Efecto de La Radiacion Solar en Enlaces Por Satelite

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULT FA CULTAD AD DE INGENIE INGENIERIA RIA ELÉCTRICA ELÉCT RICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFECIONAL DE INGENIERIA ELECTRÓNICA 

Comun munica icació ción n por por Sate Satelit lite e ASIGNATURA: Co

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TEMA:

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SEMESTRE ACADEMICO: 2016-B

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PROFESOR:

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INTEGRANTES:

Efecto de la radiación solar en enlaces por satélite

Ing. a alle!os lle!os "aos #aime

$eralta Castillo Sergio %ario #acinto %e(a #a)ier #uscama+ta %ori ,l)aro /on(ales io Eduardo 3o4ue 5ua4ui Essau Summer /arcia Egus4ui(a Edgar #ampier

121&21021' 121&220'2* 112&2201 11 2&2201 121&22002 121&220&

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EFECTO DE LA RADIACION SOLAR EN ENLACES POR SATELITE

LA RADIACION SOLAR "a radiación solar es el con!unto de radiaciones electromagnéticas emitidas por el Sol. El Sol es una estrella 4ue se encuentra a una temperatura media de 6000 7 en cu+o interior tienen lugar una serie de reacciones de fusión nuclear 4ue producen una pérdida de masa 4ue se transforma en energ8a. Esta energ8a li9erada del Sol se transmite al eterior mediante la radiación solar. El Sol se comporta pr;cticamente como un cuerpo negro7 el cual emite energ8a siguiendo la le+ de $lanc< a la temperatura +a citada. "a radiación solar se distri9u+e desde el infrarro!o =asta el ultra)ioleta. o toda la radiación alcan(a la superficie de la >ierra7 por4ue las ondas ultra)ioletas m;s cortas son a9sor9idas por los gases de la atmósfera. "a magnitud 4ue mide la radiación solar 4ue llega a la >ierra es la irradiancia7 4ue mide la potencia 4ue por unidad de superficie alcan(a a la >ierra. Su unidad es el ?@mA.

PRINCIPALES EFECTOS Y CONSECUENCIAS DE LAS TORMENTAS SOLARES Entre los principales efectos + pro9lemas 4ue pueden causar las llamaradas + tormentas solares se encuentran: 1. ,lteración de la ór9ita de satélites: "as capas superiores de la atmósfera se epanden como consecuencia de su ioni(ación lo cual puede interferir con la ór9ita de satélites de 9a!a altura. 2. Comportamiento err;tico de e4uipo electrónico en satélites: Cargas eléctricas pueden acumularse en la superficie de los satélites7 pro)ocando falsas seales e iniciando procedimientos correcti)os innecesarios. e =ec=o7 esto +a ocurrió con un satélite cu+os motores de impulso comen(aron a acti)arse7 sac;ndolo de curso. &. %ala comunicación con satélites: ,Dn en el caso de los satélites militares + otros e4uipos m;s modernos7 diseados para resistir grandes cantidades de radiación + 4ue no se )er8an daados por la misma7 su transmisión de información a la tierra puede )erse afectada en los momentos en 4ue una llamarada o tormenta solar afecte a la >ierra. El uso de modernos componentes cada )e( m;s pe4ueos =ace algunos satélites m;s suscepti9les a la radiación.

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. Ser)icios de )o(7 data + )ideo degradados o interrumpidos: "os cada )e( m;s comunes ser)icios 4ue usan satélites para en)iar transmitir datos7 )o( + )ideo + comunicar sistemas + personas alrededor del glo9o podr;n )erse degradados e incluso suspendidos por tormentas + llamaradas solares. . $eligro para astronautas + sus instrumentos: "as part8culas energéticas aceleradas de las llamaradas solares pueden resultar dainas para cosmonautas + los instrumentos electrónicos en uso en el espacio7 aun4ue en general estos se encuentran a sal)o dentro de sus na)es o estaciones espaciales. $ero las misiones de eploración fuera de ca9ina de9er;n proporcionar protección + )igilancia para los tripulantes ante las radiaciones solares. 6. Interrupciones del fluido eléctrico en grandes ;reas: "os pulsos electromagnéticos pueden so9recargar los sistemas de energ8a eléctrica + pro)ocar interrupciones7 en particular en grandes sistemas compuestos por la interconeión de mDltiples redes de distri9ución. '. Interrupción del ser)icio /$S: Es cada )e( ma+or en gran parte de las acti)idades de na)egación7 eploración + transporte7 tanto a ni)el ci)il como militar + en tierra7 aire + mar7 el uso del Sistema de $osicionamiento /lo9al o /$S para identificar + monitorear autom;ticamente la posición de un na)8o7 persona o mó)il en cual4uier punto del glo9o. "os e4uipos de /$S dependen en su totalidad de una red de satélites or9itando alrededor de la >ierra7 cu+as seales com9ina para determinar + proporcionar la u9icación eacta donde nos encontramos. Si fallan los satélites7 los sistemas de /$S estar;n incapacitados de proporcionar información adecuada o asistir en la corrección de rum9o7 c;lculo de distancias7 per8odos de tra)es8a + u9icación espec8fica en una (ona. >ómese en cuenta 4ue el Sistema /$S es de importancia )ital en manio9ras militares + operaciones a distancia7 las cuales podr;n )er su precisión reducida a un margen de error de 10 a 100 metros segDn informes militaresF o en circunstancias cr8ticas prescindir por completo del ser)icio. *. $ro9lemas con radares: "os radares en tierra podr;n )er afectado su funcionamiento7 de9ido al ruido pro)ocado por las tormentas7 de!ando sus informaciones carentes de )alor o incluso con datos errados. . Interrupción de seales de radio: Seales de radio de larga distancia pueden interrumpirse como consecuencia de cam9ios en la ionosfera terrestre. 10. ificultades con la tele)isión por ca9le + )8a satélite: "os pro9lemas arri9a mencionados pueden afectar tam9ién los satélites de transmisión tele)isi)a7 resultando en pro9lemas en la difusión de la programación. 11. $ro9lemas con teléfonos celulares + radios port;tiles: Gue usan la ionosfera para en)iar seales de radio7 as8 como a4uellos 4ue dependen de satélites para su comunicación.

EL RUIDO SOLAR


Este ruido es de respuesta )ariada. Es el ruido etraterrestre m;s comple!o7 + se produce por la acti)idad de la corte(a de nuestro sol. %ientras no se producen agitaciones de la corte(a H o manc=as solares H la producción de ruido es 9a!a + de respuesta plana. Sin em9argo7 en per8odos aparentemente definidos7 la acti)idad superficial del sol se incrementa )iolentamente + produce manifestaciones energéticas intensas. El Sol se comporta como un emisor de ondas de radio 4ue emite en un amplio margen de frecuencias. Es cierto 4ue los ra+os del sol son mu+ Dtiles para el satélite7 a fin de alimentar con energ8a los paneles solares 4ue generan electricidad7 =a+ ciertas situaciones7 producidas en ciertas épocas del ao7 en la 4ue la alineación estación terrena-satéliteSol no resulta fa)ora9le. Cuando esto ocurre7 la radiación solar entra directamente a la antena para9ólica de la antena terrestre interfiriendo con el enlace de 9a!ada del satélite. Esta radiación solar alineada produce ruido. El grado de interferencia depende de la orientación del ló9ulo principal de la antena de recepción con relación a la dirección =acia el satélite + el Sol. Esta interferencia es m;ima cuando el e!e principal de la antena est; alineado con la l8nea satélite-Sol. "a interferencia es un poco menor para pe4ueas des)iaciones de esta alineación. En esta situación7 la temperatura de ruido introducida por el Sol es de unos 2.000 .

Radiación Solar

LA INTERFERENCIA SOLAR


En términos simples7 la interferencia solar se produce en torno a los e4uinoccios7 + corresponde al alineamiento del sol con el satélite + la antena receptora. "o anterior ocasiona 4ue la radiación solar entra de lleno en la antena7 aumentando dr;sticamente el ni)el de ruido térmico + reduciendo la relación entre el ni)el de la portadora + el ruido. "o anterior ocasiona 4ue el receptor no pueda continuar demodulando correctamente la seal. El fenómeno se presenta una )e( al d8a + se repite durante m;s o menos una semana en torno a los e4uinoccios7 + la duración de cada e)ento depende del tamao de la antena7 la 9anda de frecuencia + del d8a en particular. En los sistemas de > satelital directa al =ogar >5F el fenómeno se aprecia por partida do9le7 +a 4ue se )e afectado el satélite en el cual se reali(a la transmisión =acia el cliente interferencia solar so9re la antena del clienteF + en forma separada generalmenteF so9re los satélites en los cuales los pro)eedores de contenido distri9u+en sus seales =acia las ca9eceras interferencia solar so9re las antenas de recepción de contenido en la ca9ecera del pro)eedor de > SatelitalF. En este Dltimo caso las ca9eceras de sistemas de > ca9le 5JC o I$ tam9ién se )en afectadas.

Tormentas solares


¿CUANDO OCURREN ESTAS INTERFERENCIAS? El fenómeno ocurre dos )eces al ao cuando el sol cru(a el ecuador7 durante el e4uinoccio de prima)era + durante el de otoo7 es decir7 durante los meses de fe9rero a mar(o + de septiem9re a octu9re respecti)amente. urante aproimadamente ' d8as seguidos. Kcurre alrededor del 21 de mar(o + del 21 de septiem9re. Como la lu( solar directa puede afectar a la antena receptora7 se la suele pintar con una pintura no reflecti)a7 de manera 4ue los ra+os incidentes no se concentren totalmente en el alimentador de la antena. El sol se coloca detr;s del satélite impidiendo la 9uena recepción de la estación terrena. urante el tiempo 4ue permane(can alineados la energ8a radiada por el sol se superpone a la seal transmitida por el satélite anul;ndola por completo. $oco se puede =acer en estos casos7 sal)o esperar a 4ue el sol salga del ;ngulo de recepción de la antena. ependiendo de la frecuencia de radiación7 la acti)idad solar + las antenas de recepción el corte de seal puede durar =asta 10 minutos )arias )eces al d8a )arios d8as seguidos. "a duración de esta interferencia puede ser desde medio minuto =asta un cuarto de =ora. "a duración eacta se puede calcular + depende del anc=o del =a( de la antena receptora7 de la latitud geogr;fica + de la fec=a. Este deterioro es gradual7 a medida 4ue el ló9ulo principal de la antena se )a acercando a la l8nea satélite-Sol.

Regiones que suelen ser afectadas

MANCHAS SOLARES "as manc=as solares producen distur9ios magnéticos so9re la superficie de la estrella solar + de9ido a esto eisten alt8simas emisiones de ondas electromagnéticas + una


intensa emisión de ra+os L 4ue a9arcan un amplio rango de frecuencias 4ue )an desde la 9anda de 5J =asta los ra+os L7 =aciendo de esto una manifestación de alto ruido en la 9anda de 5J + mostrando 9rillantes auroras 9oreales. "a 9anda de los 1m 21.000 a 210 5(F es mu+ 9uena para las comunicaciones a larga distancia aun4ue por su ele)ada frecuencia es mu+ influenciada por el ciclo de las manc=as solares. $or eso durante los aos de 9a!a acti)idad solar es poco Dtil para las comunicaciones ecepto en el medio d8a + en los aos de alta acti)idad solar est; a9ierta casi todo el d8a. DAÑOS FÍSICOS DEL CONTROL DE LOS SATÉLITES El )iento solar es causa de importantes daos en los e4uipos em9arcados7 4ue pueden 4uedar inutili(ados. "a electrónica de a 9ordo de9e estar preparada para soportar las tormentas magnéticas7 + eiste normati)a para la protección de los e4uipos + el recu9rimiento de los satélites7 as8 como para los materiales 4ue puedan )erse afectados por la acción 4u8mica de la radiación solar. Se colocan pantallas met;licas e incluso ca!as 4ue intentan proteger los e4uipos electrónicos. o o9stante7 al incidir so9re las pantallas la llu)ia de electrones7 protones + neutrones7 éstas emiten electrones7 o incluso ra+os L 4ue pueden entrar en el satélite7 depositando cargas so9re los componentes electrónicos. "os electrones se mue)en 0 )eces m;s r;pido 4ue los protones7 lo 4ue produce 4ue la superficie eterior de los satélites esté cargada con un eceso de carga negati)a. En cam9io7 la parte iluminada por el Sol sufre la incidencia de fotones 4ue arrancan electrones a un ritmo mu+ superior al de la captación7 dando lugar a una carga neta positi)a en esa (ona. ,s87 cuando el satélite est; iluminado por el sol7 tiene una carga neta positi)a + negati)a durante los eclipses7 4ue solo duran '2 minutos en los d8as entre el 20 de %ar(o + el 2& de Septiem9re Mpoca denominada de e4uinoccioF. "os delgados aislamientos 4ue separan los microscópicos elementos de los circuitos integrados no soportan los intensos campos eléctricos originados por las cargas electrost;ticas acumuladas. Se producen descargas 4ue producen interferencias electromagnéticas7 4ue inducen tensiones en los ca9leados + con lle)an conmutaciones + respuestas indeseadas. Estas órdenes fantasmasN no suelen tener gra)es efectos7 pero en ocasiones desapuntan las antenas7 despla(an el satélite de su posición e incluso lo de!an fuera de ser)icio. En ocasiones las descargas producen a)er8as. Se protege a los satélites mediante pinturas especiales + recu9rimientos =ec=os a 9ase de materiales conductores


eléctricos 4ue se interconectan entre si7 para e)itar las diferencias de potencial producidas por cargas est;ticas superficiales. "os paneles solares se de9en recu9rir con materiales transparentes7 por ra(ones e)identes =a+ 4ue de!ar pasar la lu( solarF. "os continuos impactos 4ue reci9en de las part8culas 4ue componen el )iento solar7 4ue incrementan su nDmero en caso de tormenta7 )an daando las células fotoeléctricas7 4ue con el tiempo )an perdiendo eficiencia. El )iento solar alcan(a picos de )elocidad de 100 m@s7 con protones de 0. %e + part8culas alfa de m;s de 1 %e. Estos picos se producen una )e( cada )arios aos7 pero degradan el funcionamiento de los paneles solares de un 10 O a un 20 O. Pna celda solar 9ien protegida puede reci9ir el e4ui)alente de &0.000 electrones por cm cuadrado en ' aos en la ór9ita geoestacionaria. El efecto de los meteoros no es tan importante7 pues si 9ien pueden producir ocasionalmente la pérdida de alguna celda solar7 no degradan significati)amente el funcionamiento del panel solar en su con!unto. La vida !i" d#" $a!%"i!# v#&d'( d#!#')i&ada *+' "a d#,'ada-i.& d# "+$ *a&#"#$ $+"a'#$/ *0#$ 0&a v#1 d#2# d# +3!#&#' $04i-i#&!# #&#',5a #"%-!'i-a d# #""+$/ d#2a'( d# 40&-i+&a' . "os satélites de ór9itas 9a!as cru(an los anillos de an ,llen con frecuencia7 los geoestacionarios en cam9io sólo en su ór9ita de transferenciaQ no o9stante se tiene mu+ en cuenta en la protección de am9os tipos de satélites7 pues en esos anillos =a+ part8culas de =asta 0000 e. "os satélites 4ue emplean propulsión eléctrica tienen menos )elocidad +7 por tanto7 se )en afectados m;s tiempo por los anillos de an ,llen.

PERTUR6ACIONES EN LA ÓR6ITA Cuando se producen erupciones solares7 la parte eterior de la atmósfera terrestre se epande ligeramente7 lo 4ue incrementa la resistencia al a)ance 4ue sufren los satélites7 4ue termina por reducir su tiempo de )ida. "os satélites en ór9itas 9a!as7 con altitudes en el perigeo de menos de 2000 m7 son o9!eto de esa resistencia 4ue poco a poco )a =aciendo caer al satélite. Si éste se encuentra a menos de 200 m7 cae r;pidamente + a menos de 1*0 m7 le 4uedan pocas =oras antes de entrar en la atmósfera.

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Si finalmente esto se produce7 es pro9a9le 4ue el satélite se desintegre de9ido a las altas temperaturas producidas por el ro(amiento7 pero si es mu+ grande7 es pro9a9le 4ue algunos peda(os lleguen a la superficie terrestre7 con el peligro 4ue esto conlle)a. "a )elocidad de ca8da del satélite depende de su sección recta7 su masa + de la densidad del aire a lo largo de la ór9ita. Como esta Dltima )ar8a muc=o es mu+ dif8cil predecir el momento + el lugar en 4ue se producir; la entrada.

Altura sobre tiempo de vida del satélite

o o9stante eisten dos 8ndices7 para un punto concreto7 4ue cuando sufren un incremento indican un aumento en la densidad atmosférica a altitudes de 120 m. Son: el J10 flu!o de radio solar de 10 cmF + el ,p 8ndice geomagnéticoF. Como e!emplo7 un satélite de 100 g@m2 de relación masa@sección recta a 2'0 m. de altura tardar8a 10 d8as en caer si J10 es de 20Q en cam9io7 tardar8a muc=o m;s7 casi &0 d8as si la acti)idad solar es menor J10R'0F. Esta fuer(a de resistencia al a)ance desorienta el satélite7 per!udicando su misión. ,dem;s7 el )iento solar constitu+e una fuer(a 4ue actDa mec;nicamente so9re los satélites7 des)i;ndolos de su posición7 o inclin;ndolos. $or ello de9en ser tenidos en cuenta sus efectos al reali(ar el proceso denominado Satélite Station eeping7 + el de ,ttitude Control. "os satélites 4ue emplean sistemas de propulsión compuestos de 9o9inas magnéticas necesitan conocer el campo magnético en el punto en 4ue se encuentran para propulsarse con precisión. Como el campo )ar8a en función de los e)entos solares7 4ue son impredeci9les7 se generan pro9lemas 4ue lle)an a imprecisiones en la situación de los satélites.

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DEGRADACIONES EN LA PROPAGACIÓN DE SISTEMAS DE NAVEGACIÓN7 "a propagación a tra)és de la ionosfera causa degradación en las seales de satélites. "as irregularidades en las densidades de iones + electrones7 4ue adem;s )ar8an en el tiempo7 causan )ariaciones aleatorias de amplitud + fase en la seal. Estas )ariaciones se llaman scintillation centelleoF + producen fading des)anecimientoF por un tipo especial de multicamino. Se =an o9ser)ado en enlaces de satélites a tra)és de la ionosfera a frecuencias del orden los /5(. Este efecto tiene m;s rele)ancia en latitudes cercanas al ecuador geomagnético7 + menos

en

latitudes

medias

aun4ue

tam9ién

se

o9ser)a.

urante los m;imos de acti)idad solar el centelleo se caracteri(a por des)anecimientos de 20 dB durante m;s del &0O del tiempo. En cam9io7 en los m8nimos de acti)idad solar el des)anecimiento en la 9anda " rara )e( supera los & dB. Si la ionosfera se )e afectada por eplosiones nucleares de gran altitud7 o por acción de agentes 4u8micos7 los efectos de la scintillation son muc=o ma+ores. "os sistemas /$S emplean la 9anda " + modulación $S con detección co=erente. e9ido al centelleo no es posi9le determinar con suficiente precisión la fase de la seal reci9ida. Si el fading es lento + profundo7 se producen despla(amientos de fase en el $"" de salida + si es r;pido el $"" no puede seguir en fase a la seal. ,un4ue pueda seguir enganc=ado7 si se producen frecuentemente despla(amientos de fase empeoran los ratios de error de la demodulación $S co=erente. Si el receptor puede continuar demodulando los datos7 se puede seguir reali(ando la na)egación7 pero con una pérdida importante de eactitud. Cuando se sufre despla(amientos de fase pero no se desenganc=a7 una solución es emplear un $"" enganc=ado en frecuencia. Si se desenganc=a en fase7 una solución sencilla es emplear demodulación $S iferencial $SF. CASOS REALES DE SATÉLITES AFECTADOS Eisten )arios e!emplos de satélites perdidos temporal o definiti)amente por estas causas. El 11 de Enero de 1'7 ,>> perdió contacto con su >elestar 01. Ja9ricado por "oc<=eed %artin7 es un satélite dedicado a la difusión de tele)isión + fue lan(ado en 1&. Sucesos como éste tienen importantes consecuencias7 pues este satélite da9a ser)icio a empresas tan importantes en PS, como ,BC7 Jo + $BS. En casos como éste7 las repercusiones económicas pueden ser grandes7 pues el satélite i9a a ser )endido a "oral Space  Communications "td. urante un tiempo7 al menos7 grandes planes de in)ersión dependen de la gra)edad de un suceso solar.

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El ' de Kctu9re de 17 el Intelsat 117 en ór9ita geoestacionaria7 a 1*0 grados Este7 usado para comunicaciones entre PS, + ,ustralia7 sufrió una descarga electrost;tica7 4ue encendió un motor7 produciendo un importante desapuntamiento. Esto o9ligó a 4ue se iniciara el proceso de ad4uisición para recuperar el aparato. Este proceso fue m;s largo de lo normal por: "a =ora local del satélite en la 4ue se produ!o el fallo 6 pmF7 "a configuración de los sensores del satélite7 "a geometr8a >ierra-Sol. • • •

Jinalmente se consiguió recuperar el control + el satélite )ol)ió a funcionar con normalidad. Estudiando gr;ficas de acti)idad solar de a4uellos d8as se o9ser)ó la simultaneidad de un pico importante con el percance sufrido por el Intelsat 11. El 1 de Kctu9re de 1* comen(aron a producirse & grandes e)entos solares 4ue duraron aproimadamente 6 d8as. Se caracteri(aron por un alto flu!o de electrones e iones pesados. urante estos sucesos se o9ser)ó un gran nDmero de pertur9aciones en la 3,% del ,CS C$E ,ttitude Control S+stem Control $rocessing ElectronicsF del >3S-1 >elemetr+  ata

3ela+ SatelliteF.

En la 3,% del >3S se produ!eron 2& pertur9aciones7 causadas sin duda alguna por el flu!o de protones e iones pesados con mu+ altas energ8as procedentes del Sol. Estas pertur9aciones7 llamadas SEPTs Single E)ent PpsetsF7 consisten en el cam9io del )alor lógico de 1 9it de memoria de9ido a pe4ueas descargas producidas por la incidencia de iones. En la misma 3,% se tomó nota de los errores gracias a un algoritmo de detección de errores c=ec3S-1. "a sonda /alileo midió el fenómeno solar. >odos estos datos con las predicciones teóricas permiten afirmar 4ue los e)entos solares tienen importantes repercusiones en la microelectrónica de los satélites. OTROS EFECTOS: SOLUCIONES EN GENERAL7 "os e)entos solares pueden producir otros efectos como: Errores espDreos en la transmisión. Seales erróneas en los detectores. Cuando un satélite de!a de funcionar total o parcialmente7 lo importante es garanti(ar  

el ser)icio. $ara ello7 se recurre a des)iar el tr;fico a otros satélites7 o al duplicado de los sistemas + de los e4uipos de a9ordo con la intención de me!orar la disponi9ilidad. Cuando grandes grupos empresariales o go9iernos se lan(an a la a)entura de la comunicación por satélite7 con las grandes in)ersiones 4ue conlle)a7 se contratan


seguros para pre)enir daos o accidentes en los satélites 4ue puedan producir grandes pérdidas económicas. ,dem;s7 antes de ser en)iados al espacio se les somete a todo tipo de prue9as para compro9ar su fia9ilidad + correcto funcionamiento. Se protege a los satélites de las inclemencias del tiempo solar. $ara conseguirlo eiste normati)a 4ue especifica los recu9rimientos de los e4uipos + de la electrónica de a 9ordo7 + se emplea electrónica cualificada para el espacio7 técnicas de procesado de seal para el espacio + ,SICS ,plication Specific Integrated Circuits F7 4ue consigan una suficiente solide( frente a la radiación 3adiation 5ardnessF.

INFLUENCIA SO6RE COMUNICACIONES IONOSFÉRICAS: "a eistencia de cargas en la ionosfera permite la transmisión en la 9anda de 5J a grandes distancias. Cuando el sol se encuentra en su m8nima acti)idad7 la ionosfera puede transmitir sólo las frecuencias m;s 9a!as a una determinada distancia7 en cam9io7 en los m;imos de acti)idad solar7 tam9ién las altas frecuencias pueden alcan(ar las mismas distancias. En la 9anda de onda corta S?F7 las erupciones solares producen des)anecimientos en la seal7 de9ido a 4ue con los ra+os L aumenta la ioni(ación de la capa 7 lo 4ue produce un incremento de la atenuación de esta capa. El des)anecimiento7 + la erupción 4ue lo produce7 siguen el mismo patrón + tienen la misma duración7 produciéndose r;pidamente + desapareciendo lentamente. En las altas frecuencias7 es de menor )alor + duración. En la 9anda de "J + "J7 pueden producirse errores de fase de9idos a cam9ios repentinos en la composición de las cargas de la ionosfera. El ni)el de potencia interferente reci9ida del sol depende de: •

"a frecuencia: "a radiación solar )ar8a en intensidad con la frecuenciaQ mientras 4ue para la 9anda de 5J constitu+e una interferencia de importancia relati)a7 para una frecuencia de  /5(7 la radiación solar supera en 20 dB la potencia t8pica reci9ida en la >ierra procedente de un satélite de difusión de tele)isión.

•

El anc=o de 9anda del receptor7 como es lógico7 a ma+or ,B7 ma+or potencia de ruido.


•

El anc=o de =a( de la antena receptora7 pues si ésta es mu+ directi)a7 mientras esté apuntando al Sol7 pr;cticamente no reci9ir; nada m;s 4ue ruido

. •

i)el de acti)idad solar. Esta interferencia siempre se produce en =oras diurnas cuando la acti)idad =umana es ma+or. En la estación receptora no se puede =acer nada7 sal)o esperar a 4ue el Sol salga del arco 4ue 4ueda dentro del ló9ulo principal del diagrama de radiación de la antena receptora.

$or otra parte7 los enlaces 4ue incorporan la técnica de Espectro Ensanc=ado Spread SpectrumF7 en muc=os casos tienen capacidad de ensanc=ar el ruido procedente del Sol. ,dem;s7 este ruido es predeci9le7 estacional7 + solo afecta a una ciudad al mismo tiempo. En este sentido =a+ 4ue tener en cuenta 4ue el Sol se mue)e a una )elocidad aparente de 1@= ó 072@min de tiempo7 + ocupa tan sólo la 7 millonésima parte del ;ngulo sólido su9tendido desde la superficie terrestre. PRINCIPALES EFECTOS EN SATÉLITES DERIVADOS DEL CLIMA ESPACIAL •

•

•

•

egradación de paneles solares disminución de potencia eléctricaF SEEs Single-E)ent Effects F7 efectos en memorias de a9ordo7 e4uipos de procesado + sistemas de control de actitud ,KCSF ESs Electro Static isc=argeF ,rcos eléctricos interior@eteriorF por carga acumulada >3 >otal 3adiation oseF: egradación de elementos electrónicos por acumulación de radiación

SEE: SINGLE EVENT EFFECTS EFECTOS •

•

•

$art8culas cargadas de alta energ8a $rotones7 iones7 etcF atra)iesan el satélite e impactan en uniones de dispositi)os electrónicos7 pro)ocando cam9ios de estado a9ierto@cerradoF7 afectando a puertas + dispositi)os de almacenamiento memoriasF7 )alores anómalos de corriente ,lteran los sistemas de procesado: lógica de funcionamiento7 configuración del sistema7 falsa detección "E> >ransferencia "ineal de Energ8aF pro)oca efectos en el material desde cam9ios de estado single 9it errorF7 =asta daos permanentes 4ue afectan funcionalmente

DISEÑO •

iseo de circuitos + S@? para la detección + corrección de errores


•

Jiltros para la supresión de transitorios

•

Selección cuidadosa de componentes electrónicos

•

$rue9as para determinar "E> m8nimo de componente para ser suscepti9le de SSEs

ESD: DESCARGA ELECTROST8TICAEFECTOS •

•

•

•

•

•

,cumulación de carga eléctrica est;tica en el satélite por mo)erse en (onas con cargas eléctrica7 por impacto de part8culas energéticas e!: pUF7 o por efecto fotoeléctrico en superficies. "a carga se acumula =asta 4ue se produce la descarga electrost;tica + se igualan potenciales. "os e)entos ES pueden pro)ocar efectos espurios menores falsa conmutación7 lectura errónea de sensoresF7 degradación de caracter8sticas7 o perdida de elementos funcionales ,cumulación de carga Carga superficial por e- de 9a!a energ8a en superficies epuestas Carga profunda por e- de alta energ8a7 penetrando en elementos dieléctricos + conductores ca9les coaialesF

DISEÑO •

Seleccionar circuitos inmunes a transitorios V100WsF

•

$rue9as de suscepti9ilidad a ES de e4uipos + su9sistemas

•

$uesta a tierra de circuitos7 9linda!e de ca9les epuestos

•

Blinda!e de e4uipos. Espesores adecuados segDn protección

TRD: DOSIS TOTAL DE RADIACIÓN EFECTOS •

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"os e4uipos electrónicos a9ordo de satélites pueden degradarse@fallar por radiaciones ioni(antes El efecto es acumulati)o7 + de9e tenerse en cuenta la )ida Dtil total del e4uipo  /EKsX 1 aosF "os modelos de radiación aplica9les segDn la ór9ita7 son 9;sicos para a9ordar el diseo de los e4uipos7 teniendo en cuenta la tecnolog8a de semiconductores utili(ada 9ipolar7 JE>7 C%KS7 etcF


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$rotección frente a radiación: Blinda!e aluminio7 ,llo+7 otros metalesF

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osis de radiación anual para e4uipos en satélites /EKV1 rad

DISEÑO •

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Kptimi(ación del 9linda!e de e4uipos electrónicos. Coste del lan(amiento directamente proporcional a la masa puesta en ór9ita %odelos fia9les de radiación 4ue permitan reducir al m8nimo imprescindi9le la masa del 9linda!e Selección de componentes electrónicos menos suscepti9les a radiación con o9!eto de aumentar la fia9ilidad + )ida Dtil del e4uipo

PREVENCIÓN EN DISEÑO Y OPERACIÓN El efecto t8pico de llamaradas solares no suele pasar de reducir la eficiencia de los paneles solares7 algo 4ue +a est; contemplado + para lo cual los paneles se so9redimensionan. /racias a 4ue la acti)idad solar se)era suele comen(ar con fuertes emisiones de ra+os L7 el monitoreo del Sol en dic=o espectro permite a los operadores de infraestructura satelital tomar medidas de pre)ención desacti)ación moment;nea de funciones7 por e!emploF7 para pre)enir daos a los circuitos electrónicos m;s delicados. ,dicionalmente a radiación + part8culas7 las tormentas solares generan un incremento en el roce al cual est;n su!etos los satélites7 especialmente de ór9ita 9a!a7 por lo cual es posi9le 4ue los operadores de9an =acer correcciones a sus ór9itas. Esta es una situación pre)istaQ los satélites cuentan con com9usti9le para =acer dic=as correcciones7 de =ec=o7 la cantidad de com9usti9le determina en gran medida la )ida Dtil de un satélite. 9; Y 9;</ ¿ESTAMOS PREPARADOS? ,un4ue los satélites no se daen permanentemente7 la interrupción en su funcionamiento puede causar contratiempos significati)os. En mar(o de 1* una de las tormentas solares m;s fuertes de las 4ue se tiene registro afectó mDltiples sistemas satelitales + terrestresF7 satélites geoestacionarios tu)ieron 4ue ser reorientados + algunos de ór9ita polar estu)ieron =oras fuera de control. "a ocasión sir)ió para pro9ar 4ue la infraestructura satelital puede resistir una tormenta7 pero no se tiene certe(a de lo 4ue pasar8a en caso de un e)ento solar de ma+or magnitud. r. Sten KdenYald del ,S,Ts /oddard Space Jlig=t Center estima 4ue un e)ento solar como el 4ue se cree ocurrió en 1* podr8a generar aproimadamente PSZ'0 mil millones en pérdidas7 afectando los aproimadamente 00 satélites actualmente en uso.


$or lo tanto7 los sistemas satelitales m;s cr8ticos por e!emplo7 los de na)egaciónF7 se disean con redundancia de componentes7 materiales etra resistentes e incluso corrección en tiempo real de seales.


Efecto de La Radiacion Solar en Enlaces Por Satelite

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