CARACTERÍSTICAS DE LOS SATÉLITES
ESCENCIALES
COMUNICACIÓN SATELITAL
CARACTERÍSTICAS ESENCIALES DE LOS CARACTERÍSTICAS SATÉLITES 2
Los satélites de comunicación pueden recibir y enviar desde el espacio ondas de radio en cualquier dirección que se tenga previsto en su diseño. El hecho de poder emitir desde un satélite de comunicación una señal que pueda recibirse con intensidad similar y simul simultá táne neam amen ente te en cual cualqu quie ierr punt punto o de una una gran gran supe superf rfic icie ie geogr eográf áfic ica a es su ca carrac acte terí ríst stic ica a má máss nota notabl ble e, y es la ca caus usa a principal de su utilización, debido a sus implicaciones.
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CARACTERÍSTICAS ESENCIALES DE LOS CARACTERÍSTICAS SATÉLITES 2
Los satélites de comunicación pueden recibir y enviar desde el espacio ondas de radio en cualquier dirección que se tenga previsto en su diseño. El hecho de poder emitir desde un satélite de comunicación una señal que pueda recibirse con intensidad similar y simul simultá táne neam amen ente te en cual cualqu quie ierr punt punto o de una una gran gran supe superf rfic icie ie geogr eográf áfic ica a es su ca carrac acte terí ríst stic ica a má máss nota notabl ble e, y es la ca caus usa a principal de su utilización, debido a sus implicaciones.
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Un solo satélite puede emplearse para cubrir una gran superficie un poco mayor que un tercio de la superficie de la Tierra. Y al mismo tiempo contar con haces adicionales de emisión que cubran con mayor densidad de potencia una porción de un país, llamados puntuales. La figura representa un satélite de gran cobertura o huella, mediante el cual pueden comunicarse entre sí estaciones ubicadas en cualquier lugar de ella, llamadas comúnmente estaciones terrenas.
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Vista desde un satélite en esa órbita, la Tierra abarcaría aproximadamente 17° de ángulo visual, por lo que los haces de recepción y de emisión del satélite se deben observar dentro del mismo, o en uno menor. La cobertura útil máxima de dichos haces, medida sobre la superficie de la Tierra en grados del ecuador o de los meridianos, es de unos 140 a 150°, por lo que un sistema de cobertura global requiere un mínimo de tres satélites en la órbita geoestacionaria para abarcar todo el planeta, excepto las regiones polares, a las cuales solo pueden comunicar los satélites en otras órbitas que para ese fin sean más convenientes. 26/03/2012
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La principal ventaja de que un satélite ocupe una posición fija en la órbita geoestacionaria consiste en que dentro de su zona de cobertura pueda comunicarse con estaciones terrenas de apuntamiento fijo, las cuales cuenten con haces muy concentrados, para aumentar extraordinariamente tanto la potencia recibida de las señales del satélite, como la que es posible enviar en dirección del mismo. Se puede entonces utilizar un mínimo de energía radiada para una alta calidad de la comunicación, gracias a su concentración, principalmente dentro de un ángulo de 1° de arco, o menor. Esta característica es de gran importancia para los denominados servicios fijos por satélite (SFS). 26/03/2012
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Debido a lo agudo de los haces de las antenas terrenas del servicio fijo, es necesario que el satélite no varíe su posición orbital, para evitar pérdida de la potencia de las ondas emitidas o recibidas, la cual representaría un deterioro de la comunicación, o que sea necesario emplear a un costo adicional sistemas de rastreo o seguimiento del satélite, por medio de mecanismos que permitan el reapuntamiento automático del eje de las antenas Al mismo tiempo, la agudeza de los haces de las antenas de estaciones terrenas evita que su radiación interfiera a otros satélites contiguos, haciendo posible que éstos utilicen las mismas frecuencias de radio múltiples veces, lo que aumenta la capacidad de comunicación desde y hacia la órbita geoestacionaria. 26/03/2012
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Las estaciones de bajo tráfico bidireccional que se comunican por medio de un satélite pueden ser miles, y las de recepción directa de señales de televisión pueden ser millones, por lo que resulta muy importante el ahorro en su costo individual y en la inversión total en ellas. Sin embargo, en un sistema de varios satélites geoestacionarios, las antenas de alto tráfico de estaciones terrenas de servicio público, cada una de las cuales lo entregan a numerosos usuarios mediante enlaces terrenales, comúnmente están dotadas de dichos dispositivos de rastreo o seguimiento, para evitar pérdidas de señal, y para poder cambiar fácilmente su apuntamiento hacia otro satélite en caso de fallas, o en caso de necesidad de redistribución del tráfico entre las naves. 26/03/2012
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En cuanto un satélite está en condiciones de operar, se pueden instalar estaciones para comunicarse por medio de él, en cualquier parte de su zona de cobertura, en un tiempo muy corto. La posibilidad de una cobertura total, directa, inmediata y simultánea en un extenso territorio es una de las grandes ventajas de los satélites de comunicación, de importancia máxima para los servicios móviles y de difusión.
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Un satélite con una posición asignada en la órbita geoestacionaria puede conservarla sin desviarse de ella más de 0.05° en acimut y en elevación. Esta precisión en su posición se logra mediante varios dispositivos impulsores ubicados en el satélite, los cuales ejercen fuerzas de corta duración y de baja intensidad sobre él, en las direcciones que se requiera, activados en forma autónoma o por medio de señales de mando enviadas desde la Tierra, para contrarrestar periódicamente las desviaciones de posición causadas por las diversas fuerzas externas que lo afectan. A la distancia que se encuentra de la Tierra, un satélite geoestacionario puede desplazarse dentro de un rectángulo de aproximadamente 70 Km por lado antes de salir de los límites tolerados. 26/03/2012
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En contraste, los sistemas terrestres como las redes de microondas y de redes de fibras ópticas, aunque se extiendan por un territorio del tamaño del de la huella de un satélite tienen una cobertura de puntos específicos, y dejan grandes áreas sin cubrir. Además, normalmente requieren de un programa de desarrollo de varios años para completarse, deben contar con estaciones de alimentación de energía y de reprocesamiento de las señales a intervalos regulares, y se tienen que conectar con redes locales de distribución dentro de las ciudades. Todas estas etapas de desarrollo y conexión pueden introducir en los servicios que prestan inconvenientes y dilaciones para obtener el servicio inicial, y para la recuperación del mismo después de fallas, así como implicar más de una empresa en la operación y conservación de las redes, además de dificultar los cambios que requieran los usuarios en su estructura de comunicación. 26/03/2012
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Por otro lado, las redes terrestres no pueden transmitir a un costo competitivo una señal unidireccional única, como las de televisión, de manera simultánea a un gran número de destinos, aunque solo haya decenas de puntos de recepción en una extensa cobertura deseada, mucho menos si se trata de miles o millones de ellos, como lo requieren algunos servicios de difusión.
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Debido a la facilidad para la instalación y retiro de las estaciones terrenas más modernas de comunicación bidireccional para servicios fijos, y a su costo actual relativamente más bajo, la comunicación por satélite es muy útil para servicios no permanentes en zonas donde no se prestan aún los servicios públicos terrenales de mayor demanda y desarrollo, como en muchas áreas rurales. Las redes de radiocomunicación móvil, como las de telefonía celular, generalmente no pueden, debido a obstáculos naturales, tener la cobertura total de un área geográfica grande, incluso instalando múltiples estaciones repetidoras en lugares elevados, por lo que conseguir la cobertura deseada puede requerir un largo proceso de desarrollo, o no ser viable desde el punto de vista económico. 26/03/2012
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Los satélites pueden prestar servicios móviles en el mar, tierra y espacio aéreo, sin límites de cobertura El desarrollo de nuevas tecnologías, y debido a una mayor aceptación política de la concepción de servicios comerciales privados por satélite de cobertura global en casi todas las naciones, su potencial en este mercado ha aumentado en forma extraordinaria en los últimos años. Incluso para la comunicación personal con terminales portátiles muy ligeros, acaparando muchos de los proyectos de telecomunicación más ambiciosos del momento actual.
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Los servicios móviles comerciales por satélite se han prestado durante muchos años empleando la órbita geoestacionaria, pero debido a dos ventajas operativas particulares de los satélites de órbitas más bajas, junto con razones económicas y de diseño, los nuevos sistemas de satélites de cobertura global para servicio móvil se están concibiendo para órbitas bajas. Debido a su distancia a la Tierra, los satélites en la órbita geoestacionaria introducen un retardo entre la emisión de una estación terrena y la recepción en otra de aproximadamente 1/4 de segundo, que en algunos servicios, como los de telefonía, puede considerarse una degradación de la comunicación.
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El período de circunvolución de un satélite no geoestacionario es típicamente desde menos de 2 hasta 12 horas, según la altitud de la órbita, teniendo una cobertura geográfica en constante movimiento, como se muestra en la figura, por lo que desde cualquier punto sobre la Tierra solo se puede establecer comunicación con cada uno de los más bajos durante pocos minutos en cada ocasión.
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Para poder establecer comunicaciones sin interrupción entre dos estaciones terminales móviles que no estén al mismo tiempo al alcance de uno de ellos, deben constituir un sistema con numerosas naves de cobertura traslapada que se enlacen en el espacio, o que para ese propósito se apoyen en una red terrestre.
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Una empresa propietaria y operadora de satélites no es necesariamente la que proporciona los servicios a usuarios finales, sino que puede vender o alquilar capacidad de comunicación de sus satélites a otras prestadoras de servicios públicos, como las de televisión por cable; las cadenas de televisión para transmitir sus señales a estaciones llamadas repetidoras, que a su vez las redifunden al público; las empresas telefónicas; y otras que utilizan los satélites para apoyar sus servicios en ciertos tramos de los enlaces de comunicación de sus redes.
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Debido a la facilidad para establecer redes de estaciones terrenas de distintos niveles de tráfico, con opción de diversas configuraciones y tecnologías, sin limitaciones de cobertura y bajo el control total del usuario, la comunicación por satélites ha sido atractiva para muchas empresas, a fin de establecer redes propias diseñadas para las necesidades de su comunicación interna.
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En el caso de los geoestacionarios esto se puede lograr arrendando la capacidad necesaria directamente del propietario del satélite, o de sus agentes, o pagando solo el servicio de una red ad hoc que otra organización dedicada a estas actividades y seleccionada libremente le proporcione, en los países en que la reglamentación permite ambas cosas, gracias a la desregulación que se ha venido extendiendo y profundizando en distinto grado en casi todo el planeta.
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La capacidad de tráfico planeada para un satélite o para un conjunto de satélites en la órbita geoestacionaria, a fin de prestar servicios en una zona de cobertura o huella determinada, no depende de la ubicación de las redes de estaciones terrenas que operen en dicha región a través de él o de ellos, sino del tráfico total que requiera el conjunto de los servicios. No es necesario prever con rigor una proporción determinada de cada uno de los tipos de circuitos o canales de comunicación que vayan a utilizarse en un satélite no especializado.
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En cambio, las redes terrestres deben planearse tomando en cuenta la ubicación específica de la demanda dentro de la región en que van a prestarse los servicios, ya que generalmente no es posible, o puede resultar muy costosa la reubicación de tramos de una red, en caso de que la demanda real difiera de lo previsto. Además, como en ellas es imposible la cobertura total, y los tramos de enlace tienen distinta jerarquía, con capacidades decrecientes hacia los puntos terminales, puede resultar no redituable extender los servicios a muchos puntos terminales de muy bajo tráfico.
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A pesar de las características mencionadas de flexibilidad, que reducen los riesgos de planeación de los satélites, en este aspecto tienen que enfrentar un riesgo distinto, que consiste en la probabilidad de falla de su lanzamiento a la órbita de destino, la cual es aproximadamente 5% en la actualidad. A diferencia de los sistemas terrestres, la capacidad de comunicación por satélite no puede desarrollarse en forma gradual, por medio de programas anuales de ampliación, si un sistema geoestacionario, por sus requerimientos y objetivos, solo puede contar con uno o dos satélites en una huella.
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Esta característica implica, para los sistemas nacionales pequeños o que vayan a proporcionar servicios a un grupo de pocos países con tráfico no muy alto, que el costo de la inversión inicial corresponda a la capacidad final de tráfico requerida, aunque por varios años no pueda ocuparse en su totalidad.
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Sin embargo, un operador de satélites como la Organización Internacional de Telecomunicaciones por Satélite INTELSAT, que cuenta con varios satélites para cubrir cada una de las tres regiones oceánicas, y que en caso necesario puede mover satélites de una región oceánica a otra, está en posibilidad de aumentar en una forma relativamente gradual la capacidad total de tráfico en una zona de cobertura determinada, en proporción al tráfico total que maneja, y eventualmente de reducirla intencionalmente, lo cual le permite una mejor utilización de sus recursos.
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No es fácil hacer una comparación general de la capacidad de servicio de los satélites de uso múltiple con la de redes terrenales, por sus diferencias estructurales, y solo es posible para servicios concretos con características específicas. La comparación más favorable para las redes terrenales es la comunicación de alto tráfico punto a punto, como la comunicación bidireccional entre centrales telefónicas de distintas ciudades, ya que cada enlace entre dos puntos requiere tanto en las redes por satélite como en las terrenales dedicar al menos algunas unidades de equipo específicas para cada uno de ellos. 26/03/2012
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La comparación es más favorable a los satélites para el caso de señales en un solo sentido. Por ejemplo, para enviar una señal de televisión por satélite de su origen a cincuenta estaciones repetidoras en igual número de ciudades de un país solo se requiere ocupar cuando más una unidad básica de comunicación o transpondedor del satélite. En cambio, hacerlo por una red terrenal desde un nodo a otros cincuenta puede requerir numerosos enlaces con capacidad para un canal de televisión, dependiendo de su configuración, ya que a partir del nodo de origen debe encaminarse la señal por varias rutas apropiadas para llegar a todos los destinos, y en algunos sitios ramificarse nuevamente. 26/03/2012
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Cualquier parte de la capacidad de un satélite puede utilizarse para comunicación bidireccional o unidireccional en el momento que se requiera, lo que generalmente no es posible en las redes terrenales. El origen de una señal de un punto a múltiples destinos puede ubicarse en cualquier sitio dentro de la huella del satélite y cambiarse de ubicación sin limitaciones cuando sea necesario. En un ejemplo extremo, un satélite de comunicación puede dedicarse a la difusión directa de televisión por suscripción transmitiendo cerca de 100 programas simultáneos, que pueden ser originados al mismo tiempo desde varios puntos cualesquiera dentro de la huella y recibidos por un número ilimitado de usuarios en cualquier parte de la misma, lo cual sería imposible proporcionarlo por medio de redes terrenales. 26/03/2012
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La vida útil planeada de los satélites comerciales destinados a la órbita geoestacionaria, para una posición estrictamente controlada, es de 10 o más años en la actualidad. Esta duración en servicio está determinada en forma ineludible por la del propulsante que les permite conservar su posición en la órbita original, y en forma parcialmente aleatoria por el deterioro de las baterías o de las células solares, así como, con menor probabilidad, por la posible falla de otras partes de la nave espacial. La vida útil de los satélites en órbitas bajas es mucho menor que la de los de la órbita geoestacionaria, principalmente por el agotamiento de su dotación de propulsante y por un mayor deterioro de sus baterías a causa del gran número de eclipses que les ocurren durante cada año. 26/03/2012
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Al terminar su vida útil, los satélites que operan en la órbita geoestacionaria deben ser desactivados y colocados en una órbita cuando menos 150 km más alejada (preferiblemente 300 km o más), quedando a la deriva sin control, formando parte de los despojos espaciales de la Tierra creados por el hombre, junto con otros satélites, cohetes, y sus fragmentos, por lo que existen en órbita miles de objetos identificados de 10 centímetros o más de dimensión máxima, y millones de tamaño mayor a 1 milímetro, tanto de satélites como de vehículos de lanzamiento. Tales despojos son peligrosos para las naves activas aunque tengan dimensiones de pocos milímetros, ya que una parte de ellos transita a alta velocidad relativa por o a través de las órbitas ocupadas, acercándose también muchos de ellos a la Tierra a la que finalmente pueden caer por los efectos 26/03/2012 progresivos de la fricción atmosférica.
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La vida útil de un satélite geoestacionario puede prolongarse después durante algunos años si cerca del final de su vida planeada se opera en órbitas sincrónicas inclinadas respecto del plano del ecuador, con lo cual puede ahorrase hasta 90% o más del combustible consumido por año. Esta modalidad de operación puede ser conveniente en circunstancias particulares, principalmente para satélites que se comunican con estaciones terrenas de relativamente alto tráfico y no muy numerosas, ya que las que cuentan con antenas de alta ganancia deben estar dotadas o dotarse de sistemas de rastreo o seguimiento del satélite para mantener la comunicación. 26/03/2012
