& pro"e#endo retransmisiones de tel+fono # tele"isión entre continentes. ctualmente& e3isten 1( sat+lites IN92L9 en órbita # en operación. Las primeras "ersiones de sat+lites eran pocas& alcanzó un n@mero limitado de !ente # utilizó tecnolo!ía de transmisión analó!ica. Ao# en día los sat+lites son muc/os m%s complicados en"iando # recibiendo un n@mero lar!o de

 

mensajes # a una !ran cantidad de !ente # /aci+ndolo mediante la utilización de transmisión di!ital.

Introducción:

Bu+ es un sat+liteD >n sat+lite es cualuier objeto ue orbita o !ira alrededor de otro objeto. Eor ejemplo& la Luna es un sat+lite de 9ierra& # la 9ierra es un sat+lite del ol. 2lementos de un sat+liteF •

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La car!a @til pa#load$F  2s todo el instrumental ue el sat+lite necesita para /acer su trabajo. 2sto puede incluir antenas& c%maras& radar # electrónica. La car!a @til es diferente para cada sat+lite. Eor ejemplo& la l a car!a @til para un sat+lite clim%tico inclu#e c%maras para capturar im%!enes de formaciones de nubes& mientras ue para un sat+lite de comunicaciones inclu#e !randes antenas para transmitir a la 9ierra se*ales de 9G o de telefonía.

2l transportador bus$F 2s la parte del sat+lite ue transporta al espacio la car!a @til # todo su euipo. antiene todas las partes del sat+lite unidas # pro"ee de ener!ía el+ctrica& computador # propulsión al artefacto artefa cto espacial.  9  9ambi+n ambi+n contiene el instrumental ue permite al sat+lite sat+lite comunicarse con la 9ierra

Los sat+lites se clasiHcan se!@n su uso # tipo de órbitaF • •

L24F Low 2art/ 4rbit at+lites 24 eos#nc/ronous 2uatorial 4rbitF órbita ecuatorial !eo síncrona$

Satélites LEO (Low Earth Orbit: órbita terrestre baja)

Cuando un sat+lite orbita cerca de la 9ierra decimos ue est% en una órbita órbi ta  9  9errestr errestre e ?aja L24F LLow ow 2art/ 4rbit$. 2ste ttipo ipo de sat+lites se encuentran entre los =') # 8)) 0m de altura. l orbitar mu# cerca de la 9ierra estos deben "iajar mu# r%pido debido a ue la !ra"edad terrestre les tira # los acerca a la atmósfera. Los sat+lites en órbita L24 se mue"en a una "elocidad de '7=(, 0m/. Eueden dar una "uelta completa al planeta en alrededor de ,) minutos. Los sat+lites ue obser"an nuestro planeta& tales como los de detección remota # los clim%ticos& a menudo "iajan en órbitas L24 porue desde su altitud pueden capturar im%!enes im %!enes mu# detalladas de la superHcie terrestr terrestre. e.

SATÉLITES SATÉLITES LEO

 

1) Conceptos previos: Un satélite actúa básicamente como un repetidor situado en el espacio. Recibe las señales enviadas desde la estación terrestre y las reenvía a otro satélite. Existen dos tipos de satélites de comunicaciones: •

Satélites pasivos. Se limitan a re!le"ar la señal recibida sin llevar a cabo nin#una otra tarea.

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Saté Sa téli lite tes s ac acti tivo vos s.. $mp mpli li!i !ica can n las las se seña ñale les s %u %ue e re rec cib iben en an ante tes s de reenviarlas &acia la 'ierra. Son los más &abituales.

(os satélites son puestos en órbita mediante co&etes espaciales %ue los sitúan ci circ rcun unda dand ndo o la 'ierr ierra a a dist distan anci cias as rela relati tiva vame ment nte e ce cerc rcan anas as !u !uer era a de la atmós!era. En esta parte nos dedicaremos a estudiar como !uncionan los satélites (E).

2) Satélites LEO *(o+ Eart& )rbit, %ue si#ni!ica órbitas ba"as-:  )rbitan la 'ierra a una distancia de //0/// 1m y su velocidad les permite dar una vuelta al mundo en 2/ minutos. Se usan para proporcionar datos #eoló#icos sobre movimiento de placas terrestres y para la industria de la tele!onía por satélite.

(a orbita de satélites (E) proyectan una cobertura menor %ue la de 3E), pero los satéli sat élites tes (E) ben bene!i e!icia cian n las comun comunica icacio ciones nes ya %u %ue e pro propor porcio cionan nan ráp rápido ido tiempo de transmisión con pe%ueño o nin#ún tiempo de retraso y las señales son menos susceptibles a inter!erencias y de#radación. 'ambién si uno o más satélites estás des&abilitados &ay un número de otros satélites dentro de la constelación %ue pueden tomar y reenviar el mensa"e. 4or el otro lado iniciar 

 

una red comple"a es costoso, re%uiriendo un #ran número de satélites y la tecnolo#ía necesaria para enla5ar el sistema de satélites.

3) Como funcionan los Satélites LEO: (a e!ectividad de los satélites (E) depende de una serie de !actores, describiremos cada uno de ellos a continuación. 0 Altitu: (a altura por encima de la tierra determina la cobertura de un satélite puede proveer. (os satélites (E) al estar a una altura relativamente in!erir a 6E) y 3E), el área de cobertura de (E) será menor comparado con estos satélites, mencionados anteriormente. 7uanto más alto está el satélite más #rande #rand e es la cantidad de área %ue pued puede e cubrir cubrir,, pero es mayor el tiemp tiempo o de transmisión re%uerido. (a venta"a de los satélites (eo al estar en una órbita in!e in!eri rior or es %u %ue e red edu uce cen n el ti tiem empo po de tr tran ans smi mis sió ión n per ero o por lo dic& ic&o anteriormente la cobertura es men menor. or. 0 Inclinaci!n Or"ital: El án#ulo de la órbita de los satélites (E) con el ecuador  también determina el área de la cobertura e!ectiva *#aranti5ar la posibilidad de comuni com unicar carse se en cua cual%u l%uier ier pun punto to %ue se &al &alle le dentro dentro de dic dic&a &a áre área-. a-. (os satélites %ue orbitan en cero #rados o cerca de cero #rados relativos al ecuador  terrestre pueden proveer buena cobertura a las re#iones ecuatoriales pero las re#iones polares podrán recibir poca o nin#una cobertura. 4or otro lado, los saté sa télit lites es en án án#u #ulo los s má más s #ran #rande des s rela relati tivo vos s al ec ecua uado dorr te terr rres estr tre e pu pued eden en alca alcan5 n5ar ar re re#i #ion ones es po pola lare res, s, pe pero ro las las co comu muni nica caci cion ones es co cont ntin inua uas s pu pued eden en solamente ser reali5adas incrementando el número de satélites en órbita. 0 #$mero e Satélites: 7uanto más satélites (E) interconectados ten#amos dentro de una constelación, va a ser más #rande el área de cobertura y una comunicación más lar#a puede ser mantenida con los satélites8 una de las desventa"as es %ue incrementa el costo a medida %ue aumenta el número de satélites.

%) &ro'ectos e LEO: %(1 Sistema II*I+,  $ !inales de 922/, la 6)')R)($ anuncia el lan5amiento del proyecto ;ridium>, pero la ori#inal denominación !ue %ue la per perman maneci eció. ó. En la act actual ualida idad, d, ;ri ;ridiu dium m tie tiene ne más com compet petido idores res,, %ue dependiendo del tipo servicio %ue o!re5can y de la 5ona servida, adoptarán una u otra con!i#uración. Sólo unos pocos alcan5arán su !ase operativa. 4ara una altitud dada, el ob"etivo de la constelación deberá ser maximi5ar el án#ulo

 

mínimo de recepción, en el peor punto y con el menor número de satélites *cuant *cu anto o más ve vertic rtical al se &al &alle le el us usuar uario io co con n el sat satéli élite, te, menos menos rie ries#o s#os s de blo% blo%ue ueo o po porr ed edi! i!ic icio ios, s, árbo árbole les, s,??-.. En prin princi cipi pio, o, es esto to se co cons nse# e#ui uirá rá co con n coberturas de constelaciones (E) o 6E). $mbas !orman constelaciones de satélites %ue orbitan alrededor de la 'ierra a #randes velocidades para no caer  sobre ella *nótese su periodo orbital alrededor de los 9// min. para los (E) y de > & para los 6E)-. (a distancia %ue a&ora separa el satélite con el usuario y la estación terrena es relativamente pe%ueña si es comparada con sus primos mayores los #eoestacionarios. @e este modo, se consi#uen, para una calidad superi sup erior or de se servic rvicio, io, ter termin minale ales s rea realme lmente nte po portá rtátile tiles s y per person sonale ales, s, al ser  nece ne cesa sari ria a me meno nos s po pote tenc ncia ia pa para ra es esta tabl blec ecer er el en enlac lace e y, lo %u %ue e es má más s impo im port rtan ante te,, tene tenerr en visi visión ón dire direct cta a a má más s de un sa saté téli lite te con di di!e !ere rent nte e orientación en la cúpula celeste.

%(2 Sistema Teleesic 0 'ele lede desi sic c no se prep prepon one e po pone nerr se serv rvic icio ios s di dire rect ctam amen ente te pa para ra us usua uari rios os terminales. En ve5 de eso, proporcionará a una red abierta para la salida de tales servicios por otros. 0 (a red de 'e 'eledesic ledesic permitirá a las compañías del telé!ono y a las autoridades locales del #obierno en los países extender sus redes, en términos del alcance #eo#rá!ico y en las clases de servicios pueden o!recer. 0 (o (os s 3at 3ate+a e+ay y ter terres restre tres s per permit mitirá irán n a ab abast astece ecedor dores es de se servi rvicio cio o!r o!rece ecer  r  conexiones a otra línea y redes sin &ilos. 'e 'eledesic ledesic utili5a las células pe%ueñas, ABi"as a 'ierraC para la utili5ación e!iciente del espectro y respetar los límites territoriales de los países. 0 (a red o!rece #ran capacidad de anc&o de banda por demanda, a través de las ter termin minale ales s es están tándar dares es del usu usuari ario. o. (os anc&o anc&os s de ba banda nda del can canal al se asi#nan dinámicamente y asimétricamente y se extienden de un mínimo de 9> 1bps &asta  6bps en el up lin1, y de &asta D 6bps en el do+n lin1. . (a órbita ba"a y la alta !recuencia */ 3F5 up lin1 G/ 3F5 do+n lin1- permiten el uso de terminales y de antenas pe%ueñas, de ba"a potencia, con una talla y tienen costo comparable a un ordenador Hoteboo1. 0 El án#ulo de la elevación para los satélites de 'e 'eledesic ledesic es I/ #rados con una altitud de I//0=// millas sobre la tierra. El plan ori#inal llamó para DI/ satélites en 9 planos con I/ satélites a un plano.

 

0 )t )tra ra ve vent nta" a"a a al sist sistem ema a de dell (E (E) ) es la na natu tura rale le5a 5a di dist strib ribui uida da de la re red. d. @esi#ual a un sistema de 3E), donde los satélites si#uen siendo inmóviles concluído una punta !i"a concluido la tierra, cuando un satélite !alla o se pierde el sistema está lastimado seriamente. (a red distribuida, usada por 'eledesic, las ayudas promueven con!iabilidad en el sistema.

%(3 Sistema -lo"alstar  0 Ja son / satélites de órbita ba"a. 0 (os cuatros satélites 3lobalstar lan5ados a una altitud de 2/ 1ilómetros !ueron !ue ron super supervis visad ados os por un #ru #rupo po de in# in#eni eniero eros s del cen centro tro de con contro troll de 3lobalstar 3loba lstar en San Kosé, 7ali!o 7ali!ornia, rnia, %uienes monitor monitorearon earon el lan5 lan5amien amiento to a través de los seis centros de telemetría y control ubicados en las estaciones terrenas en Brancia, 7orea del Sur, $ustralia, $r#entina, Sudá!rica y 'exas. 0 El sistema 3lobalstar está compuesto por ID satélites de órbita ba"a *(E)- y una red de estaciones #lobales terrenas %ue permitirá o!recer a un precio competitivo un con"unto de servicios de telecomunicaciones de calidad, tales como la tele!onía y la transmisión de datos con un acceso a partir de terminales portátiles, móviles o !i"os. 3lobalstar o!recerá a todos, particulares y empresas, telecomunicaciones se#uras, e!icaces y económicas. 0 Es Este te si sist stem ema a pe perm rmiti itirá rá a los los us usua uari rios os pe perm rman anec ecer er co comu muni nica cado dos s de desd sde e cual%uier lu#ar del mundo en todo momento, particularmente en las re#iones aisladas. 3lobalstar tiene acuerdos de distribución en 9/L países.

Jiferencias entre sat+lites 24 K 24 K L24 Princiales !i"erencias: #EO

Jistancia a la tierra de =6))) m # Eeriodo de orbita 1 día Gelocidad Constante de

LEO

Jistancia a la tierra de '))) m

Jistancia a partir de los 1))) m

Gelocidades altas&

Gelocidades ma#o ma#ores res de

11&)=8 mA ma#or a los 7 mA Eue uessta en órbi órbita ta co cossto tosso M%c %cil il pu pues esta ta en órbi órbita ta Gida til de 1) K 1( a*os ran cobertura lta latencia usceptible a interferencia # ma#or de!radación de la se*al enos sat+lites para formar una red

$EO

Gida  ttil d de e = K 7 a*os enor cobertura 9ransmisiones m%s r%pidas enor susceptibilidad a interferencias e necesitan de muc/os sat+lites para obtener una red con amplia cobertura. 5ed m%s

los =mA # menor de 7mA a a#o #orr diHc diHcul ulttad de Euesta en órbita Gida  ttil d de e1 1) ) K 1( a*os ?uena Cobertura ?uena "elocidad de trasmisión

lto n@mero de sat+lites para formar un red 24

 

compleja i falla un sat+lite& es i un sat+lite falla& al posible ue la tener !ran n@mero de comunicación se sat+lites& la trasmisión diHculte no se "er% afectada  9ecnolo!ía Jesarrollada  9  9ecnolo!ía ecnolo!ía ampliamente  9ecnolo!ía desarrollada en el %mbito comercial

Eoco e3plotada a ni"el ni"el comercial. No e3isten muc/as redes de sat+lites 24

CO#CL+SIO#ES •

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(os satélites %ue observan nuestro planeta, tales como los de detección remota y los climáticos, a menudo via"an en órbitas (E) por%ue desde su altitud pueden capturar  imá#enes muy detalladas de la super!icie terrestre. (os sa satél télite ites s (E) se mueven mueven con rel relaci ación ón a la tie tierra rra,, se tie tienen nen ca carac racter teríst ística icas s import imp ortant antes es como como la cober cobertur tura a contin continua ua y #loba #loball en cual%u cual%uie ierr pu punto nto de la tie tierra rra,, trans!erencia de video, !ax, mensa"es, posicionamiento posicionamiento e internet.  (os satélites (E) satis!ace las demandas de un mercado avan5ado, en el intercambio de in!ormación a nivel #lobal, sin embar#o estos prometen un cambio radical en la economía de las telecomunicaciones. telecomunicaciones.

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(os sistemas basados en los satélites del (E) pueden ayudar a resolver la demanda pa para ra la in in!o !orm rmac ació ión n prop propor orci cion onan ando do al acce acceso so #lob #lobal al a la in!r in!rae aest stru ruct ctur ura a de telecomunicaciones actualmente disponible solamente en áreas urbanas avan5adas del mundo desarrollado. desarrollado. (a evolución de #eoestacionario a los satélites del (E) &a dado lu#ar a un número de sistem sis temas as basad basados os en los los satéli satélites tes #lobal #lobales es propue propuesto stos, s, los los cuale cuales s puede pueden n ser  a#rupados en tres tipos distintos. Estos sistemas (E) pueden ser distin#uidos por  re!erencia a sus contrapartes terrestres: pa#in#, celular y !ibra.