UNIVERSIDAD NACIONAL DE ASUNCION FACULTAD POLITECNICA

CIUDAD UNIVERSITARIA SAN LORENZO - PARAGUAY

Comunicaciones por

Satélite

Autores:

Martín Acosta

Orlando Acosta

Derlis Coronel

Fredy González

AÑO 2015

SATELITES MINIATURIZADOS

A partir de mediados de la década del '70, el peso, la complejidad y el costo de los satélites

científicos han aumentado en forma sostenida. Debido a esta tendencia, la frecuencia de las

misiones científicas, en comparación a la de los años '60, ha disminuido. Además, el tiempo que

insume la concreción de estas misiones, entre 5 y 10 años, también agravó las consecuencias de

fallas en el satélite, más frecuentes por la complejidad de los sistemas, lo que lleva a atrasos de

muchos años en los programas.

Si bien los objetivos científicos en ocasiones requieren plataformas de observación muy complejas,

también es cierto que es posible hacer ciencia con satélites pequeños. En consecuencia, desde

hace algunos años, se trabaja en el desarrollo de pequeños satélites, de bajo costo y corto tiempo

de ejecución.

Los satélites miniaturizados o pequeños satélites son satélites artificiales de masa y tamaño

pequeños, usualmente debajo de los 1,000 kg. Mientras que todos estos satélites pueden ser

nombrados como pequeños satélites, se utilizan diferentes clasificaciones para categorizarlos

basados en su masa.

Una razón para miniaturizar satélites es debido al costo: satélites más pesados requieren de

cohetes más grandes para lanzarlos en órbita y esto se traduce en mayores costos de

financiamiento. En contraste, satélites más pequeños y livianos requieren vehículos de

lanzamiento de menor envergadura y que en algunos casos pueden ser usados para múltiples

lanzamientos. También pueden ser lanzados en forma conjunta con satélites de mayor tamaño.

Los satélites miniatura permiten diseños económicos así como una producción en masa.

Clasificación de Satélites Pequeños: Los satélites pequeños se clasifican según su peso.

- Nanosatélite: conocidos como “Nanosat” son

aquellos con masa de hasta 10 kg. Trabajan en

solitario o en una constelación de nanosatélites.

Con los avances en la miniaturización los

nanosatélites están siendo utilizados para tareas

que anteriormente eran cumplidas por

microsatélites.

Dentro de la categoría de nanosatélites podemos

considerar 2 tipos de satélites:

• Picosatélite: llamados “Picosat” son

satélites con masa entre 0,1 kg y 1 kg. Un

ejemplo de picosatélites son los CubeSat, con

aproximadamente 1 kg.

Los picosatélites están surgiendo debido a los kits Do It Yourself (Hazlo tú mismo) que se

encuentran actualmente comercialmente y su relativo bajo costo de puesta en órbita. Las

oportunidades de lanzamiento se encuentran disponibles desde 12.000$ hasta 18.000$.

• Femtosatelites: A veces denominados “femtosat”, son aplicados a aquellos satélites con

masa entre 10 y 100 g. Tres prototipos de estos fueron puestos en funcionamiento en la

Estacion Espacial Internacional (ISS) gracias a que la nave espacial Endeavor las llevó en su

misión final en Mayo del 2011. Fueron instalados para realizar pruebas en el exterior de la ISS.

- Microsatelites: denominados “Microsat”, cuentan con una masa entre 10 y 100 kg. Algunos

diseños de satélites grandes incluyen el funcionamiento de estos microsatelites en su

constelación. Ejemplos: Astrid-1, Astrid-2, juego de satélites anunciados para el LauncherOne.

- Mini Satélites: el término “minisatelite” se refiere usualmente a un satélite con una “masa

liquida” (que incluye el combustible) de entre 100 y 1000 kg. Suelen ser de funcionamiento más

simple pero utilizan la misma tecnología que satélites más grandes. Algunos ejemplos son el

Demeter, Essaim, Parasol, Picard.

Ventajas de los Satélites miniaturizados.

Bajo costo de fabricación, ya que poseen tamaños pequeños.

Bajo costo de lanzamiento, ya que pueden ser enviados con cohetes que no son tan

grandes o inclusive junto con los satélites más grandes.

Una de las mayores ventajas es que pueden usarse para bajos flujos de datos o para

realizar formaciones y recopilar datos de múltiples objetivos a la vez.

Realizan la inspección orbital de los satélites más grandes.

En casos de fallo la perdida es mínima.

Su tamaño pequeño hace que sea difícil su localización.

Desventajas de los Satélites miniaturizados.

Tienen una vida útil más corta.

Baja potencia de transmisión de datos.

Más rápido decaimiento orbital.

SITUACIÓN DE NORMATIVAS ITU RESPECTO A SATELITES

MINIATURIZADOS

El límite de la ingeniería y el obstáculo tecnológico no son las únicas barreras para llegar a

un fin exitoso de un proyecto sobre satélite pequeño. Uno también debe tener en cuenta

las responsabilidades legales y regulatorias desde el principio.

Actualmente no existe ninguna regulación por parte de la ITU que sea específico para los

satélites pequeños, sin embargo se están llevando a cabo los primeros esfuerzos para

lograr esa meta en vista de que el aumento de este tipo de satélites ha experimentado un

gran aumento en los últimos años.

El incremento asombroso en el número de satélites pequeños que son lazados han

causado fricción entra los reguladores internacionales por un lado, y por el otro,

desarrolladores de satélites y algunos gobiernos nacionales.

Oficiales de la Unión Internacional de Telecomunicación, la Agencia de las Naciones Unidas que regula la posición orbital y frecuencias de radio.

La naturaleza de la revolución de satélite pequeño, ahora con característica de bajo costo, de rápido desarrollo cuyos propietarios preferirían probar en órbita y luego abandonar el hardware en vez de probarlo a la perfección antes del primer lanzamiento, es suficiente mérito para una consideración de una regulación especial, algunos propietarios de satélite pequeños dicen.

Anticipando el estrés sobre el régimen de regulaciones internacionales causadas por enjambres de principalmente satélites pequeños de órbita baja, la ITU en el 2012 pidió a sus especialistas para que consideraran un régimen regulatorio dedicado a estos tipos de nave espacial.

La ITU clasifica a los satélites no tanto por lo que son, sino por lo que hacen y qué órbita usan. Un “cubesat” de 5 kilogramos que transmite en una frecuencia en el cual no tiene derecho, y el cual está interfiriendo con otro satélite, es tan culpable de interferencia como un satélite de comunicación de 6000 kilogramos en órbita geoestacionaria infringiendo en frecuencias de satélites cercanos.

La reunión más reciente sobre los satélites pequeños llevada a cabo por la ITU fue el

Simposio y Taller de la ITU sobre la regulación de los satélites pequeños y sistemas de

comunicación en la ciudad Praga de la República Checa del 2 al 4 de marzo del 2015.

Declaración de Praga sobre la Regulación de satélite pequeño y sistemas de comunicación.

Los participantes del simposio de la ITU sobre la Regulación de satélite pequeño y

sistemas de comunicación.

Reconocer:

-El crecimiento del interés de las universidades, institutos educacionales y de

investigación, industria privada, gobiernos, agencias espaciales y radio aficionados, en

utilizar el beneficio potencial ofrecido por satélites pequeños, en particular nano satélites

y pico satélites;

-La necesidad urgente por la adherencia de la comunidad satelital a las leyes

internacionales, regulaciones y procedimientos, en particular los establecidos por la UN

Asamblea General, la UN COPUOS a la ITU con respecto a la registración de objetos

lanzados a nuestro espacio exterior, coordinación de radiofrecuencia y la registración de

asignaciones de frecuencia de redes de satélite, y acuerdo con las normas de mitigación

de los desechos espaciales.

-La importancia de que la pequeña comunidad satelital esté preparada para implementar

las recomendaciones existentes y las que están en desarrollo y las prácticas que apoyan la

sustentabilidad a largo plazo de actividades en el espacio exterior.

Observaciones:

- La naturaleza específica de las estaciones espaciales de los satélites pequeños en el

servicio de satélite aficionados y el proceso de coordinación de frecuencias dentro de la

Unión Internacional de Radio Aficionados (IARU) para evitar interferencias perjudiciales

para aficionados y sus estaciones satelitales.

Confirma y consolidar:

-La importancia de implementar estructuras nacionales legal y regulatorio en conformidad

con las instrumentos internacionales ya mencionados, definiendo claramente los derechos

y obligaciones of cada participante interesados en iniciativas sobre satélites pequeños.

Instar:

-A la comunidad de satélites pequeños a cumplir con las leyes nacionales e

internacionales aplicables, regulaciones y procedimientos, indispensable para garantizar la

sustentabilidad a largo plazo de los proyectos de satélites pequeños, la evitación de

interferencias perjudiciales y la administración adecuada de desechos espaciales,

Recomendar:

-A continuar actividades de capacidad de creación sobre regulación de satélites pequeños

y sistemas de comunicación, mediante la organización de simposios y talleres

regularmente, incluyendo el uso de herramientas basadas en la web, y a través de la

provisión de manuales, guías y apoyos, para facilitar el logro de la metas mencionadas.

RESOLUCIÓN 757 (CMR-12)

Aspectos reglamentarios de los nanosatélites y los picosatélites

La Conferencia Mundial de Radiocomunicaciones (Ginebra, 2012),

considerando

a) que los nanosatélites y los picosatélites, normalmente aquéllos cuya masa oscila entre 0,1 y 10 kg y miden menos de 0,5 m en cualquier dimensión lineal, tienen características físicas diferentes de las de los satélites más grandes;

b) que los nanosatélites y los picosatélites son satélites cuya fabricación suele durar poco tiempo (1-2 años) y tener un bajo costo, pues a menudo se utilizan componentes disponibles en el mercado;

c) que la vida operativa de estos satélites oscila entre varias semanas hasta unos pocos (< 5) años, en función de su misión;

d) que los nanosatélites y los picosatélites se utilizan para muy diversas misiones y aplicaciones, incluida la teledetección, la investigación climática espacial, la investigación de las capas superiores de la atmósfera, la astronomía, las comunicaciones, la demostración tecnológica y la docencia, así como para aplicaciones comerciales, por lo que pueden funcionar en distintos servicios de radiocomunicaciones;

e) que estos satélites se lanzan normalmente como cargas secundarias;

f) que algunas de las misiones de este tipo de satélites precisan el lanzamiento y funcionamiento simultáneo de varios de estos satélites;

g) que en la actualidad muchos nanosatélites y picosatélites utilizan el espectro atribuido al servicio de aficionados por satélite y el servicio de meteorología por satélite en la gama de frecuencias 30-3 000 MHz, aunque su misión puede no corresponder a esos servicios;

h) que los nanosatélites y los picosatélites pueden tener una capacidad limitada del control de su órbita y que, por tanto, tienen características orbitales particulares;

i) que hasta el momento el punto 7 permanente del orden del día de las CMR no ha llevado a la consideración de procedimientos reglamentarios para nanosatélites y picosatélites,

considerando además

a) que para que el desarrollo y el funcionamiento de los nanosatélites y los picosatélites sea satisfactorio y puntual se podrán necesitar procedimientos reglamentarios que tengan en cuenta el corto ciclo de fabricación, la escasa vida útil y las misiones típicas de este tipo de satélites;

b) que podrá ser necesario adaptar las actuales disposiciones del Reglamento de Radiocomunicaciones para la coordinación y notificación de satélites en virtud de los Artículos 9 y 11 para tener en cuenta la naturaleza de estos satélites, Resuelve invitar a la CMR-18

A considerar si es preciso modificar los procedimientos reglamentarios para la notificación de redes de satélites que faciliten el despliegue y explotación de los nanosatélites y los picosatélites y tomar las medidas oportunas,

Invita al UIT-R

a examinar los procedimientos para la notificación de redes espaciales y considerar su posible modificación para permitir el despliegue y explotación de los nanosatélites y los picosatélites, habida cuenta de su breve plazo de desarrollo, la corta duración de sus misiones y sus características orbitales particulares,

encarga al Director de la Oficina de Radiocomunicaciones

que informe a la CMR-15 sobre los resultados de esos estudios,

invita a las administraciones y Miembros de Sector

a participar activamente en los estudios presentando contribuciones al UIT-R

Secciones útiles para misiones de satélites pequeños del Reglamento de

Radiocomunicaciones.

Artículo 1 – Definiciones

1.56 servicio de aficionados: Servicio de radiocomunicación que tiene por objeto la instrucción individual, la intercomunicación y los estudios técnicos, efectuado por aficionados, esto es, por personas debidamente autorizadas que se interesan en la radiotecnia con carácter exclusivamente personal y sin fines de lucro. 1.57 Servicio de aficionados por satélite: Servicio de radiocomunicación que utiliza estaciones espaciales situadas en satélites de la Tierra para los mismos fines que el servicio de aficionados. 1.98 estación experimental: Estación que utiliza las ondas radioeléctricas para efectuar experimentos que pueden contribuir al progreso de la ciencia o de la técnica. En esta definición no se incluye a las estaciones de aficionado. Artículo 5 – Cuadro de atribución de bandas de frecuencia.

Artículo 9

9.1 Antes de iniciar cualquiera de las medidas previstas en este Articulo o en el Articulo 11 con

respecto a las asignaciones de frecuencia a una red o sistema de satelites, la administracion interesada, o

una9 que actue en nombre de un grupo de administraciones nominadas, enviara a la Oficina, con

anterioridad al procedimiento de coordinacion descrito en la Seccion II del Articulo 9, cuando sea

aplicable, una descripcion general de la red o sistema para su publicacion anticipada en la Circular

Internacional de Informacion sobre Frecuencias (BR IFIC) con una antelacion no superior a siete anos y

preferiblemente no inferior a dos a la fecha prevista de la puesta en servicio de la red o del sistema

(vease tambien el numero 11.44). Las caracteristicas que deben proporcionarse a estos efectos figuran

en el Apendice 4. La informacion de coordinacion o notificacion, puede notificarse igualmente a la

Oficina al mismo tiempo; se considerara recibida por la Oficina no antes de seis meses a partir de la

fecha de recepcion de la informacion para publicacion anticipada cuando es necesaria la coordinacion en

virtud de lo dispuesto en la Seccion II del Articulo 9. Cuando no es necesaria dicha coordinacion, la

notificacion se considerara recibida por la Oficina no antes de seis meses a partir de la fecha de

publicacion de la informacion para publicacion anticipada. (CMR-03) 9.3 Si, al recibir una BR IFIC que contiene información publicada de conformidad con el

numero 9.2B, una administración estima que puede causarse una interferencia inaceptable a

sus redes o sistemas de satélites existentes o proyectados, comunicara sus comentarios en

un plazo de cuatro meses a partir de la fecha de publicación de la BR IFIC a la

administración que haya publicado la información sobre los detalles de la interferencia

prevista a sus sistemas existentes o planificados. También se enviara a la Oficina una copia

de estos comentarios. A continuación ambas administraciones procuraran cooperar y

aunaran esfuerzos para resolver cualquier dificultad, con la asistencia de la Oficina, si así lo

solicita cualquiera de las partes, e intercambiaran toda la información pertinente adicional

de que pueda disponerse. Si no se reciben esos comentarios de una administración dentro

del plazo mencionado más arriba, puede suponerse que dicha administración no tiene

objeciones con relación a la red o redes de satélites proyectadas del sistema del que se han

publicado los detalles. Artículo 21/22 Límites de Potencia

Artículo 25 Servicios aficionados

25.1 § 1 Se permitirán las radiocomunicaciones entre estaciones de aficionado de países

distintos, a menos que la administración de cualquiera de los países interesados notifique su

oposición. (CMR-03)

25.2 § 2 1) Las transmisiones entre estaciones de aficionado de países distintos se limitaran

a las comunicaciones relativas al objeto del servicio de aficionados, como se define en el

numero ___=, y a las observaciones de carácter puramente personal. (CMR-03)

25.A 1A) No se codificaran las transmisiones entre estaciones de aficionado de distintos

países para ocultar su significado, salvo las señales de control intercambiadas entre las

estaciones terrenas de control y las estaciones espaciales del servicio de aficionados por

satélite. (CMR-03)

25.3 2) Las estaciones de aficionado se pueden utilizar para transmitir comunicaciones

internacionales en nombre de terceros solo en situaciones de emergencia o de socorro en

casos de desastre. Una administración puede determinar la aplicabilidad de esta disposición

para las estaciones de aficionado que se encuentran bajo su jurisdicción. (CMR-03)

25.4 (SUP - CMR-03)

25.5 § 3 1) Las administraciones determinaran si es necesario o no que una persona que

solicite una licencia para operar una estación de aficionado tenga que demostrar su aptitud

para el envió y recepción de textos en señales de código Morse. (CMR-03)

25.6 2) Las administraciones comprobaran las capacidades operativa y técnica de toda

persona que desee operar una estación de aficionado. La versión mas reciente de la

Recomendación UIT-R M.1544 indica las calificaciones mínimas. (CMR-03)

25.7 § 4 Las administraciones interesadas fijaran la potencia máxima de las estaciones de

aficionado. (CMR-03)

25.8 § 5 1) Todos los Artículos o disposiciones de la Constitución, el Convenio y el

presente Reglamento se aplicaran a las estaciones de aficionado. (CMR-03)

25.9 2) Durante sus emisiones, las estaciones de aficionado transmitirán sus distintivos de

llamada a cortos intervalos.

25.9A § 5A_ Se insta a las administraciones a que tomen las medidas necesarias para que

las estaciones de aficionado se preparen para establecer las comunicaciones necesarias en

apoyo de las operaciones de socorro. (CMR-03)

25.9B § 5B_ Una administración puede determinar si permite o no a una persona, a quien

otra administración le ha concedido una licencia para operar una estación de aficionado,

operar una estación de aficionado mientras se encuentre temporalmente en su territorio,

sujeto a las condiciones o restricciones que se le puedan imponer. (CMR-03)

25.10 § 6 Las disposiciones de la Sección I del presente Articulo se aplicaran, si ha lugar,

igualmente al servicio de aficionados por satélite.

25.11 § 7 Las administraciones que autoricen estaciones espaciales del servicio de

aficionados por satélite tomaran las medidas del caso para que antes del lanzamiento estén

instaladas estaciones terrenas de control en número suficiente para garantizar la supresión

inmediata de toda interferencia perjudicial que causen las emisiones de una estación del

servicio de aficionados por satélite (vease el numero22.1). (CMR-03)

Apéndice 1 Clasificación de emisión

Apéndice 4 Datos requeridos para la aplicación.

EL ESTANDAR CUBESAT

Un CubeSat es un tipo de satélite en miniatura, utilizado para investigación espacial, que

frecuentemente tiene un volumen de 1 litro (cubo de 10 centímetros de arista), masa inferior a 1.33

kilogramos y usa, con frecuencia, componentes comerciales para su electrónica.

El término "CubeSat" es acuñado para denotar nanosatélites que se adhieren a los estándares

descritos en el documento de especificaciones de CubeSats. Cal Poly (Universidad Politecnica

Estatal de California) publicó el estándar en un esfuerzo liderado por el profesor Robert Twiggs, en

conjunto con profesor Jordi Puig-Suari.

En el 2004, con su relativamente pequeño tamaño, los CubeSats podían ser construidos y lanzados

por un estimado entre $65,000 y $80,000

Los CubeSats son una forma costo-efectiva de enviar una carga útil a órbita. Gran parte de los

CubeSats llevan uno o dos instrumentos científicos de medida como su carga útil primaria.

Especificaciones de diseño

El sistema standard de despliegue P-POD (Poly Picosatellite Orbital Deployer): Es la interfaz

con el vehículo de lanzamiento. Realiza el despliegue de los satélites una vez que el lanzador envía

la señal de separación al P-POD y este abre la puerta del dispensador.

Se puede desarrollar un cubesat de diferentes configuraciones que con sus masas respectivas son:

La “U” es la configuración básica posible.

Requisitos mecánicos

Las dimensiones estándar para una unidad cubesat 1U son: 100 mm x 100 mm x 100 mm.

La estructura del cubesat debe ser construida en Aluminio 7075, 6061, 5005 y/o 5052.

La configuración 3U+ tiene permitido un volumen adicional de un cilindro de 36 mm de alto y un

máximo de 64 mm de diámetro.

Requisitos eléctricos

Hasta el momento de la inserción en órbita el sistema eléctrico se encontrará desactivado.

El cubesat debe incorporar al menos un interruptor de separación que se encargará de encender el

sistema.

El sistema eléctrico debe constar de una protección para la carga y descarga de la batería.

Se recomienda desactivar el sistema de emisión RF para evitar cualquier transmisión indeseada.

APLICACIONES DE LOS SATELITES MINIATURIZADOS

PROBA-V:

El satélite en miniatura está diseñado para cartografiar el mapa del suelo y el crecimiento de la

vegetación en todo el planeta cada dos días. Los datos se podrán utilizar para alertar a las

autoridades cuando exista el riesgo de una mala cosecha o para el control de la expansión de los

desiertos y la deforestación.

FLOCK-1:

Conjunto de 28 satélites que ahora conforman la constelación más grande del mundo de satélites

que producen imágenes de la Tierra.

Reciben el nombre de Doves, y su misión es trazar un mapa de cada pulgada del planeta, y cada uno

de ellos no es más grande que una caja de zapatos.

SKYSAT-1:

Es un satélite de 90 kg desarrollado por la empresa norteamericana SkyBox Imaging con el objetivo

de obtener imágenes comerciales de la superficie terrestre. Incorpora un sistema óptico capaz de

alcanzar una resolución espacial de un metro. SkyBox pretende crear una constelación formada por

24 satélites SkySat de bajo coste.

APRIZESAT 7 Y APRIZESAT 8:

Son dos satélites de 12 kg cada uno fabricados por la empresa norteamericana SpaceQuest para la

compañía AprizeSat y que formarán parte de la constelación AprizeSat (antes LatinSat) para la

transmisión de datos de dispositivos móviles.

CINEMA 2 y CINEMA 3 (KHUSAT 1 y KHUSAT 2):

Dos cubesats 3U de 4 kg desarrollados dentro del programa CINEMA (CubeSat for Ion, Neutral,

Electron, Magnetic fields) de Corea del Sur para el estudio de la magnetosfera y la ionosfera

terrestres. Incluyen magnetómetros MAGIC desarrollados por el Imperial College de Londres.

Futuro inmediato de este tipo de satélites.

Crear Outernet. Crear acceso satelital libre a internet por medio de micro satélites que

operan a orbitas bajas y se comunican bajo señales de radio para los dispositivos con WI –

FI.

Para el 2016 se planea tener una red de satélites bitcoin pero sería ya para proporcionar

cobertura global a los usuarios de la red. Constaría de 24 de satélites que van a dar

cobertura total a toda la tierra.