Comunicaciones vía satélite
Las Comunicaciones vía satélite son una forma de comunicación que se basa en el uso de una nave espacial en órbita terrestre como medio de soporte, permitiendo cubrir grandes distancias y superar obstáculos geográficos o tecnológicos. Esta tecnología se realiza mediante la reflexión o repetición de señales de radiofrecuencia, lo que permite la transmisión de datos, voz y vídeo de forma rápida y eficiente a través de diferentes dispositivos, como teléfonos móviles, televisores, radios, sistemas de navegación, entre otros.
Esta tecnología se ha convertido en un elemento clave para conectar personas y empresas en todo el mundo, así como en el desarrollo de sectores como el transporte, la navegación, la investigación y la defensa, entre otros. Los satélites de comunicación originales eran de tipo pasivo, no transmitían señales de radio activamente, sino que simplemente reflejaban señales enviadas desde estaciones terrestres.
Índice de contenidos
Introducción
Estas señales eran enviadas en todas las direcciones para ser captadas en cualquier parte del mundo. En 1960, Estados Unidos lanzó el Echo 1, que consistía en un globo de plástico aluminizado con un diámetro de 30 metros, mientras que en 1964 lanzó el Echo 2, que medía 41 metros de diámetro. La capacidad de estos sistemas era limitada por la necesidad de utilizar emisoras muy potentes y grandes antenas.
En la actualidad, los sistemas de comunicaciones vía satélite son completamente diferentes a los de antaño, ya que utilizan únicamente sistemas activos. Cada satélite artificial cuenta con su propio equipo de emisión y recepción. El primer satélite activo de comunicaciones fue el Score, lanzado por Estados Unidos en 1958, lo que significó un gran avance en la exploración del espacio. Dicho satélite contaba con una grabadora de cinta que almacenaba los mensajes recibidos para luego retransmitirlos al pasar sobre una estación emisora terrestre.
Por otro lado, el Telstar, lanzado por la American Telephone and Telegraph Company en 1962, permitió la transmisión directa de televisión entre Estados Unidos, Europa y Japón. Con la capacidad de repetir varios cientos de canales de voz, Telstar estaba diseñado con una órbita elíptica de 45° respecto del plano ecuatorial, lo que limitaba su capacidad para repetir señales entre dos estaciones terrestres durante el corto lapso de tiempo en el que ambas estuvieran visibles.
En la actualidad, se encuentran en órbita cientos de satélites de comunicaciones activos que operan mediante la amplificación y retransmisión de señales recibidas desde una estación terrestre a otra con una frecuencia diferente. Las diferentes bandas de frecuencia utilizadas, de 500 MHz de ancho, se dividen en canales repetidores de distinto ancho de banda situados en los 6 GHz para transmisiones ascendentes y en los 4 GHz para las descendentes. La banda de 14 GHz (ascendente) y 11 o 12 GHz (descendente) son comúnmente utilizadas en estaciones fijas. Por otro lado, las estaciones móviles, como barcos, vehículos y aviones, utilizan una banda de 80 MHz de ancho en los 1,5 GHz para las transmisiones ascendentes y descendentes. La energía necesaria para la recepción y transmisión de las señales es proporcionada por baterías solares instaladas en los paneles de los satélites.
Orbitas Geoestacionarias y geosíncronas
Un satélite que se encuentra en órbita geoestacionaria sigue una trayectoria circular por encima del ecuador a una altitud de 35.800 km. Este satélite completa su órbita en 24 horas, es decir, el mismo tiempo que tarda la Tierra en dar una vuelta completa sobre sí misma. Al moverse en la misma dirección que la Tierra, el satélite permanece en una posición fija sobre un punto del ecuador, lo que proporciona un contacto constante entre las estaciones terrestres visibles. El Syncom 3, lanzado por la NASA en 1964, fue el primer satélite de comunicaciones que se colocó en esta órbita. Desde entonces, la mayoría de los satélites de comunicaciones se han colocado en órbita geoestacionaria.
La órbita de los satélites geosíncronos se diferencia de la de los geoestacionarios en que su plano no coincide con el ecuador terrestre, sino que se encuentra inclinada con respecto a él. Los satélites geosíncronos mantienen una órbita circular sobre un punto fijo de la Tierra, pero su inclinación les permite cubrir un área más amplia de la superficie terrestre. El Syncom, lanzado por la NASA en 1963, fue el primer satélite en órbita geosíncrona y revolucionó la comunicación por satélite al permitir la transmisión de televisión en directo a través del Atlántico. Desde entonces, numerosos satélites geosíncronos se han lanzado al espacio para mejorar la comunicación global y la transmisión de datos en tiempo real.
El Syncom, un satélite de comunicaciones, fue lanzado al espacio a bordo del transbordador espacial Discovery. Actualmente, los satélites de comunicaciones son capaces de recibir, amplificar y retransmitir información en todo el mundo, proporcionando enlaces de televisión, fax, teléfono, radio y datos digitales. Este satélite se encuentra en una órbita geoestacionaria, lo que significa que se mueve a la misma velocidad que la Tierra y permanece en una posición fija en relación a ella. Esta ubicación orbital permite la comunicación constante entre las estaciones terrestres.
Satélites comerciales de comunicaciones
En 1963 se estableció la Communications Satellite Corporation (COMSAT), lo que permitió la explotación comercial de los satélites de comunicaciones. Posteriormente, en 1964, se creó la International Telecommunications Satellite Organization (INTELSAT), de la cual COMSAT se convirtió en el miembro norteamericano. INTELSAT, con sede en Washington, D.C., es propiedad de más de 120 países.
El primer satélite de INTELSAT, el Intelsat 1 o Early Bird, lanzado en 1965, permitía la transmisión de 2.400 circuitos de voz o un canal bidireccional de televisión entre Estados Unidos y Europa. Con el tiempo, se aumentó la capacidad de transmisión y la potencia de los sucesivos Intelsat 2, 3 y 4, segmentando el espectro de emisión en unidades del respondedor de una determinada anchura de banda y limitando la emisión sólo hacia tierra. El primer Intelsat 4, puesto en órbita en 1971, podía proporcionar 4.000 circuitos de voz.
Se incorporó la tecnología de haces múltiples con la serie Intelsat 5, en 1980, la cual permitió un mayor aumento de la capacidad. Esta tecnología permitió la concentración de la potencia del satélite en áreas más pequeñas de la Tierra, lo que benefició a las estaciones de menor tamaño y coste económico. Los satélites Intelsat 5 son capaces de soportar alrededor de 12.000 circuitos de voz. Con los satélites Intelsat 6, que comenzaron a funcionar en 1989, se puede soportar alrededor de 24.000 circuitos y se puede hacer la conmutación dinámica a bordo de la capacidad telefónica entre seis haces utilizando la técnica SS-TDMA (Satellite-Switched Time Division Multiple Access).
A comienzos de los años 90, INTELSAT ostentaba la posesión de 15 satélites orbitando la Tierra, consolidándose como el sistema de telecomunicaciones más amplio a nivel global. No obstante, existen otros sistemas en competencia directa que brindan servicios internacionales. Al mismo tiempo, el desarrollo de sistemas nacionales y regionales ha evolucionado de forma paralela, tales como los programas Eutalsat y Telecom en Europa y Telstar, Galaxy y Spacenet en los Estados Unidos.
A principios de los años 90, España se sumó al grupo de países con sistemas de satélites propios, al poner en órbita los satélites Hispasat. Estos satélites proporcionan una cobertura que se adapta perfectamente al territorio español y ofrecen cinco canales de televisión y sus correspondientes señales de audio. Además, cuentan con la tecnología más avanzada en cuanto a televisión digital y alta definición, siendo el sistema con la mayor cantidad de canales en español transmitidos por satélite. Es posible recibir su señal tanto de forma individual como colectiva, e incluso a través de redes de cable (CATV).
Actualmente, debido a su posición en 30º Oeste, Hispasat tiene una amplia cobertura de dos grandes áreas, el servicio fijo Europa y el servicio América, que cubren todo el continente americano. La oferta de servicios de Hispasat es muy amplia, que incluye el arrendamiento a largo plazo de transpondedores, servicios digitales a través de sistemas de redes abiertas y cerradas, así como el alquiler de transpondedores completos a tiempo parcial.
En Latinoamérica, algunas empresas con presencia global se han asociado con empresas estadounidenses para utilizar sus propios sistemas satelitales. Un ejemplo de ello es el grupo mexicano Televisa, que posee el 50% de la propiedad de Pan Am Sat, operadora de la serie PAS. El PAS 1 ha estado en funcionamiento desde 1988 sobre el Océano Atlántico, mientras que el PAS 2 lo ha estado haciendo sobre el Pacífico desde 1994. En 1995 se lanzaron otros dos satélites sobre el Atlántico y el Índico, alcanzando una cobertura global del 98%, transmitiendo programas en español a través del canal mexicano Galavisión.
Servicios ofrecidos por los satélites
Los satélites comerciales brindan una variedad de servicios de comunicación, incluyendo la retransmisión de programas de televisión a nivel mundial, lo que ha llevado a la creación de una comunidad global. Además, estos satélites envían programas a sistemas de televisión por cable y a hogares que poseen antenas parabólicas. Los terminales de muy pequeña apertura (VSAT) se utilizan para retransmitir señales digitales en una amplia gama de servicios profesionales. Los satélites Intelsat, que ahora llevan 100,000 circuitos telefónicos, utilizan cada vez más la transmisión digital. Los métodos de codificación digital han permitido la reducción de la frecuencia de transmisión necesaria para soportar un canal de voz a una décima parte, lo que aumenta la capacidad de la tecnología existente y disminuye el tamaño de las estaciones terrestres que brindan los servicios de telefonía.
Fundada en 1979, la International Maritime Satellite Organization (INMARSAT) es una red global de telecomunicaciones móviles que provee una amplia gama de servicios, como enlaces digitales de datos, telefonía y transmisión de fax, entre barcos, plataformas marítimas y estaciones costeras en todo el mundo. Además, está expandiendo sus servicios de enlaces por satélite para ofrecer transmisiones de voz y fax a bordo de aviones que vuelan rutas internacionales.
Avances técnicos recientes
Las tecnologías de comunicaciones por satélite están experimentando un cambio hacia sistemas multipunto a multipunto, mediante el uso de estaciones pequeñas y económicas en lugar de enormes y costosos terminales terrestres para comunicaciones punto a punto. La evolución de los métodos de acceso múltiple ha acelerado este proceso de transición. Por ejemplo, el acceso múltiple con división de tiempo (TDMA) asigna a cada estación terrestre un intervalo de tiempo en un mismo canal para transmitir sus comunicaciones, mientras que las otras estaciones controlan y seleccionan las comunicaciones dirigidas a ellas. TDMA amplifica una única frecuencia portadora en cada repetidor del satélite para optimizar la utilización del suministro de energía a bordo del satélite.
La reutilización de energía es una técnica que permite a los satélites comunicarse con múltiples estaciones terrestres mediante una sola frecuencia, al transmitir en pequeños haces dirigidos a cada una de ellas. La anchura de estos haces se puede ajustar para cubrir zonas tan grandes como Estados Unidos o tan pequeñas como un país del tamaño de Bélgica. Esta técnica también permite a dos estaciones suficientemente separadas recibir mensajes diferentes transmitidos con la misma frecuencia. Las antenas de los satélites están diseñadas para transmitir varios haces en diferentes direcciones utilizando el mismo reflector, lo que aumenta la eficiencia del uso del espectro.
En el año 1993 se probó una técnica innovadora para conectar estaciones terrestres, cuando la NASA lanzó su satélite ACTS (Advanced Communications Technology Satellite). Esta técnica combina los beneficios de la reutilización de energía, los haces puntuales y la TDMA. Gracias a la concentración de la energía de la señal transmitida por el satélite, ACTS puede utilizar estaciones terrestres con antenas más pequeñas y con una menor necesidad de potencia para operar.
En 1991, se demostró con éxito el concepto de las comunicaciones de haz puntual múltiple mediante el lanzamiento del satélite Italsat, que fue construido por el Consejo de Investigaciones de Italia. El Italsat tiene seis haces puntuales en las frecuencias ascendentes y descendentes de 30 GHz y 20 GHz, respectivamente. El satélite interconecta transmisiones TDMA entre estaciones terrestres en todas las principales áreas empresariales de Italia mediante la desmodulación de las señales ascendentes y su canalización entre los haces ascendentes y descendentes. Luego, combina y remodula las señales para su transmisión descendente.
La European Space Agency (ESA) opera la red European Communications Satellite (ECS) en Europa para proveer servicios de comunicaciones por satélite. Cada uno de sus satélites puede manejar hasta 12.600 circuitos telefónicos y múltiples transmisiones de telecopia. Uno de los satélites más destacados de la red es el Olympus, el cual es el satélite de comunicaciones más grande estabilizado tridimensionalmente en Europa. Este satélite fue desarrollado en su mayoría por compañías aeroespaciales británicas.
Durante más de una década, se ha investigado la aplicación de la tecnología láser en las comunicaciones por satélite. Aunque los haces láser pueden transmitir señales entre un satélite y una estación terrestre, su nivel de transmisión se ve restringido por la absorción y dispersión atmosférica. Para superar este obstáculo, se han utilizado láseres de longitud de onda azul-verde, que pueden penetrar el agua, para las comunicaciones entre submarinos y satélites.