UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO

FACULTAD DE INGENIERÍA EN SISTEMAS ELECTRÓNICA E INDUSTRIAL

COMUNICACIÓN SATELITAL

INFORME

TEMA: COMPONENTES DE UN SATÉLITE

INTEGRANTES:

GARCÉS ALEXGUZMÁN DIEGOPÉREZ DANNY

PERÍODO ABRIL 2014 – SEPTIEMBRE 2014

OBJETIVOS:- Conocer la arquitectura de los satélites artificiales - Describir las diferentes componentes que forman un satélite.

INTRODUCCIÓN:

Los satélites artificiales son objetos de fabricación humana que se colocan en órbita alrededor de un cuerpo celeste como un planeta o un satélite natural como la Luna.

Para colocar un satélite artificial alrededor de la Tierra se necesita de un mecanismo impulsor lo suficientemente potente como para que el satélite alcance una velocidad de 8 kilómetros por segundo o más. Nuestro estado tecnológico actual ha desarrollado un mecanismo que permite lanzar objetos de masas apreciables (del orden de 1 kg hasta 100 toneladas) a las velocidades requeridas.

ARQUITECTURA GENERAL DE UN SATÉLITE

Todos los satélites artificiales, tienen unos componentes comunes, y otros específicos de su misión:

Los sistemas comunes son:

Sistema de suministro de energía: Asegura el funcionamiento de los sistemas. Normalmente está constituido por paneles solares.

Sistema de control: Es el ordenador principal del satélite y procesa las instrucciones almacenadas y las instrucciones recibidas desde la Tierra.

Sistema de comunicaciones: Conjunto de antenas y transmisores para poder comunicarse con las estaciones de seguimiento, para recibir instrucciones y enviar los datos captados.

Sistema de posicionamiento: Mantienen el satélite en la posición establecida y lo apuntan hacia su(s) objetivo(s).

Blindaje térmico: Constituye el aislante térmico que protege los instrumentos del satélite de los cambios bruscos de temperatura a los están sometidos, dependiendo de si reciben radiación solar o están de espaldas al Sol. Esta protección, es la que da el color dorado característico de muchos satélites.

Carga útil: Conjunto de instrumentos adaptados a las tareas asignadas al satélite. Varían según el tipo de satélite

DESARROLLO:

PLATAFORMA Y CARGA ÚTILLos satélites pueden dividirse de manera conveniente en dos elementos principales:

- La carga útil - La plataforma.

PLATAFORMALa plataforma provee todas las funciones necesarias de mantenimiento para realizar la misión espacial, está dividida en el módulo de propulsión y el módulo de servicio

- Módulo De PropulsiónEs un motor cohete que coloca al satélite en su órbita cuando ha terminado la última fase de lanzamiento al espacio. Esta propulsado por hidracina, consistente en una mezcla de nitrógeno e hidrógeno.

Un sistema moderno es el propulsor eléctrico, que adopta diferentes modalidades:Termoeléctrico, electroestático o acelerador de iones, en todos ellos se utiliza algún propulsante

• Estabilización• Es un conjunto de pequeños cohetes que permiten realizar ajustes muy finos en la

orientación del satélite, por ejemplo para asegurar que la antena transceptora (transmisora y receptora) enfoque correctamente al área de la tierra que se desea cubrir

• Combustible• Permite almacenar el combustible suficiente (habitualmente hidracina) para el

funcionamiento durante toda la vida de servicio operativo del satélite. En los satélites que se dotan de energía nuclear, suelen incorporar una pequeña central de fisión de uranio 235.

• Energía• Constituido por células solares que alimentan los circuitos eléctricos, las baterías

aseguran el suministro durante los eclipses y los dispositivos de regulación

Módulo de servicioSistema de propulsión. Es un motor cohete que coloca al satélite en su órbita una vez ha finalizado la última fase de su lanzamiento al espacio. Está generalmente propulsado por hidracina, consistente en una mezcla de nitrógeno e hidrógeno que tiene la propiedad de un bajo punto de fusión (unos 2º C).

Detalle de un propulsor acelerador de iones

Los sistemas de propulsión de los satélites constituyen un campo de investigación abierto. Se han conseguido desarrollar varios tipos de propulsión, cada cual con sus inconvenientes y ventajas. Un sistema moderno es el propulsor eléctrico, que puede adoptar diferentes modalidades: termoeléctrico, electrostático o acelerador de iones, electromagnético o acelerador de plasma, etc. En todos ellos se utiliza como propulsante algún tipo de gas, como argón, xenón y otros, que es manipulado eléctricamente para conseguir el empuje.

Sistema de estabilización. Es un conjunto de pequeños cohetes que permiten realizar ajustes muy finos en la orientación del satélite, por ejemplo para asegurar que la antena transceptora (transmisora y receptora) enfoque correctamente al área de la tierra que se desea cubrir.

Depósito de combustible. Permite almacenar el combustible suficiente (habitualmente hidracina) para el funcionamiento durante toda la vida de servicio operativo del satélite. En los satélites que se dotan de energía nuclear, suelen incorporar una pequeña central de fisión de uranio 235.

Paneles de células solares. Son un conjunto de células fotovoltaicas que generan electricidad por medio de la energía solar, permitiendo alimentar todos los equipos y sistemas electrónicos, como los de comunicaciones, motores eléctricos, etc.

Los paneles solares, una vez desplegados en la fase de puesta en servicio, permanecen así durante toda la vida útil del satélite. En los sistemas más modernos se puede controlar por tele comando la alimentación que suministran en caso de avería de alguna de sus células, activando o desactivando diferentes combinaciones para que los equipos de abordo se mantengan operativos sin interrupción.

Sistema de orientación de los paneles. Son un conjunto de motores eléctricos y servomecanismos que permiten la orientación de los paneles de células solares, con el objetivo de obtener la mayor superficie y nivel de insolación, y consecuentemente la mayor energía en todo momento.

CARGA ÚTIL

La carga útil de un satélite de telecomunicaciones es el sistema a bordo del satélite, el cual provee el enlace para la recepción, amplificación y transmisión de las señales de radiofrecuencia. Es la que permite prestar el servicio de interés al usuario en tierra.

Módulo de telecomunicaciones

Antena receptora. Al igual que la antena transmisora y los paneles solares, la antena receptora es un elemento perfectamente identificable en el exterior del satélite. Ambas antenas suelen tener forma parabólica; la receptora es la encargada de captar las señales procedentes de la estación terrestre.

En este satélite de comunicaciones se pueden identificar claramente las antenas parabólicas

Receptor-conversor. Es un receptor de bajo nivel de ruido y conversor de frecuencia, que toma las altas frecuencias recibidas por la antena receptora, las amplifica y las convierte en señales de frecuencia más baja.

Sistema multiplexor de entrada. Es un conjunto de elementos pasivos dispuestos en forma de guía de ondas, cuya misión es descomponer (discriminar) todo el grupo de señales entrantes en canales individuales, para su posterior aplicación a la entrada respectiva de cada una de las etapas amplificadoras.

Detalle de un sistema multiplexor Foto http://sitemaker.umich.edu/juseop/

Amplificador de canal. Proporciona el nivel óptimo de señal antes de ser aplicada a la etapa amplificadora de potencia. Incorpora un atenuador variable ajustable desde tierra mediante tele comando, para adecuarlo al punto de trabajo del repetidor.

Multiplexor de salida. Su misión es justamente la inversa a la del multiplexor de entrada, pues debe reunir todas las señales procedentes de los diferentes canales y aplicarlas en grupo a la antena de transmisión. Está formado por elementos pasivos en forma de guía de ondas dispuestos en una única unidad compacta.

Etapa de potencia. Consiste en un amplificador de ondas progresivas de alta potencia, y de los elementos encargados de suministrar a sus electrodos la energía eléctrica necesaria. En el caso de

una emisión de televisión, la potencia total del satélite está condicionada por el diseño de esta unidad, que determinará la calidad de la señal de recepción en los aparatos terrestres.

Antena transmisora. Consiste en una antena parabólica u offset, encargada de radiar a la tierra todas las señales de los diferentes canales de comunicaciones. Su diseño es de gran rendimiento y se orienta a uno o más puntos de la tierra en donde está situada la estación terrestre para evitar la interferencia entre los haces ascendente y descendente. El conjunto ya descrito de receptor-conversor-transmisor de un satélite de comunicaciones recibe la denominación inglesa de "transponder", un término muy utilizado siempre que se tratan las características de un satélite de comunicaciones.

Esquema de bloques de un transponder

Conjunto de baterías. Está formado por baterías habitualmente de Níquel-Cadmio o litio de gran rendimiento por unidad de peso, que suministran la energía almacenada para el funcionamiento de los sistemas eléctricos y electrónicos cuando el satélite se encuentra en una zona de eclipse. La duración de estas baterías a un régimen normal de funcionamiento garantiza una vida útil mínima de 10 años.

Equipos redundantes Un satélite no puede ser reparado en órbita, salvo capturándolo mediante una lanzadera espacial, lo cual puede constituir una operación extremadamente cara y técnicamente laboriosa. Por ello, los satélites son construidos redundando todos aquellos sistemas más críticos, duplicándolos e incluso triplicándolos. Éstos pueden ser alternados, activados y desactivados desde tierra mediante órdenes de tele comando. Si una parte esencial del sistema queda inoperativo por una avería, se enviaría una orden tele comandada que activaría el sistema redundante y desactivaría el averiado, permitiendo así mantener los servicios en funcionamiento.

CONCLUSIONES:

- Un satélite artificial es un objeto que orbita alrededor de un cuerpo celeste y permite establecer comunicaciones entre diferentes puntos del planeta.

- Los satélites artificiales están compuestos por dos elementos principales; la plataforma, encargada del sistema de propulsión y movimiento del satélite y la carga útil, la cual varía de acuerdo a la aplicación del satélite, ya sea de telecomunicaciones, meteorológico, etc.

- La plataforma de un satélite consta de dos módulos; el de propulsión y el de servicio los cuales están encargados de realizar las operaciones necesarias de mantenimiento para realizar la misión espacial.

- La carga útil de un satélite depende de la misión específica de éste, por ejemplo un satélite de meteorología consta de cámaras de alta definición, mientras que satélites geoestacionarios de telecomunicaciones constan de sistemas de procesamiento y amplificación de señales.

BIBLIOGRAFÍA:

[1]. Sistemas de Comunicaciones Electrónicas. Wayne Tomasi. Cuarta Edición.

[2]. Satélites de Comunicación. Disponible en:http://www.lpi.tel.uva.es/~nacho/docencia/EMC/trabajos_02_03/RADIOASTRONOMIA/web/Indice/S_art/I_s_art/3_1/Def_C.htm

[3]. Arquitectura y tipos de satélites. Disponible en:http://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/material121/unidad3/satelite2.htm

[4]. Satélites Artificiales. José Gregorio Portilla. Disponible En:http://www.observatorio.unal.edu.co/paginas/docentes/satelite.html

[5]. Partes y Componentes de un satélite. Cejas Paloma Belén. Disponible en:http://www.slideshare.net/ferdelamota/partes-y-componentes-de-un-satelite

[6]. Anatomía de un Satélite. Disponible en:http://pabloog.wordpress.com/anatomia-de-un-satelite/