Leonardo Leopoldo Alfaro luna

Ing. En Electrónica y Telecomunicaciones

Líneas de Transmisión

5° grupo 3

5° grupo 3

Reporte visita a SATMEX

Contenido

1. Introducción2. ¿Qué es un satélite? 3. Estructura satelital y orbital4. SATMEX5. Conclusiones

Introducción

México tiene en órbita 8 satélites, de los cuales siguen en operaciones 4 de ellos. Siente para fines de telecomunicaciones fabricados por firmas satelitales internacionales, que conforman los sistemas Morelos, Solidaridad, Satmex y QuetzSat; y uno para fines de investigación fabricado por la Universidad Nacional Autónoma de México.

La idea de poner objetos en el espacio en orbitas alrededor de la tierra ocurrió después de finalizar la Segunda Guerra Mundial. En 1945 un oficial de radar de la RAF (Real Fuerza Aérea), llamado Arthur C. Clarke, escribió un artículo en la revista Wirelees World que hablaba de colocar tres repetidores separados 120° entre sí, a una misma distancia de 36 000 km de la tierra, geoestacionarios capaces de dar cobertura a todo el planeta tierra y mantenerlo comunicado a través de las radio comunicaciones. Pero para esa época no existían los medios necesarios para colocar un satélite ni siquiera en la órbita más baja.

¿Qué es un satélite?Un satélite actúa básicamente como un repetidor situado en el espacio: recibe las señales enviadas desde la estación terrestre y las reemite a otro satélite o de vuelta a los receptores terrestres.

Los tipos de satélites son:a) Pasivos: se limitan a reflejar la señal recibida sin llevar a cabo ningún otro tipo de

actuación sobre ella; se comportan como una especie de espejo que rebota la señal.b) Activos: amplifican las señales que reciben antes de reemitirlas a la tierra, son los más

habituales.c) Estabilización por spin: giran constantemente sobre su

propio eje, las celdas solares se encuentran alrededor de su cuerpo y tienen que estar perpendicularmente sobre el ecuador para así recibir la mayor cantidad de energía solar, la antena también se encuentra girando por lo que requiere de una antena omnidireccional, aunque también existe una variación de este donde la antena se encuentra fija en el centro del satélite y el cuerpo es el que se encuentra girando.

d) Estabilización por tres ejes: son los más utilizados, los ejes de rotación se encuentran en el centro y dentro del satélite, lo cual hace que el cuerpo del mismo no este girando, así las celdas solares no rotan y se encuentran siempre apuntando hacia el sol, así se aprovecha más la energía solar.

Diagrama de bloques de un satélite:

Sistemas de control:a) Sistemas de propulsión: tiene tres objetivos; el primero es el paso a la órbita de

trasferencia y a la órbita geoestacionaria, el segundo es la posición orbital que consiste en mantener al satélite en la longitud exacta y el tercero es el control de asiento que se encarga de mantener el satélite apuntando hacia la tierra.El combustible que utilizan los satélites es la Hidracina, la cual proporciona una gran potencia y tiene poco peso.

b) Sistema de energía eléctrica: la energía con la que trabajan los satélites es energía solar, la cual llega a ser en el espacio hasta de 1390W/m^2. La potencia suministrada por los paneles solares sufre cambios constantes, esto debido a los equinoccios y a los solsticios que generan desgaste en las celdas solares. Existe un umbral de potencia necesaria para que el satélite funcione, este factor también ayuda a determinar la vida útil del satélite.

c) Control Térmico: los equipos de los satélites en la actualidad suelen funcionar a

temperaturas de 0 a 70 °C, en el espacio las temperaturas pueden llegar a ser de -150 a 250 °C es por esto que se requiere de un control térmico para un buen funcionamiento, estos pueden ser mantas térmicas envueltas en el satélite, radiadores externos, resistencias calentadoras y pinturas negras con el fin de evitar la dilatación de la estructura.

d) Control de altitud: mantiene las antenas apuntadas a las estaciones terrestres y las celdas solares al sol.

Nos mostraron una imagen muy similar a esta donde se hace referencia a el diagrama a bloques que se lleva a cabo al realizar la telecomunicación satelital con sus etapas de amplificación y multiplexación y demultiplexación.

Órbitas de los satélites

Una manera sencilla de diferenciar los diversos sistemas de satélites es por la altura a la que se encuentran. También es un factor clave para determinar cuántos satélites necesita un sistema para conseguir una cobertura mundial y la potencia que debe tener. Dado cierto ancho de haz de la antena del satélite, el área de cobertura del mismo será mucho menor estando en una órbita de poca altura que estando en otra de mayor altura. Sin embargo, la potencia necesaria para emitir desde una órbita baja es muy inferior a la necesitada en casos de mayor altura de la órbita.

Se utilizan cuatro términos básicos para describir las diversas altitudes, que son: GEO, MEO, LEO y HALE.

GEO (órbita terrestre geosíncrona). Los satélites GEO orbitan a 35 848 km sobre el Ecuador terrestre. A esta altitud, el periodo de rotación del satélite es de exactamente 24 horas, y por lo tanto, parece siempre estar en el mismo lugar de la superficie del planeta. La mayoría de los satélites actuales son Geo, los GEO precisan menos satélites para cubrir la totalidad de la superficie terrestre, sin embargo adolecen de un retraso (latencia) debido a la distancia que debe recorrer la señal desde la tierra al satélite y del satélite a la tierra de .24 segundos, asimismo los GEO necesitan obtener unas posiciones orbitales especificas alrededor del ecuador para mantenerse lo suficientemente alejados unos de los otros (unos 1600 km o 2°) la ITU(Unión Internacional de Telecomunicaciones) y la FCC(Federal Communications Commision) administran estas posiciones.

MEO(órbita terrestre media):se encuentran a una altura de entre 10,075 y 20,150 km, su posición relativa respecto a la superficie no es fija, al estar a una altitud menor, se necesita un número mayor de satélites para obtener cobertura mundial.

LEO (orbitas terrestres de baja altura): prometen un ancho de banda extraordinario y una latencia reducida. Orbitan por debajo de los 5,035 km, y la mayoría de ellos se encuentran mucho más abajo, entre los 600 y los 1600 km. A tan baja altura, la latencia adquiere valores casi despreciables de unas pocas centésimas de segundo.

HALE (plataformas de gran altitud y resistencia): son aeroplanos alimentados por energía solar o más ligeros que el aire, que se sostienen inmóviles sobre un punto de la superficie terrestre a unos 21 km de altura.

La separación espacial requerida depende de las siguientes variables:

a) Anchos de la banda y lóbulos laterales de radiación de las antenas, tanto de la estación terrestre como del satélite

b) Frecuencia de portadora de RF c) Límites aceptables de interferencia d) Potencia de la portadora de transmisión

Una huella de un satélite es la zona, sobre la superficie terrestre desde donde el satélite puede recibir o hacia donde puede transmitir, la forma de la huella de un satélite depende de su trayectoria orbital, su altura y el tipoi de antena que se utilice. Mientras más alto este el satélite, podrá abarcar más superficie.

SATMEX

En octubre de 1982, con el fin de unificar las zonas rurales y urbanas de la nación y como respaldo a la Red Federal de Microondas, la cual ya operaba a su máxima capacidad, el gobierno mexicano, a través de la Secretaria de Comunicaciones y Transportes, tomo la decisión de adquirir su primer sistema de satélites: el Sistema Morelos, constituido por los satélites Morelos 1 y 2 y el centro de control satelital ubicado en Iztapalapa, D.F.

El primero de estos satélites fue colocado en órbita en junio de 1985, por el transbordador Discovery de la NASA. En noviembre del mismo año fue lanzado el Morelos 2. Tiene capacidad para operar 18 bandas en frecuencia C y 4 bandas en frecuencia Ku. Para su posicionamiento en el punto geoestacionario correspondiente. Este es recordado por que en transbordador Atlantis, que lo puso en órbita, viajo como miembro de la tripulación el doctor Rodolfo Neri Vela, primer mexicano en el espacio.

En ambos casos se trataba de un satélite modelo HS 376, que era el más comercial de esa época, con una forma cilíndrica, una longitud de 6.62 m (desplegado) y un peso de 645.5 kg en órbita geoestacionaria.

El satélite Morelos 2 tenía una vida de diseño de nueve años, o sea hasta 1994; sin embargo gracias a una estrategia de minimizar correcciones de su órbita, se logró alargar su vida útil hasta el año 2004.

En junio del 2004 con lo último que le quedaba de combustible, el Morelos 2 fue sacado de órbita geoestacionaria y enviado a una órbita de desecho donde recibió comandos para apagar todos sus sistemas y quedar de esta manera completamente desactivado.

Al quedar en desuso, los satélites de SATMEX que son geoestacionarios y operan en una órbita alta (36 000 km) son alejados un poco de esta, a fin de que su posición quede liberada y pueda ser ocupada por el nuevo satélite.

Los satélites del sistema Morelos brindaron servicios de comunicaciones de televisión telefonía y datos hacia y desde cualquier punto de la República Mexicana. Cada uno tenía una capacidad de manejar el equivalente a 36 canales de televisión, con cerca de 1 300 MHz de ancho de banda utilizable.

Solidaridad.

La demanda de los usuarios privados mexicanos siguió creciendo, básicamente para redes corporativas de vos y datos, motivo por el cual el gobierno mexicano adquirió la segunda generación de satélites: los Solidaridad 1 y 2. El nombre de este sistema era indicativo de la forma en que las telecomunicaciones por satélite podrían lograr la unificación de las zonas urbanas y lugares remotos entre sí con el resto del mundo.

Por medio del cohete Ariane se lanzó el Solidaridad 1, en noviembre de 1993, pero para agosto del 2000, antes de cumplir con su vida de diseño, dejo de operar por fallas eléctricas, siendo un satélite de comunicación, sus problemas tuvieron un gran impacto en las comunicaciones de nuestro país. Sus usuarios fueron transferidos al Solidaridad 2 (que había sido lanzado en octubre de 1994) y Satmex 5. Ambos satélites son de forma cúbica con un sistema de estabilización geoestacional triaxial. Su forma es cúbica y contiene en su centro el sistema electrónico y de propulsión; en su eje norte sur tienen unas alas de 21 metros de largo, pesan alrededor de 1,641 kg al inicio de su puesta en órbita, sus celdas solares los proveen de 3300 watts y tienen 27 baterías para los eclipses. Al igual que los Morelos, tienen 18 bandas en frecuencia C, pero con capacidad mayor que les permiten transmitir desde terminales pequeñas, más 16 bandas en frecuencia Ku y una banda en frecuencia L. Con las alas no extendidas miden tan sólo 7.2 metros; las antenas, colocadas una al este (la de banda Ku) y otra al oeste (la de banda C), miden 2.5 metros.

Satmex.

En 1997, el sistema satelital mexicano que incluía los satélites Morelos 2, Solidaridad 1 y 2 y Satmex 5 en construcción así como los centros de control en Iztapalapa y Hermosillo, se privatizó, constituyéndose la empresa Satélites Mexicanos (SATMEX), con la participación mayoritaria de telefónica Autrey y Loral Space and Communications, y una parte minoritaria del gobierno mexicano. Desde entonces, SATMEX se encarga de su operación y administración. Alcanza a generar 7000 watts de poder, al menos 10 veces la capacidad del Morelos II, con un novedoso sistema de celdas solares y de baterías más avanzadas y con un sistema de propulsión de iones de xenón, con una vida útil de 15 años. La capacidad de transmisión permite que se reciba por antenas terrestres de 60 centímetros o más pequeñas. Alcanza a cubrir a toda América, por lo que puede proveer servicios en cualquier país del continente.

En diciembre de 1998, se puso en órbita el SATMEX 5, con una potencia eléctrica generada por los paneles solares 10 veces superior a la de los Morelos y tres veces mayor a la de los Solidaridad. Cuenta con 24 bandas en frecuencia C de 36 Mhz con polarización lineal y 24 bandas en frecuencia Ku de 36 Mhz con polarización lineal. El Satmex 5 fue puesto en órbita el 5 de diciembre de 1998 a bordo de un cohete Ariane-42L H10-3 a los 116.8º oeste.

El SATMEX 6 (con 50% más potencia que el SATMEX 5 y mayor ancho de banda) fue puesto en órbita el 27 de mayo del 2006 mediante un cohete Ariane 5, y llevado hasta su posición geoestacionaria de 113° longitud oeste. El satélite está diseñado para tener una vida útil de 15 años.

Infraestructura terrestre

SATMEX tiene dos diferentes tipos de Centros de Control. Los Centros de Control de Satélites son responsables de la operación de la flota de satélites Satmex, y que se encuentran en la delegación Iztapalapa en México, D.F. y en Hermosillo, Sonora.Los Centros de Control de Comunicaciones (CCC) vigilan las señales enviadas a través de los satélites de Satmex mediante varias consolas, monitoreando en todo momento las actividades de los satélites, ubicación, operación y verifican que los usuarios operen en los parámetros asignados. Satmex tiene Centros de control de comunicaciones en sus oficinas corporativas y en los dos Centros de Control de Satélites.

Sistemas satelitales:

Fotografías tomadas en la visita:

El ing. A cargo del recorrido a SATMEX nos mostró las antenas utilizadas para recibir señales de los satélites, así como la guía de onda que manda la señal al centro de mando del satélite dentro del edificio.

Conclusión:

Gracias a la visita nos podemos dar una mejor idea de cómo estamos a comparación de otros países en cuestión de tecnología de telecomunicación, y además como está funcionando una empresa que ofrece este servicio en México, pero sobre todo el conocer las instalaciones y como se ha ido dando esta evolución tecnológica y los sistemas en órbita que utilizamos a diario para mantenernos informados es de gran relevancia para el desarrollo en todos los aspectos.