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Tipos de órbitas

Una forma de diferenciar los sistemas de satélites, es por la altura a la que se encuentra la órbita por la que circulan, además ésta también influirá de forma decisiva a la hora de obtener el número de satélites necesario para conseguir la cobertura deseada. Dado cierto ancho de haz, el área de cobertura será mucho menor estando en una órbita baja que en otra de mayor altura. Por otro lado la potencia necesaria para emitir desde órbitas bajas es menor, con los inconvenientes que ello conlleva. Entonces se intentará alcanzar un compromiso que nos de una relativamente buena zona de cobertura y una potencia de transmisión lo menor posible.

Se pueden diferenciar cutro tipos de órbitas según sus altitudes:

  • GEO: Órbitas Terrestres Geosíncronas, también conocida como órbita de Clarke, en honor al escritor Arthur Clarke, que escribió en 1945 por primera vez de esta posibilidad. La órbita GEO está situada a 35848 Km. De altura, con una latitud de 0 grados, es decir, situada sobre el Ecuador. El período de esta órbita es de exactamente 24 horas y por lo tanto estará siempre sobre la misma posición relativa respecto a la Tierra. La mayoría de los satélites actuales son GEO. Los satélites GEO (satélites que viajan en órbitas GEO) precisan menos cantidad de ellos para cubrir la totalidad de la superficie terrestre, pero poseen un retardo de 0,24 seg. Por día, de ahí que no tardan exactamente un día en cubrir una vuelta entera a la Tierra, debido al camino de ida y de vuelta que debe recorrer la señal. Los satélites GEO necesitan también obtener unas posiciones orbitales específicas alrededor del Ecuador para mantenerse lo suficientemente alejados unos de otros (unos 2 grados aproximadamente) para evitar posibles interferencias intersatélite. La ITU y la FCC se encargan de administrar estas posiciones.
  • MEO: Órbita Terrestre Media. Se encuentran a una altura de entre 10075 y 20150 Km. A diferencia de los GEO su posición relativa respecto a la Tierra no es fija. Debido a su menor altitud se necesitarán más satélites para cubrir la superficie terrestre, pero pro contra se reduce la latencia del sistema de forma significativa. En la actualidad no existen muchos MEO, y se utilizan principalmente para posicionamiento.
  • LEO: Órbita Terrestre de Baja altura. Los satélites encauzados en este tipo de órbitas son de tres tipos, LEO pequeños (centenares de Kbps) destinados a aplicaciones de bajo ancho de banda, LEO grandes (miles de Kbps) albergan las aplicaciones de los anteriores y otras como telefonía móvil y transmisión de datos y finalmente los LEO de banda ancha (megaLEO) que operan en la banda de Mbps entre los que se encuentre Teledesic. La puesta en órbita de satélites LEO presenta problemas tales como:
  1. Saturación de las órbitas: elevada cantidad de satélites ya existentes en esa zona y elevado número de proyectos de lanzamientos de satélites de este tipo.
  2. Chatarra espacial: dificultadas para la buena circulación debido a restos de otros satélites en la zona.
  3. Pérdida y sustitución de satélites: cabe la posibilidad de que estos satélites caigan en la atmósfera al terminar su vida útil y se desintegren en la misma. Además habrá que tener en cuenta una política de sustitución de este tipo de satélites pues están expuestos a múltiples peligros, incluso antes del final de su vida útil.
  4. Visibilidad del satélite: se debe poder seguir la pista a estos satélites que viajan a gran velocidad, luego este tipo de satélites sólo será visible 18-20 min. antes de aparecer por el horizonte.
  5. Problema de la antena: se resuelve utilizando una antena del tipo array en fase, que son dispositivos autodirigidos capaces de seguir el rastro de varios satélites a la vez sin moverse físicamente, por medio de señales levemente diferentes recibidas en la antena. Con este tipo de antenas desaparece el problema de mantener un enlace activo cuando perdemos la visión del satélite manteniendo como mínimo dos satélites a la vista en todo momento, siendo la antena consciente de iniciar un nuevo enlace antes de cortar el ya existente.
  6. Direccionamiento mediante enlaces intersatélites: este problema se produce al direccionar la señal entre dos puntos alejados de la superficie terrestre. Una posible solución sería direccionarlo a través de estaciones terrenas, otra posibilidad que es la empleada por Teledesic sería direccionarla a través de los satélites.

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 Comparación entre los satélites LEO y GEO

Los tipos de satélites más usados son los LEO y los GEO.

  • Los GEO se encuentran a una altura de 36000 Km. sobre el Ecuador , mantienen una posición relativa respecto a la Tierra. A esa altura las comunicaciones tienen un retardo extremo a extremo mínimo y fijo, de al menos medio seg. , esto significa que los GEO nunca podrán proveer demoras similares a la fibra óptica. Este retardo es el causante de la demora de las llamadas internacionales actuales y que dota a las mismas de un matiz impersonal, esto sería intolerable en el caso de comunicaciones de tiempo real.
  • Los GEO han ido evolucionando hacia satélites de órbita baja, lo cual ha dado lugar a numerosas ideas sobre sistemas de satélites globales, los cuales los podremos agrupar según la siguiente tabla:

 

Tipo de sistema LEO pequeño LEO grande LEO de banda ancha
Ejemplo Orbcomm, VITA Iridium, Globalstar, ICO Teledesic
Complemento terrestre Radiobúsqueda Celular Fibra óptica
Frecuencia <1 GHz 1 - 3 GHz 30/20 GHz