Las Comunicaciones Satelitales en El Siglo XXI - Marcelo a. Torok

LAS COMUNICACIONES SATELITALES

EN EL SIGLO XXI

Asignatura: Lenguajes Formales y Teora de la Computacin

Docente: Dr. Ing. Mario Mastriani

Alumno: Marcelo Antonio Torok

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.


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


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


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


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,


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.


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


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.


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


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.


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.


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


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


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


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.


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.


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


(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.


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 139.0W: Americom-8



o 133.0W: Galaxy-15


o 129.0W: Galaxy-27

o 127.0W: Galaxy-13

o 127.0W: Horizons-1


o 125.0W: Galaxy-14

o 125.0W: Galaxy-12 (spare)

o 123.0W: Galaxy-10R

o 121.0W: Galaxy-23


o 119.0W: Directv-7S



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: Directv-5

o 107.3W: Anik F1

o 107.3W: Anik F1R

o 105.0W: Americom-18 (designado para remplazar al Americom 15)



o 102.8W: SPACEWAY-1

o 101.2W: Directv-4S

o 101.1W: Directv-9R



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 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 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 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 30.0W: Hispasat-1C

o 30.0W: Hispasat-1D

o 30.0W: SPAINSAT



o 24.0W: Cosmos 2379 (io)

o 22.0W: NSS-7

o 20.0W: Intelsat-603 (io)


o 15.5W: Inmarsat 3 f2

o 15.0W: Telstar 12

o 14.0W: Gorizont 32 (io)

o 14.0W: Express-A4


o 12.5W: Atlantic Bird 1

o 11.0W: Express-A3


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 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


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


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


Astra 2A

Astra 2B

Astra 2D


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.


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


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.


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


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]


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


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.


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


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.


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.


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.


(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 `ìllumination'' 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 `òrbital'' and even `èscape''

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.


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.

Las Comunicaciones Satelitales en El Siglo XXI - Marcelo a. Torok

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