Satélites de radioaficionados

Los satélites de radioaficionado son una de las áreas de la radioafición que menos se practica. La creencia de que operar satélites es complejo y caro no es necesariamente cierta: hay satélites que el radioaficionado puede trabajar sin que deba estudiar el tema por meses ni contar con equipos sofisticados. De hecho, y aunque parezca difícil de creer, en la mayoría de los cuartos de radio del radioaficionado están los equipos necesarios para iniciarse en este campo de la radioexperimentación.

01.1.- ¿QUÉ ES UN SATÉLITE?

En su concepción más sencilla, y quizá simplista, los satélites de radioaficionados son estaciones de radio repetidoras que están dando vueltas sobre nuestras cabezas. Su principal diferencia con las estaciones repetidoras terrestres es que los satélites vuelan y el que al volar se mueven, no mantienen una posición fija respecto a los usuarios terrestres.

Dado que su comportamiento es el de una estación repetidora volante, su modo de trabajo es básicamente sencillo: un radioaficionado "A" transmitirá una señal hacia el satélite, que es recibida por éste. El satélite la amplifica adecuadamente y la retransmite inmediatamente. El radioaficionado "B" la recibe y le contesta. Así inicia un comunicado por satélite, que puede durar el tiempo en que el satélite esté al alcance de las antenas de ambos radioaficionados, ya que, recordemos, el satélite se mueve.

Los radioaficionados de habla inglesa suelen referirse a las comunicaciones por satélite con las siglas SATCOM (SATellite COMmunications), y suelen referirse a los satélittes afectuosamente como "birds" (pájaros).

01.2.- ¿CÓMO "SE MUEVEN" LOS SATÉLITES?. TIPOS DE ÓRBITAS

Los satélites artificiales, igual que los satélites naturales, se mueven describiendo una órbita alrededor del planeta sobre el que giran, en nuestro caso la Tierra. La Luna, p.ej, es nuestro satélite natural, y también es usado por los radioaficionados como satélite de comunicaciones, aunque pasivo (no amplifica señales, sólo refleja las que le llegan), y difícil de trabajar, debido a la gran distancia que han de recorrer las ondas en el trayecto de ida y vuelta, con la gran atenuación de la señal que ello conlleva.

Cuando se piensa la órbita para un futuro satélite se tienen en cuenta varios aspectos importantes:

Los actuales satélites con los que pueden experimentar los radioaficionados tienen dos tipos de órbita: circular y elíptica.

En las órbitas circulares el satélite se mantiene prácticamente a la misma distancia de la Tierra en todo momento. La Tierra ocupa el centro de la circunferencia que describe el satélite.

Por su parte, las órbitas elípticas se caracterizan porque no son circulares, sino alargadas en más o menos grado, describiendo una elipse, que es un tipo de curva matemática bien conocida, y en la que la Tierra ocuparía uno de los dos puntos del espacio que caracterizan a las elipses, denominados "focos de la elipse". Al ocupar la Tierra la posición de uno de los dos focos, ello tiene como consecuencia que el satélite no mantiene una distancia constante respecto a la Tierra (como ocurre en la órbita circular), y la elipse presenta un punto de máximo acercamiento a la Tierra, denominado "perigeo", y otro de máximo alejamiento, denominado "apogeo".

Un parámetro que determina el movimiento del satélite es su velocidad orbital, velocidad que se mueve a lo largo de su órbita. Esta velocidad es prácticamente constante en el caso de las órbitas circulares, mientras que es variable en las órbitas elípticas: aumenta conforme el satélite se va acercando a la Tierra (acelerado por la gravedad terrestre), siendo máxima en el perigeo, y disminuye a medida que se aleja de la Tierra (frenado por la misma gravedad, que lo intenta atraer hacia la Tierra), siendo mínima en el apogeo. El gran astrónomo alemán Johannes Kepler (1571-1630) fue el primero en enunciar las leyes básicas que rigen el movimiento de los satélites en sus órbitas, y entre ellas, la que relacciona la velocidad del satélite con la distancia a la Tierra en una órbita elíptica.

Con todo, el satélite tarda un tiempo determinado en completar una órbita o revolución completa. Es el periodo orbital, y éste es tanto mayor cuanto mayor sea la distancia promedio del satélite a la Tierra, esto es, el tamaño de su órbita (también fue enunciado por Kepler). Así, los satélites de radioaficionados se mueven en órbitas de unos cuantos cientos o miles de kilómetros sobre la superficie terrestre, y sus periodos orbitales son de pocas horas (inferiores a 2 horas para órbitas bajas, de 800 a 1000 Km de altura sobre la superficie terrestre). Por contra, la Luna (que es un satélite natural de la Tierra) se haya a unos 380.000 Km de distancia promedio de la Tierra, y su periodo orbital es de unos 28 días.

Ejemplos para órbitas típicas de satélites de radioaficionado (circulares o poco elípticas):

Existe una distancia de la Tierra a la que el periodo orbital es de 24 horas exactas. Esta distancia es de unos 36.000 Km sobre la superficie terrestre (exactamente 35.786 km), y en el caso de una órbita circular que sea paralela al plano del ecuador terrestre, y que el satélite gire en el mismo sentido de giro que la rotación de la Tierra, esto da lugar a que el satélite se mueva en su órbita exactamente con la misma velocidad angular que la Tierra: ambas, Tierra y satélite, completan un giro en 24 horas, y esto da lugar a que el satélite siempre estará situado sobre el mismo punto del firmamento visto desde la superficie de la Tierra: es como si estuviera inmóvil en el espacio. A esta órbita tan particular se denomina "órbita geoestacionaria" o GEO (pues el satélite está estacionario en el cielo para un observador terrestre) u "órbita geosincronica" (pues el satélite se mueve sincronizado con la rotación de la Tierra), y es la empleada por muchos satélites de comunicaciones actuales, pues como se ha dicho, al girar alrededor de la Tierra a la par que ésta gira sobre sí misma, el satélite se comporta como un repetidor de comunicaciones que está quieto en el cielo, visto desde la superficie terrestre.

Pero la órbita geoestacionaria está bastante lejos de la superficie terrestre, unos 36.000 km como se ha dicho (35.786 km exactamente), y se requiere una buena potencia para alcanzar el satélite. Normalmente el radioaficionado, así como muchos otros servicios (comunicaciones, meteorológicos, de observación de la Tierra, etc), usan satélites con órbitas mucho más cercanas a la Tierra, se habla entonces de satélites de "baja órbita", también denominados satélites LEO (Low Earth Orbital, Orbita terrestre baja). Veremos las ventajas y desventajas del uso de estos satélites.

A efectos de definiciones, las órbitas LEO corresponden a alturas de hasta 2.000 km por encima de la superficie terrestre. Por encima de los 2.000 km y hasta la órbita geosincrónica (35.786 km) las órbitas se denominan MEO u órbitas medias terrestres (Middle Earth Orbital), mientras que por encima de la órbita geosincrónica las órbitas se denominan HEO u órbitas altas terrestres (High Earth Orbital). Dentro de las órbitas MEO están las órbitas semisíncronas, órbitas ecuatoriales circulares que tienen un periodo orbital de 12 horas y que tienen una altura de aproximada de 20.200 km.

Finalmente diremos que hay satélites que se mueven en órbitas cuyo plano orbital es paralelo al plano del ecuador terrestre. Estos satélites están orbitando necesariamente sobre el ecuador terrestre. Pero también hay muchos satélites cuya órbita pasa sobre los polos terrestres o próximos a éstos, es decir, pasan perpendicularmente (o casi) por el plano ecuatorial terrestre. Estas órbitas se denominan "órbitas polares", y son muy usadas en el caso de los satélites de baja órbita (y normalmente de órbita circular), ya que estos permiten una cobertura del satélite de toda la Tierra. A efectos prácticos, una órbita ecuatorial es aquella cuyo plano orbital no está muy inclinado respecto al plano ecuatorial de la Tierra, y una órbita polar es una órbita cuyo plano no pasa demasiado lejos de los polos terrestres (o están muy inclinadas respecto al plano ecuatorial).

01.3.- LAS LEYES DE KEPLER

Como se ha dicho antes, fue el astrónomo alemán Johannes Kepler el primer astrónomo que enunció las leyes básicas que rigen la mecánica celeste, en base a la mera observación de la evolución de los planetas alrededor del Sol. Sus tres leyes sirven para describir el movimiento de cualquier cuerpo alrededor de otro, están enunciadas para describir el movimiento de los planetas alrededor del Sol, pero sirven para cualquier caso en que un objeto celeste describa una órbita alrededor de otro, como el caso de las lunas alrededor de un planeta o los satélites artificiales alrededor de la Tierra.

01.4.- ¿QUÉ COBERTURA TIENE UN SATÉLITE?

Igual que en las estaciones repetidoras, o las emisoras de radio de bandas altas (VHF para arriba), a mayor altitud del transmisor, mayor cobertura del satélite sobre la superficie terrestre, ya que por las frecuencias empleadas, normalmente de VHF y superiores, el alcance es de tipo óptico (hasta el horizonte).

Los satélites LEO (de órbita baja), están orbitando a una altura sobre la superficie terrestre de entre 200 y 2000 Km, y ello da lugar a áreas de coberturas nacionales en el caso de los satélites más bajos, o una mucho más extensa (como la mitad de Europa) en el caso de los de mayor altura.

Para el caso de satélites de mayor altura el área de cobertura aumenta lógicamente, y para el caso de una órbita geoestacionaria, el área de cobertura es casi la mitad de la superficie terrestre (esto es, casi una cara entera de la Tierra). Por ello un moderno sistema de comunicaciones o difusión que use satélites geoestacionarios podría cubrir la práctica totalidad de la superficie terrestre con dos satélites geoestacionarios (en posiciones diametralmente opuestas de la órbita), si bien la cobertura se garantiza con tres satélites geoestacionarios repartidos regularmente sobre la órbita geoestacionaria.

El área de cobertura es el área de la superficie terrestre desde la cual se puede divisar el satélite, y en esta área la transmisiones desde el satélite pueden ser captadas por cualquier estación receptora situada dentro del área de cobertura (siempre que el satélite no reduzca su área de cobertura transmitiendo con antenas directivas hacia determinada zona terrestre, algo típico en las transmisiones de radiodifusión de los satélites geoestacionarios).

Los satélites de radioaficionado son satélites de cobertura general, por lo que el área de cobertura de éstos es la zona de la superficie terrestre desde donde el satélite sea divisado. Esto permite que dentro del área de cobertura cualquier estación pueda, en principio, contactar con otras estaciones que estén dentro de esta área de cobertura. Pero al ser satélites de baja altura, se mueven rápidamente en el firmamento, y ello implica que el área de cobertura del satélite se desplaza con bastante rapidez sobre la superficie terrestre.

Normalmente el área de cobertura, que es circular, tiene un diámetro que se mantiene aproximadamente constante (siempre que la órbita no sea muy elíptica), pero tiene la desventaja de que se está moviendo con una velocidad un tanto elevada: Esto limita bastante la duración de los contactos que puedan establecer dos estaciones de radioaficionado a través del satélite, siempre que estén dentro del área de cobertura: Cuanto más baja es la órbita del satélite, menor es su área de cobertura (esto limita la distancia máxima entre estaciones que puedan escucharse a través del satélite), y más rápidamente se mueve ésta (esto limita los tiempos de los contactos).

Una consideración más: los satélites de órbitas ecuatoriales darán una cobertura centrada sobre el ecuador y las latitudes bajas (cobertura que aumenta, como es lógico, cuanto más lejos orbite el satélite de la superficie terrestre), y ello implica que para latitudes elevadas no darán cobertura, por no ser visibles estos satélites desde las zonas polares y desde latitudes elevadas). Por contra, los satélites de órbitas polares o muy inclinadas sí dan una cobertura total o casi total de la superficie terrestre, aunque ello lo hacen a lo largo de varias órbitas, ya que se mueven entre las zonas polares o altas latitudes de ambos hemisferios, atravesando en su recorrido el ecuador y las latitudes bajas y medias de la Tierra.

Una idea de la cobertura de los satélites de baja órbita se da en la siguiente tabla:

Este radio de cobertura corresponde al radio de la zona sobre la superficie terrestre desde la que es divisable el satélite, centrado sobre la vertical del satélite (se ha tenido en cuenta en el cálculo del radio de cobertura que la superficie terrestre no es plana, sino esférica).

El ángulo de cobertura se refiere al ángulo de arco terrestre al que el satélite da cobertura.

01.5.- ¿CUÁNTAS VECES PASA UN SATÉLITE SOBRE NOSOTROS?

Visto desde un observador sobre la superficie terrestre, un satélite entra en nuestro campo visual (aunque realmente no se ven a simple vista por ser un objeto celeste muy pequeño) cuando el observador entra dentro del área de cobertura del satélite. Suele hablarse de "pase del satélite" para referirse a cada una de las veces que un satélite pasa sobre una determinada zona de la Tierra, o sobre el campo visual del observador.

En el caso de los satélites de órbita ecuatorial, para conocer el número de pases del satélite por una determinada zona de la superficie terrestre (p.ej, sobre el ecuador), se ha de tener en cuenta su periodo orbital, y el propio giro de la Tierra (y si el satélite gira en el mismo sentido o en sentido opuesto a la rotación de la Tierra). Un satélite de media altura puede tener un periodo orbital de 6 horas, lo que significa que en un día completa exactamente cuatro órbitas. Pero ello no significa que el satélite realice 4 pases sobre el área visual de un observador en Tierra (una cada 6 horas) en un día, ya que en ese tiempo (24 horas) la Tierra ha girado una vuelta completa: Cada vez que el satélite realiza una órbita completa (360 grados), la superficie terrestre ha girado a su vez 1/4 de vuelta (90 grados), por lo que el satélite no estará sobre el observador al completar una órbita. En este ejemplo, puede deducirse que si el satélite tiene el mismo sentido de giro que el movimiento de rotación terrestre, si bien realizará 4 órbitas completas a lo largo de un día, sólo realizará tres pases sobre el mismo observador en Tierra.

En el caso de los satélites de órbitas polares la cosa se complica un poco más, ya que el satélite se mueve en un plano perpendicular (o casi) al sentido de rotación terrestre. En el caso de un satélite de órbita totalmente polar, si su periodo de rotación, como en el ejemplo anterior, fuera de 6 horas, el satélite realizaría cuatro órbitas polares a lo largo de las 24 horas del día, y en este caso pasaría 8 veces sobre la misma latitud terrestre, 4 veces en dirección "ascendente" (del hemisferio sur al hemisferio norte terrestre), y cuatro veces en dirección "descendente" (dirección norte-sur), pero no lo hará sobre el mismo punto terrestre: la superficie terrestre gira, y cuando el satélite pasa sobre la misma latitud en sentido ascendente (sur a norte) al cabo de una órbita, el punto de observación anterior se ha desplazado 90 grados (un cuarto de vuelta terrestre) en dirección este. Puede comprobarse si se hacen cuentas, que en este ejemplo, el satélite volverá a pasar sobre un mismo punto en su sentido ascendente una vez al día (en realidad pasaría sobre el mismo punto dos veces al día, uno para el sentido ascendente de la órbita, y otro para el sentido descendente).

Generalizando, para el caso de los satélites de baja órbita, éstos realizan alrededor de entre 4 y 6 pases al día sobre una determinada zona terrestre. La duración de cada paso varía dependiendo de la órbita (menor cuanto más baja sea ésta), pero en promedio podemos decir que los satélites de radioaficionados de baja órbita proporcionan entre 10 y 18 minutos de cobertura en cada pase de un satélite, por lo que a lo largo del día éste está disponible para un radioaficionado más de una hora diaria. Y como actualmente hay unos cuantos satélites de radioaficionado de órbita baja no ecuatorial, nos daremos cuenta que el radioaficionado dispone de mucho tiempo para hacer radio a través de los satélites.

En la terminología anglófona, se denomina AOS (Adquisition of signal = Obtención de señal) a la hora en que un satélite aparece en el horizonte, momento en que puede comenzar a ser escuchado, y LOS (Loss of signal = Pérdida de la señal) a la hora en que el satélite se pone bajo el horizonte y deja por tanto de ser escuchado. La duración de un pase será la diferencia entre la hora AOS y la hora LOS.

02.- TIPOS DE SATÉLITES SEGÚN SUS ÓRBITAS

02.1.- LOS SATÉLITES DE ÓRBITA CIRCULAR

Como se ha dicho anteriormente, el primer tipo de órbitas de satélites son las órbitas circulares, caracterizadas por ser circulares o prácticamente circulares.

Los satélites de radioaficionados que usan órbitas circulares son satélites LEO, esto es, de baja órbita, y normalmente usan órbitas polares, es decir, muy inclinadas con respecto al Ecuador terrestre.

Al ser órbitas LEO, los satélites orbitan típicamente a alturas de entre unos 600 y 1600 km de altura, lo que da coberturas sobre la superficie terrestre relativamente pequeñas (aunque amplias), pero donde el área de cobertura se desplaza con cierta rapidez sobre la superficie terrestre, ya que el satélite se mueve a gran velocidad, velocidad que por otro lado es uniforme. Por ello los pases del satélite son de corta duración (pocos minutos). Además, al orbitar a bajas alturas sobre la superficie terrestre, se pueden trabajar fácilmente con poca potencia de transmisión.

Típicamente usan órbitas de tipo "Sol-sincronicas" o "heliosíncronas", un tipo de órbita cuya bondad energética es muy ventajosa para el satélite, esto es, en lo referente a la generación eléctrica por sus paneles solares.

En las órbitas heliosincrónicas la inclinación (del plano) de la órbita del satélite respecto al eje terreste (el cual es perpendicular al plano ecuatorial), tiene como consecuencia que al girar el satélite alrededor de la Tierra éste se encuentre siempre iluminado por el Sol. Esto tiene lugar para inclinaciones orbitales elevadas, de 92 a 110 grados con respecto a la órbita ecuatorial (ángulo medido de oeste a este en el plano ecuatorial; el polo norte está a un ángulo de 90 grados), y para alturas de unos 800 Km sobre la superficie terrestre.

Cuanto mayor sea la inclinación de la órbita hacia ambos lados del eje terrestre (cuanto más se aproxime a la órbita ecuatorial), mayor será el tiempo que el satélite pasará por el sector oscuro de la sombra terrestre (ocultamiento del Sol por la Tierra) y por consiguiente, mayor será la carencia de energía solar para los paneles solares, que generan la energía eléctrica que hace funcionar los equipos del satélite (aunque los satélites suelen estar dotados de unas baterías para seguir funcionando en la sombra terrestre, que se mantienen cargadas gracias a los paneles solares).

La mayoría de los satélites de órbita circular de radioaficionados son de órbitas bastante heliosíncronas, con bajos tiempos de tránsito por la sombra terrestre. También lo son la mayoría de los satélites meteorológicos de baja órbita, también bastante apreciados por los radioaficionados porque transmiten imágenes en tiempo real de la superficie terrestre que sobrevuelan mediante transmisiones APT (Automatic Picture Transmissions) en la banda de 137 MHz, que se pueden recibir y decodificar perfectamente con los equipos adecuados.

Este tipo de órbitas suele tener un apogeo (mayor distacia entre el satélite y la Tierra), y un perigeo (menor distancia entre el satélite y la Tierra), pero la diferencia entre ambos suele ser tan pequeña que no será tomada en cuenta a efectos prácticos: Son órbitas casi circulares. Dependiendo de la altura de la órbita, será el tiempo que el satélite estará disponible para su uso, pero normalmente estos tiempos suelen ser muy limitados y no superan los 25 minutos en el pasaje de mayor elevación sobre nuestro horizonte, para órbitas de 1.500 Km de altura. Cuanto menor sea la altura sobre la Tierra del satélite, menor será el tiempo que este estará a nuestra vista.

En el caso de los satélites heliosincrónicos, orbitan a unos 800 Km de altura, su tiempo de pase es de unos 15 minutos, los pases se producen seis veces a lo largo de 24 horas, y como es lógico, todos giran en el mismo sentido, pero por causa de la rotación terrestre, para un observador terrestre parecen tener inversión de rotación, de manera que en esas 24 horas, tres pases sucesivos tienen lugar en dirección norte-sur, y los siguientes tres pases (en las siguientes 12 horas) tienen lugar en dirección sur-norte.

Para aumentar el tiempo de pase de un satélite, se utilizan órbitas de mayor elevación como las elípticas, que se comentarán más adelante. En el ámbito comercial se usan las órbitas geoestacionarias (GEO), que colocan al satélite en una órbita circular ecuatorial a una altura de 36.000 km sobre la superficie terrestre, dando cobertura a un gran área de la superficie terrestre (casi toda una cara de la Tierra), que siempre es la misma, al girar el satélite a la misma velocidad y mismo sentido de giro con que gira la Tierra sobre sí misma (el satélite siempre estará sobre la misma vertical de la superficie terrestre).

Un efecto que manifiestan los satélites de órbita circular (o casi circular) de baja órbita es un efecto distorsionador de la modulación de las señales de radio que transmite en sus órbitas nocturnas cuando se aproximan hacia zonas ecuatoriales y el observador lo tiene a ángulos visuales bajos. Es un efecto de "tableteo" rítmico, que puede hacer que, en el caso de las transmisiones digitales, se reciban éstas del satélite con muchos errores de bits.

Este efecto sería similar a la transmisión que hace un operador al modular desde un una estación móvil cuando esta se desplaza por una calle adoquinada, es decir, su modulación se escucha con un rítmico tableteo y que depende de la irregularidad del camino.

Este efecto se observa exclusivamente cuando el satélite está casi a punto de desaparacer sobre el horizonte, dirigiéndose hacia direcciones ecuatoriales, o cuando hace un pase a alturas muy bajas sobre el horizonte del observador. Parece ser que es debido a las irregularidades de la atmósfera terrestre debidas a las capas ionizadas y/o debidas a las inversiones térmicas de la alta atmósfera, capas por las que las señales hacia/desde el satélite recorrerán una gran distancia en esas condiciones.

Las altas capas de la atmósfera son ionizadas por la actividad solar, y ello permite la propagación de las ondas radioeléctricas en las frecuencias bajas (onda corta o HF), y dependiendo del grado de ionización que tengan también afectan, aunque en mucha menor medida, a las bandas de VHF y UHF, típicamente usadas por los satélites de aficionados. Por otro lado tenemos las inversiones térmicas que son, ni más ni menos, que sectores de atmosfera de temperatura más elevada que lo habitual, y que para algunas bandas de frecuencia (en especial en VHF) se comportan como un espejo para las ondas radioeléctricas, que las devuelven a tierra a grandes distancias.

En VHF y sobre todo en UHF la ionización de las capas atmosférica y las inversiones térmicas producen distintos efectos sobre las ondas que las atraviesan, y las más comunes son los cambios de polarización y/o refracción de la onda. Por ello si una onda atraviesa la atmósfera con una elevación alta (ángulos altos, próximos a los 90 grados), el espesor de la capa ionizada, o inversión térmica que la onda pueda encontrar será mínimo, a diferencia de cuando la onda atraviesa dichas capas con un ángulo bajo, lo cual ocurrirá cuando la onda es irradiada a unos grados sobre el horizonte (el espesor de estas capas o inversiones que deberá atravesar será bastante mayor). Los efectos de estas irregularidades atmosféricas sobre las ondas serán distintas para cada caso, será mucho menor en el primer caso, y mucho más perceptibles para el segundo caso.

Si esto lo llevamos a un satélite que transmita en bandas de UHF, si éste está a elevaciones bajas (desde el punto de vista del observador) las ondas que transmita deberán recorrer un mayor trayecto dentro de las zonas conflictivas que en el caso de que el satélite se halle a elevaciones altas, próximas a la vertical. En el primer caso las ondas en su recorrido por la alta atmósfera pueden encontrar distintas variaciones de ionización o temperatura de las capas o inversiones. Si a esto le sumamos la velocidad tangencial con que el satélite se desplaza (que es elevada al ser de baja órbita), nos encontraremos con que las ondas de radio estarán expuestas a las distintas variaciones del medio por el cual se propagan y por lo tanto padecerán las consecuencias debidas a los bruscos y rápidos cambio de polarización o refracción a la que es sometida la señal de radio, ocasionando el "tableteo" que se escucha en la señal recibida. Cuanto más baja sea la elevación del satélite con respecto al observador terrestre, mayor será la porción de capa o inversión que las ondas de radio deberán atravesar.

Dado que el responsable de estas alteraciones de la alta atmósfera es la radiación solar, y sus efectos se manifiestan principalmente en las zonas ecuatoriales (donde la radiación solar cae casi perpendicularmente sobre la atmósfera), y poco en las zonas polares, es por ello por lo que este efecto de "tableteo"se manifiesta principalmente cuando el satélite se dirige (o procede) al ecuador y no en dirección opuesta (hacia los polos).

02.2.- LOS SATÉLITES DE ÓRBITA ELÍPTICA

Los satélites de órbita elíptica tienen unas características bastante interesantes: Como se ha comentado anteriormente, sus órbitas son alargadas y tienen dos puntos claves: el más cercano a la superficie terreste, que se le conoce como perigeo, y el más lejano, conocido como apogeo. Esto no ocurre en las órbitas circulares, donde la distancia a la superficie terrestre es constante.

Pues bien, mientras en el perigeo el área de cobertura del satélite puede ser poco extensa (se comporta similarmente a un satélite LEO), en el apogeo el área de cobertura puede cubrir un área muy extensa de la superficie terrestre. Esto es válido en los satélites cuya órbita es bastante elíptica (bastante "alargada"). Hay satélites de radioaficionados como el antiguo OSCAR 13 que en su apogeo llegaba a estar a unos 38.000 Km de distancia de la superficie terrestre (más allá de la distancia geoestacionaria, comportándose aquí como un satélite HEO), y a esa distancia abarcan casi enteramente toda una cara de la Tierra, pudiendo permitir la comunicación entre estaciones muy distantes, siempre que estén dentro de este área de cobertura. Además se tiene la ventaja de que, en el apogeo, la velocidad angular del satélite es mínima, por lo que está mucho más tiempo proporcionando una cobertura extensa de la superficie terrestre (cuando está lejos de la Tierra), y dando mucho más tiempo de cobertura a una misma zona de la superficie terrestre, que cuando está en el perigeo, donde tiene menos cobertura por la mayor proximidad a la Tierra (comportándose aquí como un satélite LEO), pero con una velocidad orbital mucho más rápida (el satélite está relativamente poco tiempo cerca de la Tierra, dando poco tiempo de cobertura sobre una misma zona de la superficie terrestre).

En estos satélites la órbita elíptica es inclinada respecto al plano del Ecuador, y suele ser calculada para que el apogeo de la misma esté sobre el hemisferio norte y sobre la zona iluminada por el Sol, es decir, siempre con una inclinación mayor a los 90 grados. Esto se hace generalmente con criterios de dar un mayor tiempo de cobertura a las áreas más pobladas de la Tierra, que están en el hemisferio norte, y que es donde normalmente habrá más actividad de radioaficionados.

Cuando el satélite se dirige hacia su apogeo, los tiempos de permanencia a nuestra vista suelen ser de varias horas para el caso del hemisferio sur, hasta más de 18 horas en el hemisferio norte.

Estos satélites equivalen en cierta manera a la banda de 20 metros en HF: hay buen DX y siempre hay estaciones llamando CQ. A diferencia de los satélites de órbita baja casi no se nota el efecto Doppler cuando están hacia el apogeo, debido a su menor velocidad de desplazamiento en esas zonas de sus órbitas.

Respecto a las órbitas elípticas, éstas no suelen tener grandes problemas de suministro de energía solar al satélite, ello es debido a que éste tiene una posición preferencial con respecto al Sol, permiténdole realizar un buen balance energético, ya que las órbitas se ajustan de manera que el mayor tráfico por estaciones de Tierra, las del hemisferio norte, es coincidente con la exposición al Sol de sus placas solares. Pero es necesario que este tipo de satélites posea un buen control de altitud y de posición del satélite en el espacio, para realizar pequeñas correciones de su órbita cada tanto tiempo, ya que cualquier pequeña variación de ésta puede hacer que en sus pasadas por el perigeo, el satélite se aproxime peligrosamente a la atmósfera terrestre y por lo tanto corra el riesgo de ser frenado por ésta y acabe finalmente siendo destruido por la fricción con ésta: Al estar el satélite en su perigeo, el satélite se desplaza a su máxima velocidad y la fricción con las moléculas de las altas capas de la atmósfera, aunque éstas sean muy ténues, lo acabarían frenando y destruyendo con cierta rapidez.

El único inconveniente grave para el radioaficionado que tienen los satélites de órbita elíptica es que dado que el apogeo puede estar a muchos miles de kilómetros de la superficie terrestre (los hay de hasta 40.000 km de apogeo), las señales de radio deben de recorrer grandes distancias entre Tierra y el satélite, y ello exige trabajar con potencias algo elevadas, antenas directivas y preamplificación en recepción. Pero la ventaja es que hacia el apogeo presentan gran cobertura y mucho tiempo de acceso desde Tierra.

Para un observador en Tierra, a causa de la forma elíptica de la órbita, cuando un satélite de órbita alta se dirige a su apogeo o viene de él, vería que el satélite se aleja (o se acerca, respectivamente) con bastante rapidez, pero con un cambio pequeño en su elevación visual, por lo que al trabajar con antenas directivas sólo hay que reorientarlas muy de vez en cuando, al contrario de los satélites de órbita circular baja donde la elevación debe ser corregida continuamente para mantener las antenas correctamente apuntadas. Esto tiene como consecuencia que las transmisiones de o hacia un satélite de órbita elíptica alta atraviesen durante un periodo prolongado la misma zona de la alta atmósfera, por lo que no están sometidas a las rápidas variaciones que los efectos de ionización y las inversiones térmicas producían sobre las transmisiones de los satélites circulares de baja órbita, al moverse estos rápidamente en el firmamento. Es decir, dan lugar a transmisiones más estables, casi sin efecto de "tableteo".

Las órbitas Mólniya

Existe un tipo de órbita elíptica, las denominadas órbitas Mólniya, que son órbitas elípticas muy aplastadas (de gran "excentricidad"), con un perigeo muy bajo (unos 800 km) y un apogeo muy lejano de la Tierra (unos 59.000 km). Estas órbitas elípticas se caracterizan porque, si bien el satélite se mueve, hacia el apogeo éste está aparentemente casi quieto o se mueve muy poco durante un largo período del día. Se caracterizan por describir 2 órbitas completas en 3 días, y el satélite está en el mismo sitio del cielo en el que estaba 3 días antes a la misma hora, por lo que tiene propiedades que se cumplen de modo periódico. Esta gran lentitud del movimiento aparente del satélite en el firmamento hace que este tipo de órbitas sea muy interesante para construir redes mundiales de telefonía y de comunicaciones por satélite usando un pequeño conjunto de satélites de este tipo en lugar de usar una pequeña red de satélites geoestacionarios para cubrir toda la Tierra. Y para el radioaficionado le representa tener muchas horas de disponibilidad al día de un satélite de tipo Mólniya, y operarlo casi como si fuera geoestacionario (en cuanto a apuntarlo y seguirlo con sus antenas).

Este tipo de órbitas reciben su nombre de la serie de satélites de comunicaciones ruso-soviéticos Mólniya, que estuvieron operativos en la década de 1960. El primer satélite que usó esta órbita fue el Mólniya 1-01, lanzado el 23 de agosto de 1965.

Para asegurarse de que la posición del apogeo no se veía afectada por perturbaciones orbitales, se eligió para este tipo de órbita muy elíptica una inclinación de 63,4º respecto al plano ecuatorial. Las órbitas tienen un periodo orbital de unas 12 horas, y un satélite situado en esta órbita se pasa la mayor parte del tiempo sobre una determinada zona de la Tierra, fenómeno conocido como "pozo del apogeo".

03.- EL EFECTO DOPPLER

03.1.- EL EFECTO DOPPLER

El efecto Doppler es algo a tener en cuenta cuando se trabaja con satélites. En las comunicaciones por satélite, normalmente se transmite en una frecuencia hacia el satélite (frecuencia o canal "ascendente" o "uplink"), y éste retransmite lo que recibe en otra (frecuencia o canal "descendente" o "downlink"), igual que en un repetidor cualquiera. Pero cuando la estación transmisora, en este caso el satélite, se mueve, se alteran las medidas de frecuencia para un usuario que observe el satélite y viceversa. Por decirlo de algún modo, si el satélite se dirige hacia nosotros, se comprimen las longitudes de onda, y el satélite parece estar trabajando a una frecuencia superior (longitud de onda menor) a la esperada. Y cuando se aleja, ocurre lo contrario, las longitudes de onda parecen hacerse mayores, y por tanto parece que el satélite esté trabajando a una frecuencia menor a la esperada (mayor longitud de onda). Este es el denominado efecto Doppler, se puede definir como un efecto de "corrimiento de frecuencia", y es tanto más acusado cuanto más rápidamente se mueva el satélite con respecto al observador.

El efecto Doppler es un conocido efecto físico que es la variación de frecuencia que sufre una onda que es emitida o reflejada por un objeto que se mueve. Es el mismo efecto que se observa cuando una locomotora pasa silbando cerca de nosotros, o una ambulancia que pasa con su sirena conectada a nuestro lado: vamos notando como el tono del silbido (su frecuencia) cambia cuando se está acercando a nosotros a cuando pasa delante nuestro y a cuando se está alejando: cuando se está acercando, el tono es más agudo, lo que significa que la frecuencia del silbido es mayor, mientras que cuando se aleja, el tono es más grave, lo que significa que la frecuencia del silbido es menor. Pero para el conductor de la locomotora o la ambulancia, la frecuencia del silbido no varía y es fija. Para el observador, escuchará la frecuencia real del silbido justo cuando la locomotora o la ambulancia pasa justamente enfrente de él (a la menor distancia).

Una manera sencilla de comprender el efecto Doppler sería el siguiente: Un observador situado en la orilla del mar observa que las olas llegan a razón de una por segundo (p.ej), luego mide una frecuencia para las olas de 1 Hz. Un barco situado cerca de la costa, estando quieto, también verá pasar una ola por segundo. Pero si ahora el barco comienza a moverse contra las olas (por tanto, hacia el origen de éstas), medirá un número de olas por segundo más elevado (aumenta la frecuencia de éstas), mientras que si se mueve en la misma dirección que llevan las olas (en dirección opuesta al origen de éstas), medirá un número menor de olas por segundo (disminuye la frecuencia de éstas). Sin embargo, el observador en la costa, segurá midiendo una ola por segundo.

Todo esto tiene su importancia en las comunicaciones por satélite. El satélite como estación repetidora tiene unos equipos de recepción sintonizados en determinadas frecuencias, y equipos de transmisión que transmiten en otras determinadas frecuencias. Si el satélite fuera geoestacionario, y por tanto para un observador terrestre permaneciera fijo en el firmamento, no habría ningún problema en trabajar el satélite, pues el observador deberá de transmitir y recibir exactamente en las frecuencias de los equipos de radio del satélite. Sin embargo, cuando el satélite se está moviendo en el firmamento con respecto al observador, éste, para trabajar el satélite, debe de tener en cuenta el corrimiento de frecuencias debido al efecto Doppler: Si el satélite se acerca hacia el observador, el radioaficionado deberá de trabajar a frecuencias algo más bajas que las nominales del satélite, para que con el movimiento de éste, se ajusten a las frecuencias exactas que éste emplea (las frecuencias que éste mide "crecen" por efecto Doppler). Y si se aleja, ocurre lo contrario, deberá trabajarse a frecuencias algo más altas que las nominales del satélite, ya que por efecto Doppler éstas "disminuyen" en el satélite, ajustándose a las frecuencias de los equipos de radio de éste.

El efecto Doppler aumenta con la velocidad con que se mueve el satélite respecto al observador, y es mayor cuanto mayor es la frecuencia de trabajo. En el símil anterior, de las olas, puede verse esto, observando qué pasa si el barco varía su velocidad, o si la frecuencia de las olas varía hipotéticamente. Sea como sea, el efecto Doppler es apreciable en frecuencias elevadas (UHF, SHF..), por lo que sería muy útil que el satélite trabajara en frecuencias bajas (efecto Doppler escaso), pero ello no puede ser debido a otras limitaciones en el uso de frecuencias bajas (tamaño de antenas, efectos de la ionósfera). Y por otro lado, el efecto Doppler será menor cuando el satélite se mueva a poca velocidad con respecto al observador, y ello ocurre hacia el apogeo del satélite en órbitas elípticas.

Por ejemplo, si tomamos el caso del satélite LUSAT-1 (u OSCAR 19), que orbita a unos 850 Km de altura, y nos fijamos en la frecuencia de su baliza, en 437,125 Mhz (en la banda de 70 cm, UHF, de radioaficionados), el efecto Doppler medido para distintas distancias del observador al satélite es el siguiente:

Esto es válido para el caso en que el satélite sigue una trayectoria que pasa justamente sobre la vertical del observador. Cuando el satélite aparece por el horizonte, o se pone tras éste, su distancia al observador es de unos 3250 a 3300 km, y el Doppler de frecuencia es de casi 10 Khz. La velocidad de desplazamiento del satélite es de casi 30 mil kilómetros/hora.

Como norma general, el Doppler de frecuencia es de unos ±10 Khz máximo para los satélites LEO (de baja órbita) de radioaficionados en la banda de 70 cm (430 Mhz), poco apreciable en las bandas de HF, y más elevado a frecuencias más altas. En la banda de 2 metros es como máximo del orden de ±3 KHz, y es despreciable a efectos prácticos si se opera en fonía FM, pero se ha de tener en cuenta si se opera en CW (telegrafía), SSB (Banda lateral única) y otros modos digitales. De hecho, el desplazamiento Doppler en la banda de 2 metros (145 MHz) es aproximadamente un tercio que en la banda de 70 cm en las mismas condiciones de posición y velocidad del satélite. Para el caso de un satélite LEO que pase sobre nuestra vertical, en la banda de 70 cm el Doppler es del orden de 5 Khz cada 2 minutos, por lo que conviene, pues, reajustar la frecuencia cada 2 minutos si usamos modulación de fonía en FM, y cada menos tiempo si es CW o SSB.

Una forma de expresar el desplazamiento Doppler es el desplazamiento de frecuencia por unidad de tiempo. Básicamente sería el resultado de dividir el desplazamiento de frecuencia total observado desde que el satélite aparece (AOS) hasta que lo perdemos (LOS) entre el tiempo total del pase del satélite. Por ejemplo, en satélites LEO (de baja órbita) que operaran en bandas de HF (15 metros - 10 metros, "modo K"), el Doppler es muy bajo y es del orden de 1-2 Hz/segundo o inferior.

03.2.- CÁLCULO DEL DESPLAZAMIENTO DOPPLER

donde c es la velocidad de la luz. Si Fo se expresa en Mhz, y Lo en metros, la fórmula anterior queda reducida a:

Dado que c es la velocidad a la que viaja la onda, si ahora suponemos que el emisor de la onda se mueve respecto a un observador fijo (o es el observador el que se mueve respecto al emisor de la onda), con una velocidad v, ahora la velocidad de movimiento del emisor de la onda, como puede ser un satélite, se añade o se sustrae a la velocidad de la luz c, según el sentido de movimiento del emisor, por lo que el observador medirá una longitud de onda que tendrá el siguiente valor:

Pero dado que la velocidad de propagación de una onda radioeléctrica en el vacío (y prácticamente en el aire) es la velocidad de la luz, ya que ésta es una constante universal y así está recogido por la teoría de la Relatividad, el observador recibirá dicha onda propagándose a la velocidad de la luz, por lo que la frecuencia de la onda recibida será:

Si consideramos que la velocidad del satélite es muy inferior a la velocidad de la luz (que realmente lo es) podemos hacer la aproximación

Si el satélite o emisor de la onda se mueve en la misma dirección que la onda (o el observador se mueve hacia la fuente de la onda), el espacio ocupado por una onda será menor, pues el extremo final de la onda se acerca al principio de ella a la velocidad del emisor, y por tanto la longitud de la onda se acorta, y la frecuencia de la señal aumenta. El efecto es que la velocidad del satélite se ha de restar de la velocidad de propagación de la onda, esto es, se tendrá entonces que:

mientras que si el satélite se aleja del observador, el efecto es el inverso, por lo que su velocidad se suma a la de propagación de la onda, por lo que:

y la longitud de onda aumente, y por tanto la frecuencia de la señal recibida por el observador disminuye.

La velocidad v considerada en realidad es la velocidad de movimiento relativo entre el satélite o emisor de las ondas y el observador (que también podría estar en movimiento). En el caso de los satélites, v no es la velocidad de movimiento orbital del satélite, sino la velocidad con que se aleja o acerca a la estación terrena: Si ésta estuviera situada en el centro de la Tierra y la órbita del satélite fuera perfectamente circular, el efecto Doppler sería nulo, ya que el satélite se mantendría siempre a la misma distancia de la estación terrena y la velocidad de movimiento del satélite en la dirección al observador sería nula.

Esto no pasa cuando el observador está sobre la superficie terrestre y el satélite no es geoestacionario: Cuando el satélite aparece sobre el horizonte, se acerca al observador terrestre, por lo que aumenta la frecuencia de la onda recibida. Y cuando el satélite comienza a caer sobre el horizonte, se está alejando del observador terrestre, por lo que disminuye la frecuencia de la onda recibida.

Y como se deduce de las anteriores fórmulas, el efecto Doppler es mayor cuanto mayor sea la velocidad v del satélite con respecto al observador, y también cuanto mayor sea la frecuencia de la onda.

Para satélites de baja órbita (LEO), como los empleados por los radioaficionados, la altura del satélite sobre la superficie terrestre es pequeña comparada con el radio terrestre, y un observador en la superficie terrestre, cuando ve aparecer un satélite en el horizonte (o ponerse bajo éste), su línea de visión al satélite tiene un ángulo bajo respecto a la trayectoria del satélite en ese momento, por lo que la velocidad con que ve en ese momento acercarse o alejarse el satelite es algo inferior a la velocidad v de desplazamiento del satélite en su órbita. Por ello, y a efectos prácticos, la fórmula aproximada descrita anteriormente:

muestra a efectos prácticos el límite máximo del desplazamiento de frecuencia por Doppler para un satélite considerado, valor que ocurrirá cuando el satélite esté justo en el horizonte, y su trayectoria pase sobre la vertical del observador.

Por ejemplo, para el caso de la Estación Espacial Internacional (ISS), que se desplaza a baja altura (unos 450 Km) a una velocidad de unos 7.777 m/s, y que transmite en la frecuencia de 145,8 MHz, el máximo desplazamiento de frecuencia que observará un radioaficionado terrestre será:

Por lo que las frecuencias de recepción de la ISS oscilará entre los siguientes valores:

145.800.000 Hz + 3.779 Hz = 145.803.779 Hz cuando aparece en el horizonte.
145.800.000 Hz – 3.779 Hz = 145.796.221 Hz cuando desaparece en el horizonte.

04.- LOS "MODOS" DE TRABAJO DE LOS SATÉLITES

El término "modo" de los satélites es uno de los que hacen parecer complicada esta área de la radioexperimentación (las SATCOM). En bandas de radioaficionados el modo es el tipo de emisión en el que trabajamos: SSB, FM, CW, etc. En satélite el "modo" significa las bandas que se usan para trabajar el satélite, esto es, qué banda usa el satélite para el "uplink" o enlace ascendente, y qué banda usa para el "downlink" o enlace descendente (recuérdese que un satélite de radioaficionado funciona normalmente como un repetidor de banda cruzada). El enlace uplink corresponde a la transmisión del radioaficionado hacia el satélite, mientras que el enlace downlink corresponde a la transmisión del satélite hacia Tierra.

Como se ha dicho anteriormente, las bandas uplink y downlink son normalmente bandas distintas, y según las bandas empleadas se tendrá uno u otro modo de trabajo satelital. Antiguamente los distintos modos satelitales se han definido con una única letra, que identifica cuál es la banda empleada para uplink y cuál para downlink, tal como se ve en la siguiente tabla:

Como se puede ver en la tabla, alguno de los antiguos modos satelitales empleaban las bandas de HF (modos A, K y T), fueron empleados por algunos de los primeros satélites de radioaficionado OSCAR y Radiosputnik. Estos modos fueron problemáticos, ya que las frecuencias de HF se veían afectadas por el comportamiento de la ionosfera (sus capas más altas) para las ondas cortas, en especial a hora diurnas y con alta actividad solar, y según el ángulo de incidencia de las ondas en la ionosfera, se podían dar reflexiones y atenuaciones de la señal bastante importantes. Por ello, los satélites posteriores comenzaron a utilizar modos que usaran sólo frecuencias de las bandas de VHF y UHF, muy poco afectadas por los efectos de la ionosfera terrestre (modos B, J y L principalmente).

Posteriormente, con la aparición de las comunicaciones digitales comenzaron a especificarse algunos modos con dos letras, añadiendo la letra A o la letra D para indicar si el modo es empleado para comunicaciones de naturaleza analógica o digital respectivamente. Así, el modo J podía ser en realidad modo JA o JD según la naturaleza de las transmisiones.

En otras ocasiones las dos letras informan de un modo de trabajo compuesto (típicamente, dos bandas de uplink y una de downlink en el mismo satélite), como p.ej, el modo KA. Esto significa, en este ejemplo, que se puede subir al satélite en las bandas de 15 metros o en 2 metros, y ambos bajan en 10 metros.

Actualmente, desde la década del 2000, se ha establecido una nueva designación más simplificada para los modos satelitales, consistente en indicar con sendas letras la banda de subida (uplink) y la banda de de bajada (downlink), separadas por una barra. Las letras identificadoras de cada banda son las siguientes:

Los modos de muchos satélites actuales son, según esta denominación, V/U (modo J en la denominación clásica) o U/V (modo B en la denominación clásica).

05.- EL TRABAJO CON LOS SATÉLITES DE RADIOAFICIONADO

En primer lugar el radioaficionado debe de saber qué tipo de actividad va a encontrar en los satélites de radioaficionado. De hecho hay satélites para todos los gustos. Muchos de los modos de operación que se usan en las bandas tradicionales de radioaficionados también están disponibles en los satélites: banda lateral (SSB), telegrafía (CW), teletipo (RTTY), televisión de barrido lento (SSTV), FM, y radiopaquete digital de diversos tipos.

En los satélites se hacen DX's tan buenos como en la banda de 20 metros, hay "pile-ups" y DXpediciones que trabajan en split. Hay diplomas, aunque actualmente no hay concursos.

Hay espacio para los que les gusta conversar y hacer nuevos amigos. También hay satélites que funcionan con modalidades digitales (radiopaquete, RTTY), y éstos se diferencian algo en su funcionamiento y modo de trabajo respecto a los satélites analógicos, que operan en fonía.

Para el experimentador y el constructor de equipos y antenas, éste es un mundo muy amplio. En pocas palabras: lo que hoy gusta de la radio casi seguro lo encuentra el radioaficionado en el trabajo por satélite.

Llegados a este punto, el radioaficionado interesado en trabajar con los satélites se planteará cómo puede trabajarlos.

Dependiendo de las características de los satélites será distinta la manera de trabajarlos. Para efectos didácticos podemos dividirlos en cuatro tipos de satélites:

A) SATÉLITES DE ÓRBITA BAJA PARA VOZ O ANALÓGICOS. LOS TRANSPONDEDORES.

Son los mas fáciles de trabajar y casi todos los sateliteros se inician con ellos. El sistema por el que operan es el de retransmitir entre 50 y 100 kHz de una banda de radio, en lugar de una sola frecuencia (como haría un repetidor terrestre) lo que recibe en un ancho de 50 o 100 kHz de otra banda, ya sea en CW o banda lateral. Pero también hay satélites que operan en fonía FM en una sola frecuencia, por lo que se comportan como estaciones repetidoras volantes.

Los equipos de radio se denominan "transponders" o "transpondedores lineales". El transponder es, pues, un repetidor de banda, no de canal (como son los repetidores terrestres), y traslada lo que recibe dentro de un segmento de una banda determinado, a otro segmento de igual tamaño en otra banda de frecuencias, reemitiéndolo hacia la Tierra.

Los transpondedores, al retransmitir en un segmento de una banda las señales que reciben en otro segmento de otra banda, permiten trabajar a través del satélite simultáneamente varias estaciones a la vez sin interferencia entre ellas (distribuidas a lo largo del segmento de frecuencias que acepta el transpondedor). El aficionado satelitero ha de tener en cuenta el efecto Doppler del satélite cuando trabaja con uno de ellos, ya que el segmento de frecuencias transmitido por el satélite lo recibirá desplazado de frecuencia de acuerdo con el efecto Doppler del satélite (que afecta tanto a la banda ascendente como a la banda descendente).

Normalmente, cuando se especifica el tamaño del segmento que opera un transponder, se refiere a un ancho de banda a 3 dB.

Entre los satélites de este tipo destacaron los satélites rusos RS-10/11 y RS-12/13 y el satélite japonés FUJI OSCAR 20. No se requiere de un equipo sofisticado para trabajarlos, quizá sólo un poco de paciencia para esperar su pase por el campo visual del radioaficionado, y que lo pueda excitar desde Tierra (empleando la potencia de transmisión y las antenas necesarias para ello).

Los transpondedores lineales pueden ser normales o invertidos. Para modulaciones de fonía en FM se suelen emplear los transpondedores lineales normales, donde hay una simple traslación de frecuencia de la banda de recepción del transpondedor a la banda de retransmisión hacia Tierra: Si se transmite en la parte alta de la banda de entrada al transpondedor, éste retransmitirá la señal correspondiente en la parte alta de la banda de retransmisión, y si se transmite en la parte baja, el transpondedor retransmitirá en la parte baja.

Pero en los transpondedores lineales invertidos esto es al revés: cuando la frecuencia de transmisión hacia el satélite está en la parte alta del segmento de recepción del transpondedor, este retransmitirá la señal recibida en la parte baja del segmento de retransmisión del transpondedor, por lo que la señal será escuchada en la parte baja del segmento de recepción del satélite.

En este tipo de transpondedor se emplean modulaciones SSB y CW, y ello supone en el caso de las modulaciones SSB una inversión de la modulación SSB: Si se transmite en LSB (Banda lateral inferior), los corresponsales deberán sintonizar la señal retransmitida por el satélite en USB (Banda lateral superior). En este tipo de transpondedores, como norma general se transmite siempre en LSB (uplink) y se recibe (downlink) en USB.

Los transpondedores lineales invertidos tienen la ventaja sobre los normales o no invertidos en que minimizan los efectos de los desplazamientos de frecuencia observados por el efecto Doppler. El Doppler afecta, en el caso de un transpondedor, tanto a la frecuencia de subida como a la de retransmisión, ya que ambos efectos se suman:

En un transpondedor lineal no invertido, se suman los efectos Doppler para la señal que recibe el satélite y la que transmite el satélite, por lo que si se trata de un satélite de VHF, por ejemplo, de baja órbita, el desplazamiento de frecuencia máximo estimado es del orden de 3 KHz, por lo que si desde Tierra se transmite en una frecuencia dada, el satélite la escuchará 3 KHz desplazada hacia arriba cuando el satélite aparece en el horizonte. Por tanto el transpondedor del satélite retransmitirá la señal escuchada en la frecuencia correspondiente de la otra banda a la frecuencia donde ha sido escuchada dicha señal. Si la banda de retransmisión hacia Tierra es la de UHF de 432 MHz, el Doppler máximo es de unos 10 KHz, lo que en definitiva hará que si el radioaficionado transmite su señal en una frecuencia dada de VHF, deberá buscar la retransmisión de su señal por el satélite 13 KHz por encima de la frecuencia nominal de retransmisión correspondiente a la frecuencia de VHF. Sólo cuando el satélite pase sobre su cabeza, que es cuando el Doppler es nulo, su transmisión la escuchará en UHF en la frecuencia nominal correspondiente a la frecuencia de VHF en la que se transmite hacia el satélite.

Por ejemplo, sea el caso de un transpondedor VHF/UHF, de manera que a la frecuencia de recepción de 145,900 MHz, la frecuencia retransmitida por el transpondedor es de 435,250 MHz. Si se transmite en 145,900 KHz en el momento en que el satélite aparece sobre el horizonte (el Doppler aumenta la frecuencia), el transpondedor escuchará la señal en 145,903 KHz, y la retransmitirá en 435,253 KHz. Para los escuchas en Tierra, por el efecto Doppler, la señal será escuchada en 435,263 KHz. Por tanto hay un Doppler total de +13 KHz. Y cuando el satélite se ponga sobre el horizonte (el Doppler disminuye la frecuencia), el Doppler total será de -13 KHz, por lo que durante todo el pase del satélite la frecuencia de recepción del satélite se moverá dentro de un margen de 26 KHz.

Sin embargo, en el caso de un transpondedor lineal invertido, aunque los efectos Doppler tanto para las señales que recibe el transpondedor como para las que retransmite hacia Tierra son los mismos que para el caso anterior, pero como hay una inversión de banda de frecuencias, los efectos Doppler tienden a compensarse.

Ejemplo: Si el transpondedor anterior fuera invertido, al transmitir señales en 145,900 KHz hacia el satélite, éste las escuchará en 145,903 KHz como es de esperar, pero el tranpondedor la transmitirá en 435,247 KHz. En Tierra será escuchada 10 KHz más alta, como es de esperar, esto es, en 435,257 KHz. El Doppler total es ahora de 7 KHz, y no de 13 KHz, como en el caso del transpondedor no invertido. Y cuando el satélite se ponga en el horizonte, la señal de 145,900 KHz será escuchada por el satélite en 145,897 KHz, y retransmitida en 435,253 KHz, y escuchada en Tierra en 435,243 KHz, lo que hace un Doppler total de -7 KHz. Durante todo el pase del satélite, la frecuencia de recepción del satélite se moverá ahora en un margen máximo de 14 KHz (y no de 26 KHz, como en el caso anterior).

B) SATÉLITES DE ÓRBITA BAJA DIGITALES.

Son satélites de órbita circular que operan principalmente radiopaquete digital en sus distintas modalidades. Son el equivalentes a las BBS's de radiopaquete, solo que situadas en el espacio, y en movimiento. Actualmente el radiopaquete digital ha decaído mucho, y se suele emplear para transmisiones de APRS.

Ejemplos de satélites tradicionales de este tipo, conocidos como PACSATs, son el UO-14, AMSAT OSCAR 16, el DOVE OSCAR 17, el Webersat o WO-18 y el satélite argentino LUSAT o LO-19.

Los satélites UO-22 y KITSAT OSCAR 23 también son BBS voladores pero trabajan a 9600 bps y tienen entre sus curiosidades cámaras que toman fotografías de la Tierra y las retransmiten vía packet.

C) SATÉLITES DE ÓRBITA ELÍPTICA.

Son como ya dijimos en donde se llevan a cabo las comunicaciones intercontinentales (debido a su apogeo un tanto alejado de la Tierra, que dan lugar a un área de cobertura elevada) y algunos modos como SSTV y RTTY, así como otros tipos de experimentos propios del mundo de los satélites.

Entre ellos destacan el OSCAR 10 y el OSCAR 13. El segundo a fecha de hoy en día ya ha cumplido su ciclo de vida y no está operativo desde 1997, y el primero ya no estaba operativo en 2002.

Una nueva generación de satélites de este tipo siguieron a estos veteranos satélites de radioaficionadono, son los denominados satélites de FASE 3-D.

D) SATÉLITES TRIPULADOS.

Por último las naves espaciales: la antigua MIR rusa, las antiguas "Space Shuttle" o "lanzaderas espaciales" norteamericanas (STS), o la ISS (Estación espacial internacional). Estas naves espaciales están equipadas con equipos de la banda de dos metros, y los astronautas los usan en sus ratos libres para hacer contactos con radioaficionados en la Tierra, tanto en voz como en packet. La estación rusa MIR, actualmente desaparecida, era relativamente fácil de trabajar en radiopaquete digital dado que sus cosmonautas permanecían en el espacio largos periodos de tiempo. La estación MIR finalizó su ciclo de vida operativa el 2001, siendo destruida y hundida en el océano Pacífico, pasando toda la actividad espacial a la ISS. En cuanto a las lanzaderas espaciales norteamericanas (STS), cesaron su actividad en 2012.

Actualmente además de los conocimientos y entrenamientos de astronáutica y de los conocimientos especiíficos necesarios para desarrollar sus misiones, se exige a los astronautas que viajen a la ISS tener nociones de radioafición y de manejo de estaciones de radioaficionado para poder comunicarse con la Tierra.

06.- EQUIPAMIENTO NECESARIO PARA TRABAJAR CON SATÉLITES

También hay que considerar qué se requiere para trabajar un satélite. Contestar a esta pregunta es siempre difícil, y en todo caso se pueden aconsejar unos mínimos necesarios para que, con un poco de paciencia y tenacidad, se pueda trabajar algún satélite. Lógicamente dependerá del tipo de satélite elegido, de las frecuencias que utilice, de la distancia del satélite a la Tierra (que requiere mayor o menor potencia en emisión, y el uso de preamplificadores o no para recepción), etc...

Puede observarse que por regla general, hacen falta dos equipos de radio de distintas bandas de frecuencias, ya que los transponders de los satélites reciben en una banda de frecuencias, y transmiten en otra banda de frecuencias, ambas dentro de las asignadas a los radioaficionados. Los segmentos empleados en estas bandas de radioaficionados son los que están recomendados para trabajo por satélite (ver en #A01. También pueden usarse equipos transceptores bibandas, capaces de transmitir en una banda de frecuencias y recibir en otra, siempre que las frecuencias de uplink y downlink de los satélites que se desee trabajar sean cubiertas por el equipo bibanda.

No obstante, trabajar con dos equipos monobanda separados da la ventaja de que cuando transmitamos hacia el satélite, podemos simultáneamente escuchar en el otro equipo la salida del satélite y por tanto podemos escuchar si éste retransmite nuestra señal y en qué condiciones. Y análogamente, se requerirá dos antenas distintas, una para cada banda de frecuencias (uplink y downlink), antenas que pueden instalarse por separado, o pueden estar montadas en un mismo soporte o formando un conjunto único (una antena bibanda).

Los satélites de baja órbita pueden trabajarse sin necesidad de requerimientos especiales de potencia de transmisión ni de preamplificación en recepción, y pueden trabajarse con antenas omnidireccionales. Dado que el paso del satélite será mejor cuando éste pasa sobre la vertical del radioaficionado, es mejor que el radioaficionado satelitero se dote de una antena omnidireccional de polarización horizontal, ya que ésta mira también hacia el cielo. Una antena omnidireccional vertical puede usarse también, pero sólo sera efectiva cuando el satélite aparezca o caiga sobre el horizonte del observador, ya que no es efectiva cuando el satélite está en posiciones muy elevadas respecto al observador (que es precisamente cuando mejor se puede trabajar el satélite, por su mayor proximidad al observador). Una antena sencilla y fácil de construir para este trabajo es la denominada "antena Turnstyle", que consta de dos dipolos horizontales adecuadamente enfasados y dispuestos en cruz, ya que es omnidireccional y permite la recepción desde ángulos verticales elevados. También pueden servir antenas verticales de 3/4 de onda, ya que el diagrama de radiación de estas antenas muestran importantes lóbulos de radiación hacia ángulos elevados (razón por la que casi no se usan en comunicaciones terrestres).

La antena a emplear ciertamente ha de ser omnidireccional, aunque lo mejor es que sea algo más efectiva hacia ángulos bajos que hacia ángulos muy elevados, y ello tiene su razón de ser: Para aprovechar completamente el paso de un satélite, éste debería empezar a escucharse desde que emerge sobre el horizonte local hasta que se pone bajo el horizonte de nuevo. Sobre la vertical la señal del satélite es máxima, corresponde cuando el satélite está más próxima al observador, pero a ángulos menores el satélite se encuentra a mayor distancia y por tanto las señales recorren mayor distancia en espacio libre y tienen una mayor atenuación. Para satélites LEO (de baja órbita) la atenuación promedio de las señales es de unos 6 dB a ángulos de elevación de 30 grados sobre el horizonte (comparando con las señales recibidas en el caso de elevación vertical), y de unos 6 dB adicionales más (10-12 dB en total) cuando está sobre el horizonte. Y por otro lado, que un satélite pase sobre la vertical o a altos ángulos de elevación sobre la ubicación del aficionado es más bien poco frecuente.

Por otro lado, está el problema de la polarización de la señal recibida. Los satélites mientras se mueven en el espacio también tienen un pequeño movimiento de giro sobre sí mismo para estabilizarse en el espacio. El giro del satélite se realiza según el denominado "eje Z", eje del satélite que está dirigido permanente a la Tierra. Y aunque el giro sobre el eje Z suele ser bastante estable (gracias al campo magnético terrestre), siempre tiene unas ciertas variaciones periódicas.

Debido a este giro de estabilización del satélite, y según como esté diseñado el satélite, la orientación de la antena (que también apunta a la Tierra, según el eje Z), y por tanto su polarización respecto a tierra, irá variando cícilicamente para un observador en tierra. Sólo los satélites geoestacionarios y de telecomunicaciones están diseñados para mantener la antena estable respecto a tierra durante la rotación del satélite. El radioaficionado satelitero ha de preveer que la señal del satélite irá cambiando de polarización a lo largo de su paso, y por tanto es habitual que, usando antenas omnidireccionales de polarización horizontal (respecto a tierra, tal como se ha explicado anteriormente), éstas sean construidas de manera que respondan bien a los cambios de polarización de la señal del satélite en el plano horizontal a lo largo de su paso.

Desde tierra, y en el plano horizontal, se percibirá que la polarización de la señal del satélite va girando cíclicamente. Se dice entonces que la señal del satélite presenta polarización circular, y ésta será de polarización horizontal circular derecha o polarización horizontal circular izquierda si la polaridad de la señal recibida rota en el sentido de las agujas del reloj o en sentido contrario, respectivamente. Muchos satélites son recibidos con polaridad horizontal circular derecha.

Además, cuando las señales electromagnéticas atraviesan la atmósfera, ésta tiene el capricho de variar la polarización de la onda de forma aleatoria, es lo que se denomina Rotación de Faraday. Este efecto puede hacer que la polarización circular del satélite se modifique deformándose algo (se habla entonces de polarización elíptica). Todo ello complica el trabajo con los satélites de radioaficionado, sobre todo si se usan antenas de polarización lineal, por lo que es mejor utilizar antenas que puedan operar con polarizaciones circulares.

Una antena de dipolos horizontales en cruz o en aspa convenientemente enfasados, como la ya citada antena Turnstyle, permite recibir bien el satélite respondiendo bien al giro de la polarización de la señal del satélite, es una antena omnidireccional de polarización circular. El desfase de los dipolos cruzados ha de realizarse adecuadamente al tipo de polarización circular esperada (derecha o izquierda) para que la antena sea lo más efectiva posible. Para ello, en una antena de dipolos en cruz (cruzados perpendicularmente, esto es, a 90 grados), uno de los dos dipolos ha de estar alimentado respecto al otro con un desfase de un cuarto de onda (mediante un tramo de cable de antena de cuarto de onda eléctrico que los conecte entre sí), que corresponde a una variación de 90 grados en la fase de la onda. Así, en transmisión, cuando la onda llega al primer dipolo, éste radía la señal con la polarización correspondiente a la orientación del dipolo. Pero la misma señal avanza por el tramo de cable de antena hacia el segundo dipolo, perpendicular al primero, y cuando lo alcanza, un cuarto de periodo de onda después, es irradiada por éste con la polarización girada 90 grados respecto al primer dipolo. En conjunto, la antena radía una onda cuya polarización gira circularmente (respecto al plano de los dipolos). La polarización será circular a la derecha o a la izquierda, dependiendo de cómo queden interconectados (a través del trozo de cable de antena) los dos radiales del segundo dipolo a los del primer dipolo.

La antena Turnstyle o de dipolos cruzados es un ejemplo de antena de polarización circular apta para trabajar con satélites. Otras antenas aptas de polarización circula serían las yagui dobles a 90 grados, las cuadrifilares y las helicoidales o antenas Helix.

La operación con satélites de baja órbita (satélites LEO) no suele requerir elevadas potencias de transmisión y alta sensibilidad de recepción, como puede ser necesario para satélites que se mueven a distancias mucho mayores. Incluso, disponiendo de una buena antena para satélites (dipolos en cruz, etc...), los satélites que operan en VHF/UHF (en los modos B, J típicamente, o V/U, U/V) se pueden llegar a trabajar sin mucho problema incluso con walky-talkies que sean bibandas.

Incluso, para trabajar satélites de baja órbita (LEO) con walky-talkies, se pueden emplear antenas directivas de tipo Yagui de dos o tres elementos, ligeras (construidas en aluminio), y que sean manejables con la mano (tomándolas desde el extremo del boom de la antena), es decir, "antenas directivas de mano", que el radioaficionado satelitero puede manejar con una mano (buscar el satélite, polarizar adecuadamente la antena en cada momento, etc...), mientras con la otra mano maneja el walky-talkie o alguna libreta de anotaciones o grabadora digital para registrar los contactos efectuados.

Estas antenas directivas de mano suelen ser antenas bibanda, esto es, son dos antenas directivas (una para la banda uplink y la otra para la banda downlink) montadas en el mismo soporte, y la operación se realiza con walky-talkies bibandas. Un ejemplo es la conocida antena Arrow, constituida por dos antenas yagui montadas sobre un mismo boom o travesaño, una de tres elementos para la banda de VHF y otra de 7 elementos para la banda de UHF. Los elementos de la parte de VHF (más largos y más espaciados entre sí) están dispuestos a lo largo del boom perpendicularmente a los elementos de la parte de UHF (más cortos y con menor espaciamiento entre ellos), es una antena bibanda de elementos cruzados.

Cuando se emplea un equipo bibanda para trabajar los satélites, se hace necesario en el sistema de antenas (sea de dos antenas individuales o una antena bibanda) un tercer elemento en la instalación, el denominado duplexor, que es circuito que permite conectar y acoplar correctamente las dos antenas a una única bajada de cable coaxial, la que se lleva al equipo bibanda (el cual normalmente sólo está equipado con una única toma de antena). El duplexor básicamente está constituido por dos filtros pasobanda (o uno paso-alto y otro paso-bajo), uno para la banda uplink y el otro para la banda downlink, bien diseñados para que presente las impedancias de carga correctas tanto hacia el equipo de radio (en ambas bandas) como a cada antena (para mantener la ROE baja), y presente las mínimas pérdidas a las señales que circulan entre cada antena y la toma común para el cable de bajada (algo que es importante en recepción).

También se recomienda usar cable coaxial de antena de calidad, que tenga muy bajas pérdidas, ya que tiradas un poco largas entre el transceptor y la antena pueden debilitar bastante las señales recibidas en las bandas de 70 cm y más altas, así como reducir notablemente la potencia transmitida hacia el satélite, y esto puede tener consecuencias muy negativas cuando el satélite no pasa por ángulos elevados (que es cuando llega con más señal).

Sin embargo para satélites que se mueven a distancias mucho mayores, como pueden ser los de órbita elíptica (como el antiguo AO-13), sí van a requerir una mayor potencia de transmisión (el satélite está mucho más alejado), preamplificación en recepción (sus señales, por el mismo motivo, llegan muy debilitadas), y el uso de antenas directivas yagi, que mejoren el rendimiento en transmisión y recepción. Pero el uso de antenas directivas conlleva el problema de tener que apuntar al satélite en todo momento, y teniendo en cuenta que éste se mueve en el espacio (que, aunque lentamente, obliga a corregir la dirección de apuntamiento de la antena continuamente).

Esto complica el sistema de apuntamiento de la antena directiva, ya que mientras en la operación terrestre la antena es apuntada sobre el horizonte, y sólo se requiere un rotor para girarla en sentido horizontal, cuando se trabaja con satélites, la antena debe de apuntar tanto en sentido horizontal como en sentido vertical, ya que el satélite puede estar en cualquier posición del firmamento. Por tanto el sistema de apuntamiento de la antena se complica, pues hay que añadir un rotor de inclinación para poder apuntar a objetos que no están sobre el horizonte, sino sobre ángulos más elevados. Por tanto, el sistema de orientación y apuntamiento de la antena directiva consta de dos rotores:

Esto conlleva otro problema adicional, que es el de saber con precisión hacia qué punto del firmamento se encuentra en cada momento el satélite que se desea trabajar, para así orientar adecuadamente las antenas. Por suerte, el radioaficionado satelitero cuenta con varias fuentes de información de donde puede obtener los datos orbitales de los distintos satélites de radioaficionados, y de programas para ordenador que le calcula la posición en el firmamento del satélite desde su perspectiva óptica, proporcionándole los datos de azimut y elevación para el apuntamiento de sus antenas. Por ello se hace casi imprescindible disponer de un ordenador y de un programa de éstos. Hay incluso programas que además pueden manejar los rotores de la antena a través de un interface conectado a uno de los puertos del ordenador, de manera que a la vez que el programa calcula en tiempo real el azimut y la elevación del satélite que se desea trabajar, estos datos los usa para orientar la antena a través del interface, por lo que el radioaficionado satelitero puede olvidarse de controlar la orientación de la antena: el ordenador lo hace por él.

Estos programas permiten además el "tracking" o seguimiento de satélite, esto es, permiten la introducción de los datos orbitales de los satélites (los denominados "datos keplerianos"), con lo que permiten saber a cada momento la posición de cada satélite sobre la superficie terrestre, y por tanto si hay alguno disponible a cada momento en el campo visual del radioaficionado, dando incluso los datos de apuntamiento de la antena para el satélite.

La elevación óptima para trabajar un satélite es la elevación vertical, esto es, hacia los 90 grados, pero ello sólo se dará cuando el satélite pasa exactamente sobre el observador. Pero esto no quiere decir que con otras elevaciones no se pueda trabajar el satélite. Prácticamente cualquier elevación superior a 2 ó 3 grados es suficiente si el horizonte está formado por montañas lejanas o montes cercanos pero no muy altos: El satélite ha de estar necesariamente dentro del campo de visión de las antenas para poder ser trabajado.

En cuanto al equipo receptor, si el satélite se mueve a distancias grandes, además del uso de antenas directivas suele ser necesario el uso de un buen preamplificador de señal para la banda de frecuencias donde el satélite transmite (canal descendente). Es importante tener en cuenta que debido a lo débil que puede llegar la señal del satélite (pues trabajan con transmisores de poca potencia), es muy aconsejable que el preamplificador sea de baja "figura de ruido" ("Noise figure"), esto es, que genere un nivel de ruido muy bajo. Esto es muy deseable, más que una mayor ganancia del preamplificador (siempre deseable). Los equipos electrónicos siempre generan un cierto nivel de ruido eléctrico (una especie de "soplido" de fondo), que se suma a la señal que amplifican, y por ello si estamos amplificando muy débiles señales de radio, es mejor que el preamplificador de antena utilizado tenga un poco menos de ganancia si tiene una mejor figura de ruido. En ambientes técnicos se dice a la hora de ajustar un preamplificador de cualquier tipo que "Ajustar bien un preamplificador no significa buscar la máxima ganancia, sino bajar el ruido lo más posible".

Y por supuesto, hay que ubicar el preamplificador en la base de la antena (o lo más cerca posible a ella), ya que el propio cable de bajada de la antena al equipo de radio atenúa en mayor o menor grado la señal (la debilita más), dependiendo de la calidad del cable, de la frecuencia de trabajo y de la longitud del cable de bajada, por lo que empeora la relacción de calidad señal/ruido que recibe el equipo receptor conectado al otro extremo del cable de bajada. Es, pues, muy importante elegir el tipo de cable coaxial para la bajada de antena, eligiendo alguno que presente la menor atenuación posible a las frecuencias de operación satelitales. Además los cables de bajada siempre introducen un cierto nivel de ruido.

En estos casos, típicamente es aconsejable construir los preamplificadores con transistores de tipo GaAS-FET (FETs de arseniuro de galio), ya que tienen una mejor figura de ruido que los transistores bipolares convencionales.

Todo esto es válido en bandas de VHF, UHF y superiores, donde suelen trabajar los satélites de aficionado, y que por otro lado son bastante "limpias" de ruido (a diferencia de las bandas de HF, comparativamente muy ruidosas).

Una cosa a tener en cuenta es el efecto Doppler. Para los satélites LEO este efecto es poco apreciable en bandas de 2 metros en fonía FM, es del orden de 10 Khz en la banda de 70 cm (432 Mhz), y mucho más elevado en bandas superiores. El aficionado satelitero deberá ir resintonizando el transmisor y/o el receptor conforme se vaya desplazando el satélite en su campo visual para compensar las variaciones de frecuencias debidas al efecto Doppler (más alto cuando está sobre el horizonte, y más bajo cuando está a altos ángulos de elevación). Una recomendación es que si se dispone de un equipo bibanda con memorias apto para operar en las frecuencias de uplink y downlink de un satélite, es que use varias memorias sucesivas del equipo para memorizar las frecuencias de uplink y downlink del satélite para distintos valores del Doppler que se observa con dicho satélite. Esto es muy apto para operar en los modos B y J (o V/U, U/V ; 2 metros - 70 cm) con modulación de frecuencia (FM), ya que la resintonización de transmisor y receptor se consigue simplemente cambiando de memoria en el transceptor. Sin embargo no es válido para modulaciones de CW y banda lateral, pues éstas necesitan una sintonía más precisa de los equipos. Los satélites OSCAR-14 (UO-14) y OSCAR-27 (AO-27) son muy aptos para este modo de operar (son satélites LEO que permiten la operación en FM en 144/432 Mhz).

Ejemplo de programación de memorias para el AO-27 (actualmente ya fuera de servicio):

07.- LA POTENCIA NECESARIA PARA TRABAJAR LOS SATÉLITES. LA TELEMETRÍA

El trabajo con satélites no requiere de grandes potencias de transmisión, sobre todo los de órbita baja. Se recomienda siempre operar con la mínima potencia de transmisión necesaria para alcanzar el satélite con seguridad. Por el contrario, muchos de los modos analógicos se bloquean o bajan su potencia de "downlink" como aviso de que se están protegiendo contra un exceso de potencia entrante. Si se tiene antenas direccionales, una potencia unos 100 vatios está en el límite máximo de lo decente. Con satélites LEO (de baja órbita), incluso potencias de muy pocos vatios es más que suficiente.

Como sabemos, el modo de operación de un satélite de modos analógicos es mediante el uso de transpondedores de banda ancha, que retransmiten lo que reciben dentro de una banda de frecuencias (en uplink) en otra banda de frecuencias (en downlink) y el modo de trabajo más habitual es la SSB.

El margen de frecuencias de entrada para un transpondedor se suele especificar para un ancho de banda de 3 dB. Dado que la potencia de emisión del transpondedor está limitada, ya que es alimentado con paneles fotosolares (apoyados por algunas baterías) ésta ha de repartirse entre todos los usuarios que estén entrando en un momento dado por el enlace ascendente del transpondedor.

Dado que los transpondedores son de funcionamiento lineal, y han de repartir su potencia de salida entre todas las señales que reemite hacia la Tierra, el nivel de señal reemitido a la salida será proporcional al nivel con que llega la señal correspondiente a la entrada. Un nivel alto de ésta última dará lugar a un uso de mayor potencia de salida para la correspondiente señal reemitida, pudiendo provocar modulaciones cruzadas por restar potencia a los demás usuarios y por llegar al límite de potencia del transpondedor. Por tanto, no se ha de llegar al satélite con una señal excesiva, ya que el transpondedor tendería a usar la mayor parte de su potencia de emisión para retransmitir la señal entrante hacia la Tierra por la banda descendente. Ello va en detrimento de los demás usuarios, y puede originar un bloqueo del satélite, o la disminución de la potencia de las señales transmitidas en el enlace descendente. Un circuito de control automático de transmisión en el transpondedor del satélite ajusta la potencia de transmisión en función de la potencia de las señales entrantes.

Como dato adicional, los satélites de aficionado trabajan con potencias de salida más bien bajas, de unos pocos vatios (máximo 25 watios en los de baja órbita), debido a las limitaciones de suministro de energía que tienen los paneles solares que alimentan los distintos equipos del satélite. Esta potencia puede aumentar en apariencia por el uso de las antenas transmisoras del satélite de carácter directivo, que estarán enfocadas hacia la Tierra (para no perder energía radiada hacia otras direcciones del espacio).

Normalmente los satélites dotados de estas formas de trabajo emiten unas señales de telemetría y/o señales de baliza, que sirven a los radioaficionados para sintonizar bien el satélite con sus antenas directivas, y sobre todo, para establecer el nivel de emisión hacia el satélite en uplink:

Se ajusta la potencia de emisión hacia el satélite mediante una transmisión en CW, de manera que el retorno de la señal en la frecuencia correspondiente del enlace descendente sea recibida con un nivel inferior al que se recibe la señal de telemetría: Ello garantiza que no se provocarán problemas en el transpondedor al poner en juego la potencia justa en el enlace ascendente.

Las balizas telemétricas pueden estar funcionando simultáneamente con el resto del transpondedor, o puede no ser así (existiendo conmutación modo baliza/ modo transpondedor), dependiendo del satélite. La potencia de emisión de las balizas telemétricas es como máximo de 1 o 2 watios.

Las señales telemétricas se suelen usar para enviar informaciones del satélite, tales como la temperatura, estado de las baterías, etc...

Debe recordarse que las frecuencias tanto de recepción como de las balizas del satélite sufren desplazamientos debidos al efecto Doppler. Lo que se suele hacer es fijar la frecuencia de recepción y corregir la frecuencia de emisión. El efecto Doppler es notable en las bandas mas altas (SHF).

Dado que las frecuencias de las balizas están bien definidas para cada satélite, el escuchar una baliza algo desplazada de frecuencia informa al radioaficionado satelitero del valor del efecto Doppler existente, y ello le puede ser útil para recalcular su frecuencia de transmisión en el enlace ascendente para que, por efecto Doppler, el satélite reciba su señal en la frecuencia de entrada correcta.

En los satélites que operan en modos digitales (Radiopaquete, APRS, RTTY..) no es usual el uso de señales de telemetría, ya que suelen trabajar en unas pocas frecuencias (una o dos) y no usan por tanto transpondedores de banda ancha. Las propias señales digitales que el satélite envía en el canal descendente pueden servir como señal de baliza (a efectos de sintonizar el satélite), y llevar información técnica referida al satélite.

08.- EL SEGUIMIENTO DE LOS SATÉLITES

Un radioaficionado que desee trabajar con satélites, y disponga de los equipos necesarios, se encontrará con un problema, ya mencionado anteriormente: conocer cuándo pasará un satélite por su zona de observación, y por dónde. Es decir, ha de conocer datos de las órbitas del satélite. Estos datos son esenciales sobre todo si trabaja con antenas directivas.

La predicción de las órbitas satelitales se hace por lo general con ayuda de un ordenador personal, utilizando algún programa de predicción de órbitas. Son los programas de "Tracking" satelital.

Estos programas no sólo indican de modo gráfico cuándo el satélite pasará por la zona donde está el aficionado satelitero, sino que dan otros datos importantes como la elevación o altitud del satélite sobre el horizonte y su azimut u orientación respecto a los cuatro puntos cardinales, todo ello en tiempo real. Incluso algunos programas se complementan con el uso de un interface que es conectado al ordenador y al sistema de control de la antena, permitiendo que los datos de azimut y elevación sean empleados para controlar automáticamente la posición de la antena, con lo cual es el propio programa el que se encarga de orientar automáticamente la antena a cada momento, y no el radioaficionado.

Muchos de estos programas de tracking ofrecen en modo gráfico un mapamundi donde van dibujando por dónde está pasando el satélite seleccionado en tiempo real (en ese momento sobre qué punto de la superficie terrestre está la vertical al satélite), puede indicar incluso cuál es la cobertura del satélite en ese momento, e incluso muestran la trayectoria del satélite sobre la superficie terrestre a lo largo de la órbita actual (lo que permite conocer de antemano si el área de cobertura del satélite va a pasar o no por nuestra ubicación geográfica y cuándo). También algunos programas permiten ver la evolución del satélite en tiempo acelerado, lo que es útil para saber cuándo va a pasar el satélite deseado por alguna zona de cobertura donde está el radioaficionado, aunque sea en alguna órbita posterior y no en la actual. Incluso, los programas más modernos tienen la capacidad de conectarse a Internet automáticamente (o bajo petición del usuario) para buscar y traerse las listas de elementos keplerianos más actuales en algun sitio web dedicado a ello (como en la web de la NASA o de AMSAT), y así actualizar su base de datos de elementos keplerianos.

También existen en algunas webs de Internet programas en línea de cálculo de paso de satélites sobre la ubicación que indique el usuario: Basta introducir sus coordenadas geográficas o su ubicación Locátor, y como respuesta se obtendrá toda la información necesaria sobre los pases de satélites sobre la ubicación del usuario. Algunas de estas utilidades en línea están disponibles en las webs de AMSAT y de Heavens-above

Programa de seguimiento de satélites Predict, que opera bajo DOS

Programa de seguimiento de satélites Predict, que opera bajo el viejo sistema operativo DOS. Funciona con una sencilla presentación en pantalla en modo consola (típico de muchos programas para el sistema operativo DOS). El programa funciona con la lista de los datos keplerianos satelitales que el usuario ha de suministrar periódicamente.

Interface visual de un programa de seguimiento que opera bajo Windows (software Orbitron)

Parte del interface visual del programa de seguimiento satelital Orbitron, programa que funciona bajo sistema operativo Windows. Como se puede ver, hay numerosos satélites ubicados sobre el mapamundi (indicando sobre la vertical de qué punto de la superficie terrestre están), pero se ha seleccionado uno de ellos para el seguimiento de su órbita actual, indicando su posición actual, su área de cobertura estimada (delimitada por la línea verde). También se indica qué zonas de la superficie terrestre están en el día y la noche (delimitada por la línea de trazos, denominada terminator) y la posición del Sol (amarillo). La zona de cobertura del satélite tiene una forma un poco extraña, pero en realidad es circular sobre la superficie esférica terrestre, y se ve así como resultado de la representación plana empleada para representar el mapa del mundo. Lo mismo ocurre con las órbitas del satélite y del terminator, las cuales son circulares sobre la superficie esférica terrestre. El mapa se actualiza periódicamente, y funciona con los elementos keplerianos suministrados por el usuario o descargados de Internet.

Utilidad Online de la NASA de seguimiento de la ISS

Utilidad online de la NASA que muestra en tiempo real la posición de la Estación Espacial Internacional (ISS) y el área de cobertura de ésta (delimitada por la línea roja). La imagen es una captura de pantalla del sitio web de la NASA donde está esta utilidad. La ventana central muestra normalmente un mapamundi con la posición de la ISS, pero aquí se ha hecho un "zoom" de la zona sobre la que está la ISS.

08.1.- LOS ELEMENTOS KEPLERIANOS

Pero para que los programas de seguimiento de satélites sean realmente operativos, es necesario dotarlos de una serie de datos referidos a cada satélite, datos conocidos como "elementos keplerianos" (abreviados "KEPS"), y que describen parámetros del movimiento orbital del satélite, esto es, definen los datos de la órbitas del satélite y permiten calcular o predecir su ubicación en el espacio en cualquier momento. Sin estos datos, o si son erróneos, el programa no funcionará, o no dará resultados correctos de azimut y elevación del satélite, respectivamente.

Debido a las condiciones predecibles del movimiento de un satélite en el espacio (fuera de la atmósfera terrestre), los programas de tracking satelital pueden calcular la posición del satélite en cualquier momento. Los cálculos se realizan a partir de los elementos keplerianos o parámetros orbitales que están especificados en una fecha y hora dada denominada "Epoch" (que es otro elemento kepleriano). Entre los parámetros orbitales o elementos keplerianos están la inclinación orbital, la excentricidad de la órbita, el argumento del perigeo, la "mean motion" (revoluciones orbitales por día), etc..., entre otros.

Pero, para mantener una alta fiabilidad en la predicción de la posición de los satélites, se han de actualizar periódicamente los elementos keplerianos de los satélites. Diversos tipos de perturbaciones hacen que los parámetros orbitales de un satélite varíen ligeramente con el tiempo, por lo que los elementos keplerianos del satélite se deberán de actualizar de tanto en tanto.

Un ejemplo de perturbación viene dada por la presencia de moléculas de aire de la alta atmósfera, que aunque a alturas correspondientes a las órbitas LEO la atmósfera es muy tenue o casi inexistente, las pocas moléculas presentes contribuyen a la larga a frenar el satélite (tanto más cuanto más baja sea la órbita), modificando muy levemente con el tiempo los parámetros orbitales del satélite. En general, para satélites de muy bajas órbitas (hasta 500 km de altura) los elemetnos keplerianos deben ser actualizados cada pocos días. Para órbitas más altas, se pueden actualizar cada pocas semanas (normalmente tienen una vigencia de unos 3 meses, pasados los cuales se recomienda volver a actualizar los datos keplerianos de los satélites que interesen). En el caso de objetos espaciales tripulados tales como la estación Espacial Internacional (ISS), se han de actualizar con frecuencia, ya que pueden hacer maniobras en el espacio que cambien apreciablemente sus parámetros orbitales.

Por suerte, los elementos keplerianos actualizados de los satélites se pueden encontrar en diversos sitios, lo que permite actualizar periódicamente los que disponemos para los satélites que maneja el programa utilizado, o añadir nuevos satélites al programa (caso de algún satélite lanzado recientemente, etc).

Estos datos solían circular en boletines de Radiopaquete digital (los dirigidos a "AMSAT", "KEPS" o similares), en las antiguas BBS's de radioaficionados, se publican en revistas de radioaficionados, y se pueden encontrar en Internet en las páginas de organismos como la NASA o AMSAT, o la ARRL norteamericana (Asociación nacional de radioaficionados norteamericanos).

La NASA es la conocida agencia espacial norteamericana (National Aeronautics and Space Corporation), tiene catalogados un número alto de satélites de todo tipo, y es una buena fuente de consuta de los elementos keplerianos de muchos satélites (no necesariamente de radioaficionados). Pueden buscarse estos datos en las páginas de Internet de la NASA que hagan referencia a los temas "Satellite Situation report" o "NASA Prediction Bulletin". Tiene dedicada la siguiente página de Internet para los datos keplerianos de un gran número de satélites y objetos en órbita terrestre:

AMSAT es la "AMateur SATellite Corporation", organización no lucrativa de radioaficionados que tiene el proyecto de construir una red de comunicación de bajo coste y alta tecnología con satélites experimentales. Está fundada con donaciones, y sus direcciones son:

AMSAT difunde periódicamente una revista, la "The AMSAT Journal", y en su página web se puede encontrar todo tipo de software para la operación de satélites, actualizaciones de datos keplerianos y más cosas.

Los datos keplerianos actualizados de los satélites de radioaficionado se pueden conseguir en diversos sitios, y aunque no varían mucho con el tiempo, deben ser actualizados periódicamente si se quieren usar en programas de tracking satelital. Una dirección de Internet donde se pueden buscar los datos keplerianos actualizados de los satélites de aficionado y meteorológicos es la siguiente, de la AMSAT:

Como veremos, existen dos formatos con que se entregan los elementos keplerianos de los satélites:

Normalmente, la mayoría de los programas de seguimiento de satélites aceptan los datos de los satélites (nuevos o para actualización) en cualquiera de ambos formatos. Los datos introducidos han de ser lo más exactos posible para que los datos obtenidos de azimut y elevación sean correctos, y por ello es típico que se den con muchos decimales.

Los elementos Keplerianos se denominan con este nombre en honor del gran astrónomo alemán Johannes Kepler (1571-1630), que fue el primero en enunciar las leyes fundamentales que rigen el movimiento de unos cuerpos alrededor de otros (los planetas alrededor del Sol, los satélites alrededor de los planetas, ....), y que siguen siendo válidas para los satélites artificiales que giran alrededor de la Tierra.

Se necesitan 7 elementos keplerianos para definir la órbita de un satélite. Son 7 números que definen una elipse (la órbita del satélite), la orientan con respecto a la Tierra, y ubican al satélite en la elipse en un momento determinado.

En el modelo Kepleriano las órbitas satelitales son modelos de forma y orientacion constantes, pero en la realidad las cosas son un poco más complejas que en el modelo Kepleriano, por lo que los programas de seguimiento que calculan las órbitas de los satélites suelen introducir correcciones menores al modelo Kepleriano. Estas correcciones se conocen como "perturbaciones".

Actualmente, con el gran número de sitios web en Internet de seguimiento de satélites, donde se puede consultar en tiempo real la ubicación actual de cada satélite o qué satélites están accesible desde nuestra ubicación geográfica, hacen innecesario el uso de programas de seguimiento satelital basados en el conocimiento previo de los elementos keplerianos, por lo que ha decaído mucho el uso de estos programas. El uso tanto del formato de datos keplerianos de dos líneas de la NASA como el de AMSAT han decaído mucho por dicha razón, aunque fueron muy utilizados por los aficionados sateliteros antes de Internet.

08.2.- DESCRIPCIÓN DE LOS ELEMENTOS KEPLERIANOS

1. Epoch o Epoch time (T0)
2. Orbital Inclination (I0)
3. Right Ascension of Ascending Node (O0, RA)
4. Argument of Perigee (W0, ARGP)
5. Eccentricity (E0 o e)
6. Mean Motion (N0)
7. Mean Anomaly (M0, MA)

"Epoch" o "Epoch time" (o "T0") :

Cuando se especifican los elementos keplerianos correspondientes a un satélite, estos están especificados para una determinada fecha y hora. Esta fecha y hora es lo que se denomina en inglés "epochtime", y es un valor necesario para introducir en el ordenador junto con los elementos keplerianos del satélite, ya que los cálculos que el programa realiza de la posición orbital de cualquier satélite parte de los datos especificados (los elementos keplerianos) para un determinado instante de tiempo, el "epochtime". Normalmente el epochtime se da especificando año (dos dígitos), día del año (tres dígitos: 000-365 ; 000 es el 1 de enero) y fracción decimal del día, con el mayor número de decimales posibles. Por ejemplo, un "Epochtime" 94325.18811284 corresponde al 21 de noviembre (día 325) del 1994, a las 4 horas, 30 minutos, 52 segundos. Los tiempos son del calendario Juliano, y referidos a la hora universal(UTC).

Muchos de los demás datos keplerianos dados para un satélite corresponden al momento del "Epochtime" del satélite.

"Eccentricity" o "Ecce" ("E0" o "e") ; "Excentricidad" de la órbita :

Este valor es una medida del "alargamiento" de una órbita. Define las características de la elipse que describe la órbita, ya que es una medida de la relacción entre el eje mayor y el eje menor de una curva elíptica. Sus valores van de 0 a 1, donde el valor 0,000 corresponde a una circunferencia perfecta (el eje mayor y el menor de ésta tienen el mismo valor, y es el radio de la circunferencia). Una excentricidad con valor igual a 1 corresponde a una elipse tan alargada, que podríamos decir que el satélite va y viene sobre una línea recta (es una elipse muy larga y muy angosta).

La excentricidad es, pues, una medida de lo que una curva elíptica se separa de la circunferencia perfecta (la circunferencia sería un tipo muy específico de elipse).

"Orbital inclination" o "Inclination" ("I0") , "Inclinación orbital" :

Es la inclinación del plano de la órbita del satélite respecto al plano del ecuador terrestre. El plano orbital siempre pasa por el centro de la Tierra, pero puede estar inclinado respecto al plano del ecuador terrestre. Expresado en grados, este valor será de 0 grados para un plano orbital paralelo al plano ecuatorial y orbitando en el mismo sentido de rotación que la Tierra, y de 90 y 270 grados en el caso de las órbitas exactamente polares. Las inclinaciones orbitales inferiores a 90 grados son para sentidos de giro del satélite hacia el este (en el mismo sentido de rotación que la Tierra, y para inclinaciones superiores a 90 grados, el satélite gira en sentido opuesto a la rotación terrestre (hacia el oeste).

La inclinación sólo se expresa en grados, por lo que los decimales que puedan darse son decimales de grado (no minutos y segundos de ángulo), y sus valores van de 0 grados (órbitas exactamente ecuatoriales con giro en sentido de la rotación terreste) a 180 grados (órbita exactamente ecuatorial con sentido de giro opuesto).

Por lo general, las órbitas que tienen una gran inclinación se consideran órbitas polares (entre 50 y 130 grados), mientras que las de inclinación más baja ( <40 ó >140 grados) se consideran órbitas ecuatoriales.

"Right Ascension" ("RAAN", "RA of Node" o "O0") , "Ascensión recta de nodo"

Un satélite en su órbita (siempre que no sea exactamente ecuatorial) cruza dos veces el Ecuador, una en el considerado sentido ascendente, que es cuando pasa del hemisferio sur al hemisferio norte, y otra en el considerado sentido descendente, cuando pasa del hemisferio norte al hemisferio sur. Los puntos de cruce sobre el ecuador se denominan nodos, y por tanto habrá un "nodo ascendente" y un "nodo descendente". El nodo ascendente se suele abreviar como EQX (Equinox).

Bajo la denominación de Ascensión Recta (RA) se conoce la longitud celestial del nodo ascendente, y se expresa en grados.

La inclinación orbital y la Ascensión recta son dos números que indican la orientación del plano orbital en el espacio. Mientras la inclinación indica un ángulo de un plano orbital con respecto al plano ecuatorial, la AR indica hacia qué punto del espacio está orientado ese plano orbital (esto es, especifica cuál de los infinitos planos orbitales es el que cruza el plano ecuatorial con la inclinación dada).

Así, por decirlo de alguna manera, la Ascensión recta es una especie de una posición estelar y el lugar de la órbita por donde el satélite, en dirección al norte, cruza el ecuador terrestre.

La longitud celestial no es la longitud geográfica del nodo tomando como referencia el meridiano de Greenwich (longitud 0 grados), sino que parte de un sistema de coordenadas de latitud y longitud astronómico en el que se considera que el satélite se mueve en una esfera cuyo centro está ocupado por la Tierra (considerando a ésta reducida a un punto).

Este sistema de coordenadas astronómicas (denominadas "Ascensión recta" y de "Declinación", que equivalen a la longitud y latitud celeste respectivamente) toma como referencias para las coordenadas celeste por un lado punto determinado del firmamento, el norte celeste (declinación 0 grados) y el denominado "Punto Vernal", "Punto Aries" o "Punto del equinocio vernal", y está situado en el plano ecuatorial terrestre (que también es el celeste), y es el usado para origen de coordenadas de AR (AR = 0 grados).

El plano del Ecuador terrestre (celeste) y el plano de la órbita terrestre alrededor del Sol no son coincidentes, y se cruzan. Uno de los dos nodos del ecuador terrestre donde se cruza con el plano orbital de la Tierra es el mencionado Punto vernal, y corresponde al momento en que el Sol, visto desde la superficie terrestre, pasa de latitudes sur a latitudes norte atravesando el plano del ecuador terrestre, lo que ocurre hacia el 21 de marzo (en el equinocio de primavera). El punto diametralmente opuesto, en el que el Sol pasa de latitudes norte a latitudes sur ( visto desde la superficie terrestre), es el denominado "Punto de Libra", y ello ocurre en el equinocio de otoño, hacia el 21 de septiembre. (Nota: Los equinoccios son aquellos días en que la duración del día es igual a la duración de la noche).

Sistema de corrdenadas astronómicas, basadas en la Ascensión recta y la declinación y considerando que la Tierra es puntual. Los puntos de referencia, el punto de Aries (o Vernal) y el punto de Libra, corresponden al momento en que el Sol atraviesa el plano ecuatorial de la Tierra para cambiar de hemisfero (en los equinocios de primavera y de otoño respectivamente). La "Eclíptica" es la línea imaginaria que describe el Sol en el espacio a lo largo de un año, si es visto desde la Tierra puntual.

El uso de la AR en lugar de las coordenadas geográficas habituales de longitud está justificado porque el valor de la AR es independiente del giro de la Tierra: Los planos orbitales satelitales y el plano del ecuador terrestre siempre están orientadas en la misma dirección del espacio, no así el plano del meridiano de Greenwich, meridiano de referencia de las coordenadas geográficas de longitud terrestre, ya que su orientación en el espacio gira con la rotación de la Tierra, lo cual hace que las coordenadas geográficas de los nodos dependan de la hora del día.

La AR se expresa en grados y es un número comprendido entre 0 y 360 grados. El AR se mide desde el punto vernal del ecuador celeste hacia el este. La AR del nodo ascendente será la AR de la proyección del nodo ascendente (punto del ecuador terrestre) sobre el ecuador celeste.

"Argument of Perigee" ("ARGP" o "W0") , "Argumento del perigeo":

Este valor es el ángulo que forman el eje mayor de la órbita con el plano ecuatorial. Dicho de otro modo, es la separación angular entre el perigeo de la órbita y el ecuador. Se expresa en grados, y nos informa entre otras cosas de en qué hemisferio tendrá lugar el perigeo del satélite, o el apogeo (en el otro hemisferio).

Recordemos que perigeo es el punto de la órbita donde el satélite más se acerca a la Tierra. Si este dato se encuentra entre 0 y 180 grados, el perigeo de la órbita será en el hemisferio norte, y si por el contrario fuera entre 180 y 360 grados, éste se efectuará sobre el hemisferio sur.

Mientras la inclinación y la ascensión recta definen la orientación del plano orbital en el espacio, el ARGP define la orientación de la elipse orbital en el plano orbital.

El eje mayor de la órbita, también llamado "línea de ápsides", pasa por el centro de la Tierra. Hay otra línea que pasa por el centro de la Tierra, la "línea de nodos" (línea que une los nodos ascendente y descendente del plano orbital). El ángulo entre estas 2 líneas es precisamente lo que se denomina "argumento del perigeo". Pero como donde 2 líneas cualesquiera se interseccionan forman 2 ángulos complementarios, para ser específicos, el argumento de perigeo es el ángulo (medido en el centro de la Tierra) desde el nodo ascendente hasta el perigeo.

Ejemplo: Cuando ARGP = 0, el perigeo tendrá lugar en el mismo lugar que el nodo ascendente. Esto significa que el satélite pasará por el punto más cercano a la Tierra (perigeo) cuando apenas haya cruzado el ecuador. Cuando ARGP = 180 grados, el apogeo ocurrirá en el mismo lugar que el nodo ascendente, esto es, el satélite pasará por el punto más distante de la Tierra cuando apenas haya cruzado el ecuador.

"Mean Motion" ("N0") , "Movimiento medio" :

Es el número de revoluciones que realiza el satélite alrededor de la Tierra en 24 horas (número de órbitas que completa en un día completo). No tiene por que ser un valor entero. Para un satélite geoestacionario, este valor será, como es de imaginar, 1,000000... revoluciones/día.

Muchas veces es mejor expresar el movimiento del satélite por número de órbitas descritas por día, que indicando el periodo orbital del satélite. No obstante, el periodo orbital (tiempo de una órbita completa) expresado en horas se obtendrá dividiendo 24 (las 24 horas del día) entre el valor de "Mean motion" del satélite.

Mientras anteriores elementos keplerianos definían la orientación del plano orbital, la orientación de la elipse orbital en el plano orbital, y la forma de la elipse orbital, la Mean Motion es indirectamente una medida del tamaño de la órbita satelital. En efecto, la tercera ley de Kepler establece una relacción muy precisa entre la velocidad promedio del satélite y el tamaño de la órbita (del semieje mayor). A mayor distancia del satélite respecto a la Tierra, menor es su velocidad de desplazamiento.

Dado que los satélites se mueven más rápido cuanto más cerca están de la Tierra, y más lento cuanto más se alejan, en el caso de una órbita elíptica se puede definir una velocidad promedio del satélite, velocidad que por otro lado es indicadora del tamaño de la órbita (su eje mayor). Esta velocidad promedio es precisamente la "Mean Motion", y se mide en número de revoluciones por día, entendiendo como "revolución" el periodo de tiempo que transcurre desde un perigeo hasta el siguiente perigeo del satélite (tiempo de una órbita completa).

Típicamente, los satélites tienen Mean Motions en el rango comprendido entre 1 rev/día (los geoestacionarios) y unas 16 rev/día (satélites LEO de órbitas muy bajas).

"Mean Anomaly" ("M0", "MA" o "Phase") , "Anomalía principal" :

Con este nombre se define a un ángulo, y es el ángulo que describe la posición del satélite en su órbita respecto al perigeo (ángulo descrito en el sentido de giro del satélite). En los elementos keplerianos la Mean Anomaly expresa este ángulo en el momento correspondiente al Epoch Time.

En el perigeo este valor será de cero grados, en el apogeo será de 180 grados, y a medida que el satélite regresa hacia el perigeo, el valor de la anomalía principal aumenta por encima de los 180 grados (hasta los 360).

Dado que en una órbita elíptica los ángulos son difíciles de medir, lo que se hace es expresar la anomalía principal en términos de fracción de órbita recorrida desde el perigeo. La NASA establece para una órbita completa un valor de 360, por lo que en el caso de las órbitas circulares, la anomalía principal se corresponde con el ángulo expresado en grados descrito por el satélite desde la posición tomada como referencia (pues no hay apogeo ni perigeo). Para órbitas elípticas lo que se hace es fraccionar la órbita del satélite en 360 porciones, partiendo desde cero en el punto de mayor acercamiento a la Tierra o perigeo.

AMSAT establece para una órbita completa el valor de 255, por lo que los valores de la anomalía principal variarán entre 0 y 255 si se usan datos proporcionados por AMSAT. Para evitar confusiones, cuando la órbita completa está expresada en 360 porciones (valores dados por la NASA), entonces se usa la palabra "Phase" en lugar de "Mean Anomaly".

Nota: Es común en el ámbito de los satélites de radioaficionados usar la "Mean Anomaly" para establecer operaciones satelitales. Los satélites normalmente cambian los modos de operación de sus transpondedores o se apagan o encienden en puntos específicos de sus órbitas, especificados por la "Mean Anomaly".

"Decay" o "Drag" ("N1") , "Decaimiento orbital" :

Es la velocidad de decaimiento del periodo orbital debido a factores como la fricción con la alta atmósfera en el caso de satélites de baja órbita, al viento solar, y a otros factores, que con el tiempo van frenando lentamente al satélite, haciendo que su órbita sea más baja, y por tanto el satélite se mueva más rápidamente.

El Decay es una indicación del factor de variación diaria del periodo orbital del satélite, y se expresa en términos de revoluciones/día² (revoluciones por día que pierde cada día).

Estos factores frenan poco a poco al satélite, con lo que con el tiempo se va modificando la órbita del satélite, haciéndose más próxima a la Tierra (el satélite "cae"). Este elemento se suele expresar en órbitas por día perdidas cada día, y normalmente es un valor muy pequeño, aunque perceptible a lo largo de los meses y años, por lo que se ha de tener en cuenta si no se realizan actualizaciones de los elementos keplerianos con alguna frecuencia. Sus valores más usuales son del orden de 10^-7 o menor para los satélites de alta órbita, y del orden de 10^-4 para los de baja órbita.

El efecto de freno de la alta atmósfera es tanto más evidente cuanto más baja sea la órbita de un satélite de baja órbita, ya que la atmósfera se hace más densa a medida que nos acercamos a la superficie terrestre.

Otros factores, como el campo gravitacional de la Luna y las irregularidades del campo gravitacional terrestre también contribuyen a modificar la forma de la órbita, por lo que las órbitas satelitales no son elipses perfectas, aunque apenas afectan al decaimiento orbital.

Estos cambios orbitales son los que obligan a tener que actualizar de vez en cuando los elementos keplerianos de los satélites para que nuestros programas de seguimiento de satélites den resultados correctos.

"Orbit number" o "Número de órbita" (También "Epoch Revolution"):

No es un elemento kepleriano en sí, pero este dato lo suelen pedir muchos programas de seguimiento de satélites. Este número indica el número de revoluciones (órbitas) que ha descrito el satélite desde que fue lanzado hasta el momento declarado en "Epochtime". Permite conocer posteriormente el número de órbitas que lleva descritas el satélite desde el momento del lanzamiento hasta el momento actual.

08.3.- FORMATOS DE LOS ELEMENTOS KEPLERIANOS

Como se ha dicho anteriormente hay dos formatos que se suelen emplear para suministrar los elementos keplerianos de un satélite: El formato de dos líneas de la NASA, y el formato AMSAT.

El formato de la NASA, conocido como formato de dos líneas o TLE (Two Line Elements) es un tanto enreversado, ya que en dos líneas pone todos los elementos keplerianos de un satélite más algún dato adicional más. Hay una tercera línea más, pero ésta (que en realidad es la primera) sólo se usa para especificar el nombre del satélite.

Este formato proviene de la época anterior a los modernos ordenadores PC's, cuando la NASA usaba el lenguaje de programación Fortran en los ordenadores de entonces.

Cada línea consta de 69 caracteres, incluyendo espacios en blanco. Los distintos elementos keplerianos y adicionales están formados por grupos de caracteres, y están separados por espacios en blanco.

Es habitual que la NASA proporcione periódicamente los elementos keplerianos de un buen número de satélites con este formato en un mismo archivo de texto (archivos TLE), aceptando la gran mayoría (todos) los programas de tracking o seguimiento satelital estos archivos.

El formato Kep de AMSAT es un formato mucho más legible para los humanos que el formato de dos líneas, y ello es porque cada elemento de información (cada elemento kepleriano, o dato adicional) está encabezado por una etiqueta de texto, que informa del dato de que se trata. Pueden haber algunas diferencias en este formato según quien distribuya los elementos keplerianos, pero en esencia es el mismo tipo de formato. Este formato es menos empleado que el formato TLE, e incluso AMSAT proporciona los elementos keplerianos de los satélites de radioaficionado activos en formato TLE.

FORMATO DE DOS LÍNEAS DE LA NASA (TLE)

EJEMPLOS DE FORMATO KEP DE AMSAT

08.4.- LOS "SCHEDULE"

Muchos satélites poseen varios modos de operación, y cambian de un modo a otro en puntos predefinidos de sus órbitas. Estos puntos se especifican mediante su "Phase" o su "Mean Anomaly", tal como se indicó al hablar de este elemento kepleriano.

El Schedule es el organigrama de los cambios de modos. Por ejemplo, un Schedule del OSCAR-13 decía...

Estos cambios de modo pueden obedecer por ejemplo a usar el mejor modo de operación del satélite en función de la zona geográfica que cubra el satélite o de la distancia del satélite a Tierra.

09.- ¿CUÁNTOS Y QUÉ SATÉLITES HAY?

En el año 2000 habían más o menos unos 20 satélites de radioaficionados disponibles de una u otra forma. Y digo "más o menos" ya que de vez en cuando alguno queda apagado por fallo o por labores de mantenimiento.

La mayoría de los satélites de radioaficionados existentes han sido patrocinados por la AMSAT, y se los conoce como satélites OSCAR, abreviatura de "Orbiting Satellite Carrying Amateur Radio" ("Satélite orbital equipado con equipo de radioaficionado"). Aunque se los conoce por su propio nombre, también se los conoce bajo una "denominación OSCAR", del tipo AO n , donde A puede ser una letra cualquiera, O indica que es una denominación OSCAR, y n es un número de serie. Es tradicional que los satélites de radioaficionado tengan un nombre propio cuando es diseñado y construido, y que se le reclasifique con la denominación OSCAR n sólo tras alcanzar su órbita tras el lanzamiento y haber transmitido en las bandas de radioaficionado.

Dado que AMSAT es una organización de radioaficionados de alcance mundial, los distintos satélites OSCAR han sido preparados por diversas asociaciones de radioaficionados del mundo (no sólo norteamericanas), y de hecho el nombre del satélite suele dar una pista del país al que pertenece la asociación de radioaficionados que lo preparó (tanto su nombre original como la primera letra de su denominación OSCAR). Así, por ejemplo, los satélites AO se refieren a los "Amsat OSCAR", los LO se refieren a LUSat OSCAR (LUsat, asociación argentina de radioaficionados sateliteros), etc..

Algunos satélites han sido lanzados por los rusos, y estos satélites se los conoce como satélites de la serie RS (RS N, N= número de serie; RS= Radio Sputnik). Alguno de ellos también es un satélite AMSAT, como es el caso del RS-14, también llamado OSCAR 21.

En los anexos se incluye a título histórico una relacción más o menos actualizada de los satélites disponibles para los radioaficionados a fecha del año 2002.

10.- LOS SATÉLITES TRIPULADOS

10.1.- EL PROGRAMA SAREX

Las comunicaciones con el espacio también conocen la modalidad de los contactos con las naves espaciales tripuladas. Ya cuando existía la estación experimental espacial norteamericana Skylab, en la década de los 70´s, hubo la propuesta de permitir la operación de radioaficionados en el espacio en una misión el año 1973 en que fue seleccionado para volar a bordo de la Skylab el astronauta y radioaficionado Dr. Owen Garriott (W5LFL, 1931-2019). La propuesta fue rechazada por la NASA, pero abrió el camino para que esto fuera posible en futuras misiones espaciales tripuladas.

Diez años después, a finales de 1983, en la misión espacial STS-9 del transbordador espacial Columbia, también tripulada por el Dr. Garriot, y que involucraba a la estación espacial Spacelab-1, fue permitida por la NASA la operación de radioaficionados a bordo de las naves, pero sólo en el tiempo libre asignado a la tripulación.

Durante este vuelo el Dr. Garriott pudo contactar a más de 250 radioaficionados utilizando un equipo portátil (de mano) de 2 m FM modificado alimentado con baterías internas y una antena dipolo adosada a una ventanilla del Columbia. La operación fue totalmente independiente del sistema de energía del Skylab. Garriott contactó estaciones de todo el mundo, entre ellas notables como el rey Hussein (JY1) de Jordania, y el senador de Estados Unidos Barry Goldwater (K7UGA). También hizo el primer contacto de CW desde el espacio. Garriott permaneció 10 días a bordo del Spacelab-1, y aunque había planeado operar durante sus 10 días en el espacio, no hubo facilidades a bordo en términos de equipamiento.

Otra oportunidad para una operación espacial surgió en 1985 cuando Tony England (W0ORE), John Bartoe (W4NYZ) y el comandante Gordon Fullerton (ex-WN7RQR) fueron asignados al Spacelab-2 en la misión STS-51F del Transbordador espacial Challenger. NASA otorgó permiso a los radioaficionados para efectuar un conjunto más ambicioso de pruebas conocidas como SAREX (Shuttle Amateur Radio EXperiment), que implicaba comunicaciones con grupos de niños en edad escolar y en demostrar las capacidades de la TV de barrido lento para enviar y recibir imágenes. Toda la operación se efectuó en la banda de 2 metros, y el experimento fue todo un éxito, ya que imágenes de la nave espacial se transmitieron directamente a las aulas y por primera vez se transmitieron imágenes desde la Tierra a una nave en órbita. Los aficionados también demostraron su habilidad para conectar otros equipos al sistema de energía de la nave espacial sin comprometer la seguridad de ésta.

La propuesta de actividades SAREX se consolidó en misiones posteriores al recibir el apoyo y reconocimiento necesario para ello, movido todo principalmente por un grupo de radioaficionados que trabajaban en el Centro Espacial Johnson, de la NASA.

El programa SAREX es un programa de actividades patrocinado por la ARRL (American Radio Relay League), la AMSAT (Amateur Radio Satellite Corporation) y la NASA (National Aeronautics and Space Corporation), consistente en poder realizar comunicaciones de radioaficionados con los astronautas en sus misiones espaciales (en las lanzaderas espaciales, en inglés "Space Shuttle", que se han venido lanzando desde 1983 hasta el año 2012), destinado en especial a las personas más jóvenes, con ayuda de la radioafición, y en el que se realizan normalmente los siguientes tipos de contactos:

- Contactos programados con escuelas.
- Contactos improvisados casuales con radioaficionados.
- Contactos personales con las familias de los astronautas.

El programa se dedica principalmente al primer tipo mencionado. Las escuelas que quieran participar en este programa (de todo el mundo) debían de solicitar su inclusión en este programa dirigiéndose con antelación suficiente a la ARRL, indicando los motivos de la petición, cómo lo integrarán en las actividades escolares, con qué equipos de radio se contarán para ello, etc. La selección de la escuela es comunicada, de tener lugar, varios meses antes (del orden de 7) de un vuelo espacial. Si no ha sido seleccionada para un determinado vuelo, puede quedar en lista de espera para posteriores vuelos.

Los radioaficionados pueden intentar también realizar los contactos con los astronautas. El programa SAREX lo desarrollan los astronautas en los ratos libres que les quedan. La banda de operación suele ser la de 2 metros y se recomienda utilizar para contactar potencias de 25 a 100 watios, y el uso de antenas yagui de polarización cruzada que puedan moverse en el plano azimutal, aunque pueden también usarse antenas verticales. Se usan distintos márgenes de frecuencia para el enlace ascendente (uplink) y para el enlace descendente (downlink).

Típicamente se utilizan frecuencias en las bandas de 144- 145 Mhz, en modalidades de fonía en FM de banda estrecha, packet radio a 1200 bps, e incluso SSTV. Las potencias de emisión son del orden de 1 watio, y usan antenas pegadas en alguna ventana, o en la bodega de carga de la nave.

Con el inicio de la construcción de la Estación Espacial Internacional o ISS, a finales de la década de los 1990's, y la existencia de una tripulación permanente en la ISS que solía ser reemplazada cada cierto tiempo mediante vuelos de las lanzaderas espaciales de la NASA a la ISS, las comunicaciones SATCOM con las naves tripuladas se fueron desplazando hacia la ISS (ver más adelante), y proyecto SAREX fue sustituido por el proyecto ARISS (Amateur Radio in the International Space Station, Radioafición en la Estación Espacial Internacional). Las lanzaderas espaciales sirvieron para llevar material y tripulantes a la ISS, y cesaron sus vuelos el año 2012.

10.2.- LAS MISIONES MIR RUSAS (HISTÓRICO)

La estación espacial rusa MIR ("Paz" en ruso), fue lanzada el día 19-02-1983, y estuvo operativa hasta inicios del año 2001, que es cuando fue hecha caer definitivamente a Tierra mediante reentrada controlada para su caída sobre el océano Pacífico, siendo destruida en gran parte por la fricción con la atmósfera terrestre. Su lugar ha sido ocupado por la estación orbital permanente ISS (International Spacial Station), en la que, además de Rusia y Estados Unidos, participan muchos otros países, y cuya construcción modular, iniciada años antes de la caída de la MIR, se va completando a lo largo de varios años.

La estación espacial rusa MIR también ha participado en numerosas actividades espaciales. Sus primeros operadores fueron Vladimir Totov y Musa Manarov, que operaron el indicativo U2MIR el día 6 de noviembre de 1988 por primera vez en la frecuencia de 145,550 MHz. La estación a bordo de la MIR consistía por aquel entonces en un simple equipo de 144 MHz y una antena "Ground Plane". Valery Polyakoav (U3MIR), Alexander Volkov (U4MIR), Serguei Krikalev (U5MIR), Dietrich Flade (DP0MIR-DP1MIR) y Alexander Viktorenko (U6MIR) han operado de forma continuada esta estación.

Igual que en el programa SAREX, los cosmonautas de la MIR realizaban en sus ratos libres contactos con radioaficionados, usando las bandas de 2 metros y 70 cm para ello.

Oficialmente las primeras comunicaciones de tipo radioaficionado con Tierra por parte de astronautas tuvo lugar en noviembre de 1983 cuando al astronauta norteamericano y radioaficionado Owen Garriot (W5LFL) se le permite llevar su walky-talkie durante la misión espacial STS-9 de la "Space Shuttle" (lanzadera espacial). Owen colocó una antena de dipolo plegado en la ventanilla del Space Shuttle, y pudo hacer contactos con la Tierra. Por entonces ya estaba en órbita la estación espacial rusa MIR, y con el tiempo los responsables de la estación estaban interesados en que en ella hubiera una estación de radio. En 1988 uno de los astronautas rusos que estaban en la MIR, Musa Manarov, solicitó que le enviaran alguna revista para poder distraerse con ella en la soledad de la estación espacial fuera de las horas de trabajo, pero no se la enviaron en el siguiente vehículo de carga con suministros para la MIR, y esto molestó al astronauta, teniendo ello cierta repercusión, por lo que en el siguiente envío a la estación MIR enviaron la revista solicitada por el astronauta, en la cual entre sus hojas le dejaron una nota sobre si le gustaría tener una emisora de radio en la MIR. Musa al cabo de dos días contactó con el servicio de Tierra y les indicó que quería la emisora de radio. Pronto le organizaron una emisora, unas antenas y se lo enviaron en un discreto paquete en un posterior vehículo de carga. Posteriormente se le concedió permisos e indicativo de radioaficionado.

Como en el caso del programa SAREX, los cosmonautas de la estación MIR estaban normalmente sobrecargados de trabajo y apenas podían dedicar algo de su tiempo para realizar comunicados con los radioaficionados.

No obstante, en colaboración con los radioaficionados alemanes del "Centro Alemán de Investigación Aeroespacial", se llegó a un acuerdo en febrero de 1994 para instalar en la estación rusa MIR un equipamiento capaz de operar automáticamente en varias bandas y modalidades. Es el proyecto SAFEX II (Space Amateur Funk Experiment), y el uso de este equipo permite operar la estación espacial MIR sin distraer las labores normales de la tripulación. Las características de este equipo, desarrollado por los radioaficionados alemanes, eran las siguientes:

10.3.- LA ESTACIÓN ESPACIAL INTERNACIONAL (ISS)

Inicialmente denominada "Alpha", la Estación Espacial Internacional, abreviada ISS (International Space Station), es una estación espacial que se comenzó a construir en la segunda mitad de los años 1990s con la participación de Estados Unidos, Rusia y muchos otros países, y cuya construcción es a base a módulos que se transportan desde Tierra (empleando cohetes rusos y, hasta el año 2012, empleando las Lanzaderas espaciales o "Space Shuttle" de la NASA) para su ensamblado con el tiempo. Cuando esté completamente realizada, su tamaño será como el de un campo de fútbol, y será uno de los objetos más brillantes que se vean en el firmamento nocturno. Tomó por otro lado el relevo de la veterana MIR rusa, cuya caída controlada a Tierra tuvo lugar en marzo de 2001.

Igual que con la MIR, la ISS alberga misiones espaciales tripuladas y con ella la actividad de los cosmonautas dentro de la radioafición mediante el proyecto ARISS (Amateur Radio in the International Space Station), esto es, Radioafición en la Estación Espacial Internacional, proyecto operado por la NASA, AMSAT y la ARRL, para proporcionar contactos de las tripulaciones de la ISS con escuelas de todo el mundo (similar al programa SAREX), radioaficionados y a otras personas a las que les beneficie los contactos por radio.

La ISS es una especie de pequeña ciudad espacial que describe una órbita de baja altura u órbita LEO (Low Earth Orbit), oblicua sobre unos 340 a 360 km de altitud sobre la Tierra, y que es ya la base para muchos experimentos científicos, muchos de ellos con el propósito de estudiar la viabilidad de establecer futuras colonias humanas en el espacio. La Radioafición forma parte de estos experimentos debido a la importancia que tiene en el desarrollo de muchos sistemas de comunicación actuales, así como una forma de poner en contacto con el exterior a los cosmonautas que tendrán que enfrentarse en la ISS a largas permanencias en esta ciudad orbital.

El primer equipamiento de radioaficionado subido e instalado en la ISS fue llevado en la lanzadera espacial Atlantis en septiembre de 2000 e instalado en la ISS por la tripulación nº 1, estando ya operativo en noviembre de 2000. Inicialmente operaba en la banda de dos metros en las modalidades de packet y fonía en FM con una potencia de 5 W, pero estaba previsto que con el tiempo la ISS trabaje en todas las bandas de radioaficionados a partir de los 10 metros y en varias modalidades (fonía, radiopaquete, SSTV, repetidores...), si bien en 2012 aún estaban disponible sólo los modos V/V (empleando dos frecuencias en la banda de 2 m, una para uplink y otra para downlink) y y U/V como repetidor de fonía en FM. También es posible escuchar la ISS en la frecuencia de 143,625 MHz, que es la frecuencia profesional que usan para enlace con los centros de control en tierra de Rusia y Estados Unidos (y que por tanto, está fuera de la banda de radioaficionados de dos metros).

La frecuencia de fonía es utilizable para contactar con los astronautas cuando estos están fuera de su horario laboral. La ISS también dispone de un digipeater (repetidor digital) que se puede usar.

La baja altitud de la ISS permite que se pueda contactar con ella con cualquier equipo de base de dos metros con antena exterior, y que pueda ser escuchada con un simple wakye talkie con su antena de goma dentro de una vivienda.

La estación emplea varios indicativos propios, como el indicativo RZ3DZR para la estación de radiopaquete del módulo ruso, NA1SS y DL0ISS (asignados a la estación), y además se emplean los indicativos propios de los astronautas que sean radioaficionados cuando estos operen la estación de radio.

11.- EME O REBOTE LUNAR

11.1.- OPERACIÓN MEDIANTE REBOTE LUNAR

En el trabajo con satélites existe una modalidad bien diferenciada, que puede considerarse un campo de experimentación diferenciado del trabajo con satélites, y que es el uso de nuestro satélite natural, la Luna, como repetidor de comunicaciones pasivo.

E.M.E son las abreviaturas inglesas de "Eart-Moon-Eart", esto es, Tierra-Luna-Tierra, y se refieren a un medio de comunicación empleado por los radioaficionados, consistente en usar la misma Luna, satélite natural de la Tierra, como repetidor pasivo, pudiendo a través de ella poder establecer comunicaciones con otras estaciones en bandas de VHF y UHF que no podrían comunicarse entre sí en estas bandas a causa de la nula propagación ionosférica de estas bandas de frecuencias, que las restringe para alcances locales (hasta el horizonte) normalmente. También es conocido este modo de comunicación como "Rebote Lunar", abreviado RL en castellano.

El trabajo en EME requiere unas condiciones de trabajo muy especiales debido a la larga distancia que ha de recorrer la onda: la distancia entre la Tierra y la Luna varía entre 356.000 y 407.000 Km (380.000 Km de promedio), lo cual significa que la onda ha de recorrer una distancia de entre 712.000 y 814.000 Km (ida y vuelta), con la gran atenuación que ello implica, que es la atenuación en el espacio libre a la que hay que añadir la atenuación que sufre la onda al ser reflejada en la superficie lunar, la cual no es un espejo perfecto: rerradía una parte de la potencia recibida, y además la rerradía en muchas direcciones, por lo que sólo una fracción de la potencia que llega a su superficie será devuelta en dirección a la Tierra. También contribuyen otros factores que aumentan la atenuación de la onda en el trayecto EME.

Ello da lugar a atenuaciones muy elevadas de la onda desde que es emitida hasta que es recibida de nuevo en la Tierra, y ello obliga a trabajar con elevadas potencias de transmisión, y una gran ganancia en los sistemas de recepción, que implica el uso de preamplificadores de antena de buena ganancia y muy buena relacción señal-ruido, y a usar agrupaciones de antenas yagi que ofrezcan una buena directividad y elevada ganancia. Sirvan como ejemplo que estas atenuaciones para todo el trayecto EME es del orden de 251 dB en la banda de 144 Mhz, y de 261 dB en la banda de 432 Mhz.

Por ello es normal en estos casos hablar de potencias de 2000 vatios y agrupaciones de antenas (enfasadas) con ganancias de 20 o más dB.

Para la recepción se requiere como mínimo un equipo receptor multimodo, que tenga un factor de ruido bajo, inferior a los 2 dB, y un par de antenas yagis de 2,5 longitudes de onda de boom, enfasadas. Se ha de disponer de un preamplificador de antena de buena ganancia y muy bajo factor de ruido, y son normalmente empleados preamplificadores construidos con transistores de arseniuro de galio (Ga-As).

Es importante una elevada ganancia en recepción, ya que se ha de tener en cuenta que las señales recibidas son de un nivel extremadamente bajo, poco más por encima del ruido natural en estas condiciones de recepción. Y el bajo factor de ruido exigido a todas las etapas del sistema de recepción es lógico por el mismo motivo, no han de añadir excesivo ruido térmico o electrónico a una señal que llega mezclada ya de por sí con el ruido de fondo, de origen cósmico.

El factor de ruido puede disminuirse aumentando la directividad del sistema de antenas, ya que, además de aumentar la ganancia en recepción, capta un nivel de ruido cósmico menor al ser menor el área eficaz del firmamento hacia donde apunta la antena (y este ruido está por todo el firmamento).

Si se desea trabajar en RL ya en transmisión, además de las condiciones mínimas requeridas para recepción, hemos de disponer de una potencia mínima de unos 150 W en VHF para comenzar a poder hacer algo. Esta potencia, al ser aplicada a un sistema de antenas de alta ganancia, pasa a multiplicarse por 10 a 20 veces en dirección a la Luna, por lo que en estas condiciones parece que estemos transmitiendo hacia la Luna con una potencia de unos pocos miles de watios. Una ganancia mínima para este sistema de antenas para poder operar en RL sería de unos 13 dB.

Debido a que en el RL se pueden considerar como señales "fuertes" en recepción aquellas que sobrepasan el ruido de fondo con cierta nitidez (que se entienda casi todo lo que se está transmitiendo), hay que trabajar con modos que sean de gran rendimiento, como son la CW (Telegrafía), y en menor medida, la Banda Lateral Unica, BLU. Las bandas de trabajo son las de VHF, UHF y superiores, y de hecho la IARU, en sus planes de bandas, recomienda unos segmentos en algunas bandas de radioaficionado para el trabajo en RL:

Las bandas bajas (HF) no son utilizables por el gran tamaño que requerirían las antenas, por el gran nivel de ruido de estas bandas, por los efectos de refracción ionosférica, etc... Pero suele ser habitual en muchos aficionados al RL usar un equipo de decamétricas, que permite el uso de estos dos modos de modulación (CW, BLU) con grandes facilidades de uso (filtros, desplazamientos de FI, manipulador automático...), junto con un "transverter" que realice el cambio a la frecuencia de transmisión/recepción (y el amplificador de potencia, obviamente).

El modo que históricamente más se ha usado en EME es la CW (telegrafía). La fonía apenas se usa, sólo en BLU y por estaciones que disponen de los medios adecuados para realizar comunicaciones en fonía (enlace local) (es decir, elevadas potencias de transmisión y elevadas ganancias en recepción). Las señales recibidas vía RL son extremadamente débiles, muy mezcladas con el ruido, y la CW es un modo de modulación que, aunque arcaico ya, permite a un operador bien entrenado percibir sin muchos problemas la señal de telegrafía entre el ruido.

De todas maneras, la CW es un tanto dificultosa de operar, ya que las señales recibidas se suelen recibir, además de bastante mezcladas con el ruido de fondo, con un fuerte y rápido QSB (fading), hasta el punto que operando a velocidad normal de CW (unas 15 o 20 palabras por minuto), las rayas se convierten en dos o más puntos debido a este QSB rápido e intenso, y ello hace que el mensaje escuchado sea en muchos casos completamente indescifrable. Incluso el operador, tras un buen rato de escucha, puede tener la sensación de oír señales donde realmente no hay nada.

Actualmente se ha impuesto, desde principios de la década del 2000, un nuevo modo de transmisión, el modo JT65, ideado por el radioaficionado y astrofísico y premio Nóbel norteamericano Joe Taylor (K1JT), sistema de transmisión multitonos, que empleando las capacidades de procesamiento digital de los dispositivos DSP (Procesadores digitales de señales), como son las tarjetas de sonido de los ordenadores, es capaz de reconocer y decodificar señales transmitidas con este modo que sean recibidas extremadamente débiles, incluso por debajo del nivel de ruido, donde el oído humano ya no distingue nada. Es un modo digital de tipo teletipo, que usa un conjunto de 44 tonos (un tono por cada carácter) a una velocidad de transmisión de 5,38 Baudios, y que es mucho más efectivo que la telegrafía convencional (CW), sobre la cual se ha impuesto.

Un comentario final: La Luna es conocida entre los aficionados al RL como el satélite de comunicaciones OSCAR-0, y ello es debido a que muchos de los satélites para SATCOM de radioaficionados llevan la denominación OSCAR-n (n: número de serie).

11.2.- ALGUNAS CONSIDERACIONES PARA LA OPERACIÓN EME

La órbita de la Luna no es perfectamente circular, sino que es algo elíptica, y ello significa que habrá un momento de máxima proximidad a la Tierra, el perigeo (356000 Km de distancia), y otro momento de mayor alejamiento de la Tierra, el apogeo (407.000 Km de distancia). Las señales recibidas cuando la Luna está en el perigeo son unos 2 dB más fuertes que cuando está en el apogeo, por lo que aunque no es mucho, cuando se está trabajando con señales a nivel del ruido, es importante esta diferencia: Con la Luna en el perigeo es cuando es mejor trabajar el RL, o al menos es el mejor momento para hacer pruebas.

También se ha de evitar trabajar el RL cuando la Luna está a menos de 10 grados del Sol, ya que el Sol emite un ruido radioeléctrico fuerte, que tapará toda señal procedente del RL. El conjunto de antenas directivas empleadas no tiene directividad suficiente (y eso que es elevada) como para discriminar el ruido solar de las señales lunares a menos de los 10 grados indicados (todo dependerá, pues, del sistema de antenas empleado).

También debe evitarse trabajar el RL cuando la Luna pase por las constelaciones de Orión, Géminis, Sagitario y Escorpio, ya que esas zonas del firmamento también son unas importantes fuentes de ruido cósmico que taparán las señales recibidas por RL. Puede ser muy útil para minimizar el ruido el uso de un filtro de audio muy estrecho para CW, p.ej, de un ancho de banda de 100 Hz a -3 dB. El uso de un filtro de estas características hará incrementar la relación señal/ruido en más de 10 dB, lo cual mejora notablemente la calidad de la señal recibida (sobre todo cuando llega muy mezclada con el ruido, la realza sobre el ruido).

También es muy recomendable el uso de algún tipo de software que calcule las posiciones de la Luna, atenuación del camino, relación S/N (señal/ruido) esperada, Doppler y temperatura del cielo, así como las posiciones de las fuentes de ruido más importantes del firmamento para mediciones de las prestaciones del sistema.

Las posiciones de la Luna son importante conocerlas para realizar la orientación de los sistemas de antenas, sobre todo si la orientación es automática. Esto se verá más adelante. Además, si se dispone de una brújula, se puede orientar las antenas correctamente hacia la Luna si se conoce la posición y movimiento de éstas un día que el cielo esté nublado o encapotado, y el sistema de antenas deba moverse manualmente.

Las atenuaciones del trayecto EME es bueno conocerlas, pues nos indicarán con qué potencia podemos ser recibidos por otras estaciones terrestres tras el RL, teniendo en cuenta nuestra potencia de emisión, nuestra ganancia de antena en transmisión y recepción, etc... Las atenuaciones del trayecto son muy elevadas (del orden de 250 a 260 dB, según la banda de trabajo), las señales se reciben sobre el nivel del ruido, y una atenuación que es mayor unos días que otros suele conducir a que nuestras señales lleguen entonces a otras estaciones demasiado mezcladas con el ruido o no lleguen, y por tanto no vale la pena dedicarse esos días al RL.

El efecto Doppler también se manifiesta en las comunicaciones por RL, ya que la Luna es un objeto celeste en movimiento. Sin embargo, dado que la Luna se mueve en el firmamento aparentemente con bastante lentitud, el efecto Doppler a que da lugar la Luna es muy bajo, y prácticamente despreciable para la mayoría de los casos.

Como curiosidad, se ha de recordar que el trayecto recorrido por las señales enviadas hacia la Luna y reflejadas hacia la Tierra es de unos 710 a 820 mil kilómetros, y que las ondas radioeléctricas se desplazan en el vacío a la velocidad de 300.000 km/s, y ello significa que nuestros corresponsales podrán oír nuestras señales unos 2,7 segundos después de haberlas enviado. Por tanto, si emitimos una muy corta ráfaga en CW y pasamos inmediatamente a recepción, podemos tener tiempo de escuchar nuestras propias señales reflejadas en la Luna casi tres segundos después.

11.3.- SISTEMA DE ANTENAS EMPLEADAS PARA EME

El sistema de antenas a emplear ha de ser conjuntos enfasados de antenas directivas (yagis) de alta ganancia, y gran directividad, y esto último es lógico, ya que se ha de concentrar la potencia emitida sobre un disco que está en el cielo que presenta un tamaño visual de 0,5 grados (es el tamaño que presenta la Luna, cuyo diámetro es de 3.480 Km). Este tamaño aumenta por efecto de la refracción atmosférica cuando la Luna está a elevaciones muy bajas, sobre el horizonte, pero a efectos de apuntamiento de las antenas, se deberá apuntar al centro del disco lunar.

Las antenas deberán ser apuntadas al disco lunar con exactitud para conseguir radiar la mayor potencia posible sobre ésta, y tener más señal en recepción. Para ser apuntadas las antenas hacia la Luna, se ha de disponer de un sistema automático de rotores de orientación del conjunto de antenas, requiriéndose dos rotores, uno, el rotor de elevación, para orientar la elevación de la antena (ángulo de apuntamiento respecto al suelo), y otro, el rotor de azimut, para orientar la antena horizontalmente. La combinación de movimientos de ambos rotores ha de dar como resultado que el sistema de antenas apunte en todo momento a la Luna, la cual se desplaza lentamente por el firmamento desde nuestro punto de vista, y conviene usar algún tipo de programa o software que a través de un controlador conectado a un ordenador controle estos rotores, para así realizar un seguimiento automático de la Luna.

Muchos programas de seguimiento o "tracking" satelital permiten incluir la Luna como un satélite más, y algunos de ellos permiten controlar los rotores de la antena a través de un interface de control conectado al ordenador. Con ello el operador puede desentenderse del control del apuntamiento del sistema de antenas, ya que es el ordenador el que lo hace de modo automático, lo cual es una gran facilidad para el trabajo en RL.

Si esto no es posible, nos veremos obligados a reorientar las antenas manualmente cada muy pocos minutos (cada 5 minutos más o menos, dependiendo de la directividad del conjunto de antenas, esto es, del ángulo de su lóbulo principal de radiacción).

Finalmente, dado el bajo nivel de las señales recibidas, hay que minimizar las pérdidas de señal entre el sistema de antenas y el equipo receptor, por lo que se recomienda no usar cables de bajada de baja calidad, sino emplear coaxiales de buena calidad y muy bajas pérdidas.

12.- ALGUNAS RECOMENDACIONES PARA OPERACIÓN CON SATÉLITES

Antes de comenzar a trabajar con un satélite, hay que conocer si permite el modo que nosotros queramos emplear, como puede ser el modo V/U para fonía en FM, con uplink en la banda de 2 metros y downlink en la banda de 70 cm, o el modo U/V para fonía en FM (modo inverso al V/U). Estos dos modos son particulamente interesantes, ya que permiten trabajar satélites incluso con portátiles de doble banda (VHF/UHF, 2m/70cm) que permitan transmitir en una banda y recibir en la otra. Normalmente los satélites que operan en modos V/U y U/V son de tipo LEO (de baja órbita), lo que facilita el poder acceder a ellos con bajas potencias de transmisión.

También hay que saber cuándo y dónde pasará el satélite sobre nuestra ubicación geográfica, esto es, saber cuándo va a estar el satélite a nuestro alcance, y así poder orientar las antenas hacia la dirección de aparición del satélite. Para ello se debe conocer sus parámetros keplerianos ("Keps") y llevarlos a algún programa de seguimiento de satélites sobre el globo terrestre (programas de seguimiento o "tracking"), o bien utilizar alguna utilidad en línea en Internet de seguimiento de satélites (ver en #08).

También hay que conocer las frecuencias de uplink (subida) y downlink (bajada) del satélite, así como nuestra cuadrícula locátor desde donde esté operando nuestra estación (ello es así porque en VHF y frecuencias superiores, muchos radioaficionados indican su ubicación mediante su cuadrícula locátor, en lugar de informar de su ciudad y comarca en que están).

Si se usa algún tipo de antena de tipo vertical (látigo vertical), para una estación portátil o móvil, es necesario inclinar adecuadamente la antena para que encare bien el satélite cuando éste pase. Debe tenerse en cuenta que si el paso del satélite se hace sobre un ángulo muy elevado (por encima de nuestra ubicación), con una antena dispuesta verticalmente la recepción del satélite empeorará mucho cuando el satélite esté cerca o sobre nuestra vertical (ya que el diagrama de radiación de una antena vertical empeora notablemente hacia ángulos altos).

Si se está trabajando satélites LEO en modos V/U o U/V con un walky-talkies, hay que mejorar la antena empleada, ya que la mayoría de los aparatos de mano emplean antenas cortas de tipo "porra", las cuales pueden tener ganancias negativas de -1 a -3 dB o más. Hay antenas para equipos de mano con una mayor ganancia (de cuarto y de media onda, sin bobinas de carga) y mucho más aptas para intentar trabajar un satélite LEO con el equipo de mano.

Debe considerarse si el satélite necesita algún tono para poder acceder a él o no. Si es necesario éste, deberá programarse en nuestra estación para que lo transmita junto con nuestra modulación.

Por otro lado, y bastante importante si se está operando en FM, se recomienda abrir totalmente el squelch del receptor, aunque ello suponga tener un molesto ruido de fondo. Ello permitirá escuchar el momento en que el satélite empieza a aparecer sobre el horizonte y nos comienza a llegar su señal (momento AOS, "Adquisition Of Signal, u "Obtención de señal"). A medida que el satélite se eleva y va entrando mejor su señal, el molesto ruido de fondo irá disminuyendo y se irá silenciando, escuchando más claramente las señales del satélite. En cualquier caso, no hay que esperar a que el satélite se reciba lo suficientemente fuerte como para abrir el squelch del receptor.

También debe considerarse el efecto Dóppler del satélite, y nuestra estación debería estar preparada para poder modificar su frecuencia de transmisión/recepción en ambas bandas (uplink y downlink) en saltos lo más pequeño posible (1 KHz sería lo ideal) para poder corregir el efecto Dóppler a medida que el satélite pasa al alcance de nuestra antena. Si nuestro equipo dispone de memorias, se pueden programar varias posiciones de memoria sucesivas con las frecuencias de uplink y downlink durante el paso del satélite para distintos valores debidos al Dóppler (como en el ejemplo mostrado al final del capítulo #06). Conocidas las frecuencias nominales de trabajo del satélite, y apuntando las antenas (si son directivas) hacia el punto del horizonte donde deberá aparecer, se deben ajustar las frecuencias de transmisión y recepción por encima de las nominales para compensar el efecto Dóppler.

La calidad de la señal recibida puede ir empeorando a medida que el satélite avanza frente a nuestra antena, y ello suele ser debido al efecto Dóppler, por lo cual, cuando comience a sentirse distorsionada (por efecto de desintonía), es conveniente entonces disminuir las frecuencias de transmisión y recepción en un paso, para volver a escucharlas correctamente. Si se opera en modo V/U, por cada 3 KHz de corrección en la banda de 70 cm (downlink, recepción), se ha de corregir 1 KHz en la banda de 2 metros (uplink, transmisión). Y sólo cuando la escucha del satélite vuelva a ser clara se puede volver a transmitir.

Este procedimiento se segurá hasta que la señal del satélite comience a extinguirse, lo cual ocurrirá completamente cuando caiga por debajo del horizonte (momento que se suele denominar LOS, "Loss Of Signal", o "Pérdida de señal"). Entonces, las frecuencias de transmisión y recepción serán inferiores por efecto Dóppler a las frecuencias nominales del satélite.

Se recomienda siempre escuchar primero las señales de telemetría del satélite (si el satélite dispone de ellas, transmitidas en una frecuencia determinada) a modo de baliza para realizar nuestras primeras comprobaciones. Pudiera darse el caso que en algunos momentos no se escuche a nadie utilizando el satélite, lo cual podría hacernos suponer que no estamos recibiendo el satélite. Las señales de telemetría nos indicarán su presencia.

Una vez que se estén escuchando estaciones hablando a través del satélite, cuando se escuche una pausa es cuando podemos activar nuestra transmisión, transmitiendo nuestro indicativo y nuestra cuadrícula locátor, lo cual informa a otras estaciones que estén a la escucha del satélite de nuestra presencia y nuestra intención de mantener un QSO (contacto) con alguna otra estación. Para la transmisión, se recomienda emplear siempre la mínima potencia de transmisión necesaria para alcanzar el satélite con seguridad (tal como se indicó en #07).

Si nos oye otra estación, normalmente contestará con su indicativo y cuadrícula locátor, y dirigiéndose a nuestro indicativo. No se debe esperar entonces mantener un contacto largo, ya que pueden haber muchas estaciones esperando establecer un contacto, y el paso del satélite (si es de baja órbita), sólo dura unos cuantos minutos.

Es recomendable grabar nuestra sesión con el satélite, lo que es útil posteriormente para obtener datos para nuestro libro de contactos. Aunque no se consiga realizar un contacto durante la pasada del satélite, la escucha de la grabación permite ayudar a reconocer indicativos y voces de otros operadores, y comprobar si realmente alguien ha contestado a nuestra llamada (caso de señales muy débiles, que no hemos escuchado bien anteriormente). Para esta función pueden ser útiles las grabadoras de bolsillo e incluso los modernos teléfonos móviles.

Si se trabaja un satélite en modo full-dúplex, esto es escuchando simultáneamente cuando transmitimos hacia el satélite (lo que permite escucharnos a través del satélite), es muy recomendable emplear unos cascos auriculares para escuchar la señal de bajada (downlink) del satélite. Ello además evita que se pueda acoplar la transmisión con la recepción.

13.- EXPERIMENTACIÓN DE PROYECTOS DE SATÉLITES DE AFICIONADO

Los satélites de aficionado son diseñados por agrupaciones de radioaficionados más o menos importantes, como fue el caso del grupo de radioaficionados norteamericanos de la zona de San Francisco que en 1960 fundó el proyecto OSCAR, construyendo en 1961 el primer satélite de radioaficionado, lanzado ese mismo año. Desde entonces, y hasta el año 2005 se han construido 51 satélites de la serie OSCAR, que han sido puesto en órbita.

El desarrollo de un satélite de aficionado requiere unos buenos conocimientos técnicos sobre el tema, y de hecho, bastante de ellos han sido (y siguen) desarrollados y construidos mediante proyectos universitarios de investigación y desarrollo de sus estudiantes, siendo luego usados por los radioaficionados.

Los radioaficionados participan en estos proyectos universitarios, y también realizan su propia experimentación para desarrollar las capacidades técnicas necesaria para la construcción de los satélites. Varios tipos de proyectos de este tipo suelen ser los seguidos por las comunidades de radioaficionados sateliteros, que se explican a continuación.

13.1.- PROYECTOS SIMSAT (GLOBOS HAB)

Los SimSat (SIMulador de SATélite, simulador de satélite) son proyectos de desarrollo de pequeños satélites que usan globos atmosféricos capaces de alzarse a gran altura, constituidos por balones HAB (High Altitude Balloon). Estos globos son capaces de alcanzar altitudes de hasta 30 Km o más, portando los equipos electrónicos que se están desarrollando para su uso en satélites.

A esas alturas se está en una zona de la alta atmósfera, la estratosfera, en que empieza a percibirse el espacio exterior, ya que el cielo ya se percibe bastante negro y la curvatura de la Tierra comienza a apreciarse. Además las condiciones ambientales a esas alturas son más próximas a las del vacío espacial, por lo que ofrecen un buen primer paso para investigar, diseñar y probar baterías y equipamientos electrónicos que puedan ser incorporados más adelante en algún satélite de aficionado. A esas alturas de hasta 30 km o más, se tiene una presión atmosférica bastante baja, temperaturas muy bajas que pueden alcanzar 50 grados bajo cero o más bajas (lo que puede afectar muy seriamente a componentes electrónicos y baterías), y niveles altos de radiación ultravioleta solar (ya que la capa de ozono que la bloquea está bastante más cercana a la superficie terrestre).

Los globos HAB empleados son globos de peso muy ligero y suelen ser globos de látex que son hinchados con gas helio, que al ser mucho menos denso que el aire, proporciona la fuerza ascensional al globo (en virtud del principio de Arquímedes), que es mayor cuanto mayor sea la cantidad de helio que hincha el globo. Es muy importante que el peso del globo y de su carga sea lo más bajo posible para que la fuerza ascensional que proporciona el gas helio haga ascender el globo a la mayor altura posible. A medida que el globo asciende, la presión atmosférica disminuye, y la presión del gas helio hace que el globo se hinche cada vez más al expandirse el gas helio para igualar la presión atmosférica abiente. Además, la fuerza ascensional del globo va disminuyendo conforme se va enrareciendo el aire. Ello lleva como consecuencia que el globo finalmente deje de ascender y se estanque en una cota de altura cuando su fuerza ascensional es exactamente contrarrestada por el peso del globo y su carga, quedando el globo a merced de los vientos que pueda haber a estas cotas sobre la superficie terrestre. Y esto ocurre si antes no estalla el globo al no soportar el látex el estiramiento al que es sometido al inflarse mucho el globo debido a la baja presión atmosférica externa.

La carga útil que pueden llevar un SimSat ha de ser lo menos pesada posible si se quiere que el globo pueda ascender hasta alturas de 30 km o más, ya que a mayor peso menos altura alcanzará el globo, porlo que la carga útil ha de consistir en equipamientos ligeros (por ejemplo, equipamientos electrónicos sin carcasas). Estos equipamientos incluyen los equipos electrónicos que se quieren ensayar y que pueden formar parte de un satélite de radioaficionados, más un dispositivo GPS automático y un paracaídas, las baterías de alimentación, y algún sistema de calefacción que proteja los equipos electrónicos de las bajas temperaturas ambientes reinant5es en esas elevadas altitudes (mantas térmicas o pequeños sistemas de calefacción).

Cuando se lanza un SimSat, durante su vuelo se comporta similarmente a un satélite de radioaficionado, pudiendo ensayarse sus equipos de telemetría, sus transpondedores, sistemas de captación y retransmisión de imágenes (incluso de TV en tiempo real), y otros componentes de la carga útil, que posteriormente podrán ser empleados en los auténticos satélites de aficionado. Por otro lado a las alturas alcanzadas, de hasta 30 km o más (siempre dependiendo del peso que arrastre el globo y de su fuerza ascensional) la cobertura que puede dar un transmisor o baliza transportado por el globo puede sobrepasar los 700 km o más, lo que en el caso de España puede dar una cobertura nacional.

El viento y la alta atmósfera determinarán el desplazamiento del SimSat, y éste puede ser seguido durante su vuelo gracias al sistema de posicionamiento GPS por radio que incorporan combinado con transmisiones en el modo digital APRS, o mediante radiogoniometría. Además esto es importante para conocer la ubicación de la caída de la carga del globo a tierra cuando finaliza su misión, para poder recuperarla.

Dependiendo de la cantidad de gas helio del globo y la altura alcanzada, el globo puede estallar al alcanzar determinada altura (ya que el látex no aguantaría su estiramiento al hincharse el globo), o bien puede no llegar a estallar y el globo estaría operativo muchos días desplazándose en la alta atmósfera a unas determinadas cotas de altitud. En estos casos hay mecanismos para liberar la carga del globo con el fin de recuperarla, como por ejemplo mediante el empleo de una resistencia adherida al cable que soporta la carga y que es puesta al rojo vivo para cortarlo, o el empleo de pequeñas válvulas que permitan soltar pequeñas cantidades de gas del globo. Estas últimas también se pueden emplear para liberar gas del globo con el fin de que el globo se sitúe a unas determinadas cotas de altitud y no ascienda más.

La carga es dotada de un paracaídas que se abre al iniciarse la caída. Inicialmente cae en caída libre, alcanzando elevadas velocidades (de hasta 150 m/s) debido a que el enrarecimiento de la atmósfera a esas alturas no frena al paracaídas, pero a medida que se va acercando a tierra, se aire se hace más denso y comienza a frenar al paracaídas, aminorando progresivamente la velocidad de caída de la carga. Si la carga sigue trasnmitiendo datos de posicionamiento durante la caída, será relativamente fácil dar con el sitio exacto donde ha caído a tierra la carga útil y así poder recuperarla, con lo que puede ser reutilizada de nuevo.

Hay que tener en cuenta antes de lanzar al aire un SimSat que los operadores de control del vuelo del globo-satélite han de estar en posesión de una licencia de radioaficionado que les habilite para operar satélites de radioaficionado (si la normativa en materia de radioafición del país así lo contemplara), y sobre todo avisar del lanzamiento a las autoridades aeronáuticas de la zona, ya que éstas pueden poner limitaciones en cuanto a la zona de lanzamiento o aprobar éste.

13.2.- LOS "CANSAT" O "BEERSAT"

Son pequeños equipamientos de radio con forma de lata (can) de refresco o de cerveza (beer), o más pequeños, destinados para ser lanzados en cohetes de aficionado capaces de alcanzar alturas de alrededor de 3.500 metros, aunque posiblemente puedan llegar a enviarse hasta los 30 km de altura. Son minisatélites cuya forma, peso y tamaño están muy restringidos, ya que se construyen para que puedan ser transportados por un cohete de aficionado, cohetes de tipo pirotécnico que no tienen más de dos o tres metros de altura normalmente. Por ello suelen tener forma de lata de cerveza (beersat) o de refresco.

La operatividad de estos pequeños satélites tiene lugar cuando el cohete alcanza su máxima altura, agota su combustible y comienza a caer. Entonces el CanSat es separado del cohete, comienza su descenso lento gracias a un paracaídas, abre sus antenas, y comienza a transmitir datos telemétricos y otros tipos de datos (como imágenes) hasta que aterriza suavemente en tierra.

Los CanSat no alcanzan generalmente las alturas que alcanzan los SimSat con globos de gran altitud HAB, pero además de probar las cargas útiles en condiciones de elevada altitud, también sirven para experimentar las fuertes aceleraciones que sufren las cargas útiles de los satélites cuando son lanzados con un auténtico cohete lanzador, y sirve para el desarrollo de satélites de muy reducido tamaño, lo cual es un buen reto, ya que el satélite aún siendo de muy pequeño tamaño, puede llegar a ser técnicamente avanzado y bastante complejo.

Un CanSat suele ser más bien un ejercicio de ver si es posible montar un satélite operativo dentro de una lata de bebida. Dado que el satélite ha de ser muy sencillo para poder conseguirlo, lo que se suele pretender es que al menos sea capaz de proporcionar algunos datos muy básicos de telemetría como la temperatura y la altura sobre la superficie terrestre.

13.3.- LOS CUBESAT

Los CubeSats son minisatélites destinados a ser puestos en órbita, con forma de cubo (de donde le viene el nombre) con un tamaño de 10 cm de arista y un peso no superior a 1,33 Kg. Son satélites proyectados y desarrollados principalmente por estudiantes universitarios y de otras escuelas politécnicas en el marco de proyectos universitarios en los que se trabaja para adquirir habilidades y experiencias necesarias para acceder a sectores de la industria aeroespacial. Entran dentro de la categoría de los nanosatélites, esto es, pequeños satélites de 1 a 10 kg de masa.

Los minisatélites CubeSat fueron una idea de diseño del profesor de origen catalán Jordi Puig Suari, profesor de Tecnología aeroespacial de la California Polytechnic State University (Universidad Politécnica Estatal de California) junto con el profesor Bob Twiggs, de la Stanford University, que establecieron este estándard para pequeños satélites. El primer CubeSat fue lanzado exitosamente al espacio en junio de 2003, en órbita terrestre baja (LEO). Una vez puestos en órbita, el uso inicial de los satélites cubesat suele ser diverso (según los proyectos universitarios para los cuales se han desarrollado), pero tras un tiempo en órbita y tras realizar los experimentos para los que han sido construidos (como por ejemplo fotografiar de la Tierra, realizar medidas de radiaciones en el espacio, comprobar funcionamiento de pequeños dispositivos en el espacio, probar nuevas células solares, etc...), son puestos a disposición de la comunidad de los radioaficionados sateliteros (razón por la cual en los proyectos universitarios de los cubesats suelen estar implicados radioaficionados sateliteros).

Normalmente los CubeSats son lanzados al espacio como carga adicional (de relleno) o "polizones" de algún cohete lanzador comercial (típicamente utilizado para poner en órbita grandes satélites comerciales o de exploración terrestre), sustituyendo las cargas muertas que se empleaban para equilibrar la carga principal del cohete, y se suelen acomodar en algún tipo de dispositivo que sea capaz de acoger y poner en órbita hasta tres o más CubeSats a la vez, lo cual reduce notablemente el coste económico del lanzamiento y puesta en órbita de estos minisatélites. Típicamente se suelen transportar en pequeñas cajas dotadas de un muelle que al llegar el cohete lanzador a la altura adecuada, la tapa de la caja se abre y el muelle expulsa el satélite fuera de la caja, hacia el espacio. También se envían CubeSATs como carga en los cohetes portadores de suministros a la Estación Espacial Internacional (ISS), desde la cual serán posteriormente lanzados al espacio.

Los CubeSATs normalmente no son satélites que actúen como repetidores satelitales de radioaficionados (es decir, para establecer contactos entre radioaficionados, aunque nada impide diseñar uno en tal sentido), ya que como se ha dicho, son satélites experimentales generalmente de proyectos universitarios ajenos a la radioafición (de propósito educacional), pero sus transmisiones de datos técnicos de funcionamiento del satélite (telemetría) y señales de baliza se suelen realizar en los segmentos asignados a los satélites en las bandas de radioaficionado, lo que permite poner a disposición de los radioaficionados la posibilidad de escuchar sus transmisiones, decodificarlas (con el software adecuado), y con ello colaborar con estos proyectos universitarios.

Los CubeSats aparecen como consecuencia de la búsqueda de minimizar el tamaño, abaratar el coste de los lanzadorers satelitales y normalizar los componentes y diseños de satélites, con el objetivo de popularizar su fabricación. Esta suma de factores permitió que el proyectar el montaje y lanzamiento de satélites fuera un sueño que económicamente podía estar al alcance de universidades y otros centros de formación. El desarrollo de los CubeSats, iniciado en 2003, ha supuesto que en muy pocos años el numero de satélites educativos y de radioaficionados aumentara muchísimo en muy pocos años, y como consecuencia de ello, desde entonces la gran mayoría de satélites de radioaficionados puestos en órbita son CubeSats.

Los CubeSats son satélites cúbicos de 10 cm de arista (que caben perfectamente en una mano extendida) y de peso no superior a 1.330 gramos (1,33 kg), alimentados por una batería y paneles solares, los cuales se colocan forrando las seis caras del cubo típicamente (y con una superficie total de paneles solares de al menos 600 cm²), y además dotados de un equipo de radiocomunicaciones básico. Son puestos en órbitas de baja altura (satélites LEO), por encima de los 500 km, y típicamente polares a unos 700 Km de altura. Suelen permanecer activos activos durante unos cuantos meses, y quizás algunos años.

A nivel de radio suelen ser equipados con uno o dos transmisores básicos en la banda de 435 MHz con una potencia de entre 100 mW (o menos) y 3 W, que permiten la transmisión de una señal de baliza, así como datos de telemetría y de posicionamiento mediante tramas de CW o de AX25 y APRS a velocidades de 1200 o 9600 baudios (la potencia de transmisión lógicamente es muy baja, limitada por los paneles solares y la batería de apoyo que pueda transportar el satétile). Un microcontrolador interno, con el hardware adicional y el software adecuado, se encarga del control e los distintos módulos del satélite, así como de proporcionar los datos telemétricos y de posicionamiento para los transmisores (a través de un sencillo módem).

A veces se lanzan satélites de pequeño tamaño tipo CubeSAT, constituidos por dos o más módulos CubeSATs unidos, esto es, con tamaños de 10 por 20 ó por 30 cm de tamaño, o más (tamaños 2U, 3U, 6U... según el número de módulos CubeSats unidos). Y también hay diseños más pequeños que los cubeSATs, los denominados Pocket-Cube (CubeSATs "de bolsillo"), satélites tipo CubeSATs pero con un tamaño aún más pequeño, de hasta 5 cm de arista (típicamente 7,5 × 5 × 5 cm ó 5 × 5 × 5). También se suelen referir estos satélites como picosatélites por su ya tan reducido tamaño, lo que implica instalar una electrónica muy reducida de tamano pero totalmente funcional en el picosatélite (algo realizable perfectamente hoy en día: la circuitería electrónica de un moderno teléfono móvil podría caber perfectamente en un picosatélite, por poner un ejemplo).

El tiempo de vida de estos pequeños satélites no suele pasar de unos cuantos meses o unos pocos años (típicamente de 1,5 a 3 años), depende principalmente de la altura a la que son puestos en órbita, siempre que no falle antes su eléctrónica. Los que tienen menos tiempo de vida son los CubeSATs lanzados desde la Estación Espacial Internacional (ISS), a causa de la baja órbita de ésta, entre 300 y 400 km de altura, donde aún está presente la atmósfera terrestre, aunque muy enrarecida, y que poco a poco va frenando a los satélites (y a la propia ISS), por lo que acaban cayendo a tierra y desintegrándose en la alta atmósfera al cabo de un año aproximadamente. Para órbitas más altas, por encima de 500 o 600 km, los satélites pueden estar en órbita tiempos del orden de 5 a 10 años, pero suelen quedar inoperativos antes por fallos del equipamiento del satélite (baterías, paneles solares,...).

El desarrollo de un CubeSat es un proyecto de cierta envergadura técnica y relativamente bastante costoso, pero es asequible para una universidad o escuela técnica importante. Los CubeSats se han de proyectar y construir según las especificaciones para satélites de este tipo, creadas y desarrolladas por el grupo CubeSat, constituido por el CalPoly (California Polytecnic University, de San Luis Obispo), asociado al Space System Laboratory de la Universidad de Stanford, y están disponibles en http://www.cubesat.org . Calpoly se encarga también de la coordinación de documentos y licencias, el envío de los satélites al lugar del lanzamiento, realiza la confirmación del control del despliegue y la telemetría del satélite una vez en órbita, y alguna cosa más.

Los satélites Cubesat deben se homologados para ser poder ser lanzados al espacio. El desarrollo de estos minisatélites (y de cualquier otro tipo de satélite) tiene su complejidad técnica, que ha de tener en cuenta una serie de requisitos que se han de cumplir para que el satélite tenga muchas posibilidades de soportar el lanzamiento y sobrevivir a las duras condiciones que se van a encontrar en el espacio, y esto se comprueban en laboratorios de homologación adecuados. En primer lugar han de garantizar que estos pequeños satélites no van a afectar al cohete lanzador ni al lanzamiento de la carga principal que transporta. Entre otras pruebas (similares a las que se somete a cualquier tipo de satélite) se realizan las siguientes:

Cumplido todo estos requisitos (y algunos otros), se homologa el satélite y ya puede ser lanzado al espacio.

A01.- RECOMENDACIONES DE FRECUENCIAS DE LA IARU PARA EL TRABAJO CON SATÉLITES

Dentro de los planes de bandas que la IARU establece, algunos segmentos de algunas bandas están recomendados para el trabajo con satélites de radioaficionados. Estos son:

A02.- RESEÑAS HISTÓRICAS SOBRE LOS SATÉLITES DE RADIOAFICIONADO

A02.1.- LAS PRIMERAS EXPERIENCIAS

Las primeras experiencias de comunicaciones espaciales se remontan al 4 de octubre de 1957 con el lanzamiento del Sputnik-I (el primer satélite artificial de la Historia), desde una villa cercana al mar de Aral, en la antigua URSS. El mundo se conmovió ante una gesta de tan singular significación científica y tecnológica. Dicho satélite era una bola de aluminio de 83,6 kg de masa y 60 cm de diámetro, girando en torno a la Tierra en una órbita elíptica de entre 235 a 935 Km de altura, y transmitía en las bandas de 20 MHz (en 20,005MHz) y de 40 MHz un sonido de tipo "bip-bip" (enlace local), y que entonces ya fue escuchado por muchos aficionados a las comunicaciones. Este primer satélite se desintegró en la atmósfera terrestre entre el 4 y el 10 de enero de 1958.

Cuatro meses más tarde, el 1-2-1958, los americanos pusieron en órbita su primer satélite, de la serie "Vanguard", el Explorer I. El Explorer I y Vanguard I (lanzado el 17-03-1958) operaban en la banda de 108 MHz (108,027 MHz) con una potencia aproximada de 10 mW . Muy poco tiempo después, los satélites norteamericanos se situaron en los 136 MHz, actuales frecuencias de los satélites meteorológicos de baja órbita.

Como curiosidad, el Vanguard I, a fecha del año 2005, aún estaba dando vueltas alrededor de la Tierra como basura espacial.

En los años siguientes a estos lanzamientos, los norteamericanos lanzaron dos satélites para comunicaciones de tipo "satélites pasivos", los satélites de la serie "Echo", que en realidad eran una especie de globos inflables, constituidos por una cubierta metalizada de 12 milésimas de mm, que se enviaba al espacio plegada, y que a causa del vacío espacial, el poco aire que había dentro de la cubierte plegada era suficiente para hincharlos. Eran globos de 30 m (Echo I) y de 42 metros (Echo II) de diámetro, que simplemente permitían reflejar las señales de radio que eran dirigidas hacia ellos (sin ningún tipo de amplificación ni regeneración de las señales, de ahí el término "pasivo"), por lo que fueron los primeros satélites de comunicaciones.

A02.2.- EL PROYECTO OSCAR

En 1960 un grupo de entusiastas radioaficionados de Sunnyvale (California), cuya ocupación profesional estaba vinculada con el espacio o con las comunicaciones, y animados por el gran éxito que tuvo tan sólo tres de años antes la antigua Unión Soviética al lanzar y poner en órbita el primer satélite artificial de la historia, el Sputnik-I, crearon la asociación Poject OSCAR (Orbiting Satellite Carrying Amateur Radio, Satélite orbital equipado con equipo de radioaficionado), cuyo objetivo era diseñar y construir satélites para radioaficionado. Su misión más inmediata: Poner en órbita un satélite para uso de Radioaficionados.

El primer satélite del proyecto OSCAR se diseñó y construyó en un tiempo récord, menos de un año, en 1961. Fue diseñado y construido por un grupo de radioaficionados de la costa oeste de Estados Unidos: Lance Ginner K6GSJ, Chuck Smallhouse W6MGZ, Ed Beck K6ZX, Al Diem, Chuck Townes K6LFH y Nick Marshall W6OLO. El satélite fue desarrollado y construido íntegramente en las casas y garajes de estos miembros del equipo OSCAR, y su coste total, descontadas donaciones de material recibido, fue de sólo 63 dólares de la época.

Pero además, el equipo OSCAR tuvo que convencer a los militares, que tenían el control de los lanzamientos espaciales en aquellos primeros años de la astronáutica, para incorporar el satélite en algún lanzamiento de algún cohete al espacio, y para ello solicitaron sustituir parte del lastre del cohete por el satélite, un paquete de unos 4,5 Kg de peso y un tamaño de aproximadamente 30 × 25 × 12 cm. Tras varias negociaciones con los militares, que no daban crédito a la petición de los radioaficionados, accedieron incluir el satélite como carga secundaria útil en el cohete que iba a lanzar al espacio el Discoverer-36 (o Corona 9029), un satélite militar espía de la serie KH-3.

Y así, el 12 de diciembre de 1961, desde la base militar de Vanderber (California), fue lanzado al espacio, a bordo de un cohete Thor-Agena B, el satélite OSCAR-1. En la última fase del lanzamiento se desligó del cohete mediante un resorte mecánico, que, además de ponerlo en funcionamiento, desplegó una antena de un cuarto de onda. El satélite quedó situado en una órbita inicial elíptica de unos 350 km de altitud promedio. Todo esto ocurría tan sólo 4 años después del lanzamiento del primer satélite espacial, el Sputnik 1, por la antigua Unión Soviética, siendo todo un hito. Fue el primer satélite no gubernamental del mundo lanzado al espacio.

El satélite era totalmente experimental y sólo sabía hacer dos cosas: Transmitir en modo baliza repetidamente la palabra "HI" (Hola, o bien onomatopeya de la risa) en telegrafía a un promedio de 60 veces por minuto, y medir la temperatura ambiental. Para comunicar el valor de la temperatura ambiental, éste modulaba la velocidad de la transmisión de la baliza, de manera que cuanto mayor era la temperatura, más rápidamente se “reía” el satélite.

El satélite sólo transmitía, y lo hacía en la frecuencia de 144,983 MHz y con una potencia de transmisión de sólo 140 mW. El transmisor era transistorizado, y hacía muy pocos años que habían salido al mercado los primeros transistores, y en 1961 aún no habían transistores comerciales capaces de proporcionar potencias significativas en las bandas de VHF, por lo que para el transmisor se utilizó un transistor prototipo de la firma Fairchild. Con forma de caja rectangular con una cara convexa (y su opuesta cóncava, curvaturas que se tuvieron que introducir debido a la necesidad de acoplar el satélite a la circunferencia exterior del cohete lanzador), como antena transmisora empleaba una antena monopolo de 60 cm de largo extendida desde el centro de la cara convexa (monopolo de cuarto de onda). El color del satélite era dorado con franjas negras que atravesaban su cubierta para regular su temperatura interna.

Técnicamente, el transmisor estaba constituido por un transistor oscilador a cristal en 72,5 MHz, un transistor amplificador y un diodo «Varicap» doblador de frecuencia a 145 MHz, con una potencia de salida de 100 milivatios. La antena conectada al transmisor, como se ha dicho, era un monopolo de 1/4 de onda de 19 pulgadas, y la alimentación corría a cargo de unas baterías de mercurio.

El satélite debería haberse identificado con el indicativo W6EE, ya que las normas internacionales referidas a las estaciones de radioaficionado obligan a que éstas se identifiquen periódicamente, pero la FCC (Federal Communications Commission, Comisión Federal de Comunicaciones, de Estados Unidos) eximió de este requisito a OSCAR-1, ya que la exigencia de transmitir el indicativo en morse hubiera supuesto (en aquellos años) una complicación excesiva en el diseño del circuito de la baliza. Se eligió la palabra HI (Hola) como identificación, ya que proporcionaba una importante optimización del ahorro de energía al estar constituido sólo por puntos telegráficos en sólo dos caracteres, además de que contribuyó a la fácil identificación de su señal por radioaficionados no telegrafistas. Esta palabra era generada por un sistema de manipulación electrónica basado en el uso de circuitos digitales con transistores, poco conocidos en el ámbito de los radioaficionados de aquel entonces.

El transmisor estaba alimentado por unas baterías de mercurio no recargables, y estuvo estuvo activo durante 22 días, que era el tiempo previsto de operatividad del satélite. Fue escuchado por primera vez desde la Antártida por la estación KC4USA al pasar el satélite sobre su ubicación, y se escuchó por última vez el 3 de enero de 1962, al agotarse las baterías. Veintiocho días más tarde, el 31 de enero, el satélite se volatilizó al entrar en contacto con la alta atmósfera terrestre, después de 312 revoluciones alrededor de la Tierra, en las que fue perdiendo altura progresivamente por la fricción con la muy tenue alta atmósfera. Pese a estar activo sólo 3 semanas, 570 radioaficionados en 28 países consiguieron captar su señal, y algunos pudieron registrar su transmisión en grabadoras magnetofónicas. Los informes recibidos (unos 5.000) confirmaron que el satélite se recibió con buenas señales a 1.400 millas de la trayectoria del satélite (unos 2.300 km).

OSCAR-1 había cumplido su finalidad: verificar la posibilidad de las comunicaciones mediante satélite (aunque sólo en recepción, ya que el satélite sólo transmitía una señal de baliza), y obtener información de las condiciones ambientales en la que trabajaba el transistor del transmisor. Fue todo un éxito que despertó en todo el mundo se despertó en todo el mundo un enorme interés por las comunicaciones en VHF y también en UHF, poco usadas en radioafición por entonces.

Pocos meses más tarde, el 2 de junio de 1962, fue puesto en órbita el OSCAR 2, con las mismas características de su predecesor. Su emisor resultó mucho más eficaz y estuvo activo durante 18 días.

A estos lanzamientos seguirán la mayor parte de los satélites de radioaficionados lanzados en las siguientes tres décadas. Estos primeros satélites lanzados por OSCAR son clasificados como satélites de FASE I, satélites muy sencillos de baja órbita, que permiten muy poco tiempo de uso (ya que sus pases sobre cualquier ubicación geográfica son bastante rápidos).

El acrónimo OSCAR todavía se utiliza hoy en día para identificar a la mayoría de los satélites de radioaficionados.

A02.3.- LA ASOCIACIÓN AMSAT

De los éxitos de los primeros pasos en las comunicaciones vía satélite mediante el proyecto OSCAR, surgió la necesidad de un nuevo grupo que llevara adelante los proyectos de organización.

Y así, el 3 de marzo de 1969 se fundaba en Washington DC la Radio Amateur Satellite Corporation, AMSAT, cuya dirección actual es:

850 Sligo Ave. Suite 600
Silver Spring, MD 20910, USA

Dirección postal : P.O Box: 27, Washington DC, 20044, USA

Sitio web : www.amsat.org

AMSAT nació en Estados Unidos para agrupar con más formalidad a los radioaficionados del mundo interesados en las comunicaciones espaciales, y fomentar la participación de la radioafición en la investigación y comunicación espacial. Actualmente es una fundación de ámbito mundial con base en Estados Unidos, dedicada al estudio y práctica de la modalidad de comunicaciones por satélite al amparo de la IARU (Internacional Amateur Radio Union). Es una subasociación de la IARU con delegaciones en muchos países promovida y sostenida por los socios de la IARU que investigan esta actividad y cuyos resultados son los satélites de radioaficionados que orbitan la Tierra. Por ello, la delegación principal y central de AMSAT, la de Estados Unidos, se conoce como AMSAT-NA (AMSAT de Norteamerica), para diferenciarla de las de otros países, como AMSAT-UK (del Reino Unido), AMSAT-DL (de Alemania), etc....

El primer satélite de esta nueva organización fue el AUSTRALIS OSCAR-5, lanzado el 23 de enero de 1970, y fue construido por estudiantes de la Universidad de Melbourne (Australia) y funcionó durante 52 días.

El AMSAT OSCAR-6 (AO-6) ya fue el primero de los vehículos espaciales de la serie denominada "FASE II", serie de satélites de baja órbita pero que permiten un mayor tiempo de uso que los de Fase I (tiempos de pase mayor). Lanzado por la NASA el 15 de octubre de 1972, funcionó durante un periodo de cuatro años y medio, que excedió sobradamente el año de vida previsto originalmente. Como curiosidad, el satélite comercial que había compartido su lanzamiento en el mismo cohete portador había dejado de funcionar mucho antes. Fue el primer satélite de aficionados de larga vida que empleó paneles solares para la obtención de su energía. Todo indicaba que los aficionados podrían aún superarlo. Varios subsistemas de este inmensamente popular y triunfante satélite fueron construídos por radioaficionados en Alemania, Australia y Estados Unidos.

El AMSAT OSCAR-6 desarrolló experiencias únicas, como las pruebas para determinar la posición de las transmisiones de un localizador de emergencia procedentes de una aeronave en un simulacro de accidente. También se utilizó para numerosas escuelas para efectuar demostraciones y experiencias.

El AMSAT OSCAR-7, segundo de la serie de la Fase II (y por ello conocido también como Phase-IIB), fue lanzado por la NASA el 15 de noviembre de 1974. El AMSAT OSCAR-8, lanzado también por la NASA el 5 de marzo de 1978, fue desarrollado para reemplazar al AMSAT OSCAR-6.

Como singularidad, este último vehículo espacial, además del transpondedor de la banda de 144 MHz a 28 MHz, como llevaban sus antecesores los OSCAR 6 y 7, incorporó un nuevo transpondedor para las bandas de 144 MHz a 430 MHz desarrollado por los miembros de la Japan AMSAT Association (JAMSAT).

El AMSAT OSCAR 7 estuvo operativo hasta 1981, quedando fuera de servicio al quedar cruzadas sus baterías. Sin embargo, el 21 de junio de 2002 fue escuchado de nuevo a través de su baliza de 2 metros, mostrándose operativo cuando el Sol ilumina sus paneles solares. El cortocircuito de sus baterías debió desaparecer, pero estas estaban ya inutilizadas, por lo que su única fuente de energía son los paneles solares.

El 5 de marzo de 1978 AMSAT lanza el AMSAT OSCAR-8, otro satélite de la Fase II, y poco después se funda en Gran Bretaña la AMSAT-UK, la cual, a través de NASA, lanzó al espacio el 6 de octubre de 1981 el satélite de Fase II UOSAT OSCAR-9 (UO-9 o UoSAT-1), que fue el primero en llevar una cámara de vídeo con sensor CCD para enviar imágenes de la Tierra, formateadas de manera tal, que era posible observarlas en una pantalla de televisión, después de un mínimo procesamiento.

Nota: En la página web de AMSAT hay un apartado donde hay disponibles numerosos programas de utilidad para el aficionado satelital: programas de "tracking" (seguimiento de satélites), programas para leer la telemetría de diversos satélites, programas para comunicaciones digitales con satélites que usen modos digitales, etc... El WiSP es uno de los más usados. También se pueden encontrar las actualizaciones de datos keplerianos de los satélites de radioaficionados y de otros satélites, así como la descripción de los satélites que están activos (algo de historia, datos técnicos, frecuencias de operación que emplean9, etc...

A02.4.- EL PROGRAMA SOVIÉTICO: LOS SATÉLITES RS

El 26 de octubre de 1978 la antigua URSS (Unión de Repúblicas Socialistas Soviéticas) lanzó un satélite de investigación de la serie Cosmos desde Plesetsk (norte de Rusia). Le acompañaban los dos primeros satélites soviéticos diseñados para las comunicaciones de radioaficionados, el Radio-1 y Radio-2 (RS-1 y RS-2). Fueron los dos primeros satélites de la serie RS (Radioamateuri Sputniki), serie rusa equivalente a los OSCAR.

Según las pocas noticias que en aquel tiempo se disponía (debido al hermetismo informativo impuesto por las autoridades de los países del bloque soviético), se suponían colocacados como compañeros de órbita de los satélites Meteor. Fueron diseñados y montados por estudiantes y radioaficionados. Su programa de trabajo incluía comunicaciones entre radioaficionados, experimentos científicos y trabajos de estudio llevados a cabo por centros universitarios soviéticos.

El satélite operaba en modo transpondedor (no en modo repetidor de un canal de radio). El receptor del transpondedor era extremadamente sensible, limitando la potencia del enlace ascendente a 5 W, recibiendo señales entre 145,880 y 145,920 MHz. Las señales recibidas eran proporcionalmente emitidas entre 29,360 y 29,400 MHz. La frecuencia de 29,400 funcionaba como una baliza que emitía constantemente las señales de identificación "RS".

El ancho de banda del transpondedor permitía 20 contactos bilaterales simultáneos consiguiendo cubrir zonas de hasta 8.000 Km de diámetro. Al estar en órbitas más altas que los OSCAR, el tiempo del satélite disponible sobre la vertical del operador era más largo: Cada "pasada" permitía 25 minutos de operación. El régimen de trabajo era de tres días a la semana: sábados, domingos y miércoles. Durante estos tres días, considerados en régimen de estudio, estaban a disposición de los estudiantes para sus investigaciones.

El 17 de diciembre de 1981 se lanzaron simultáneamente seis satélites, del RS-3 al RS-8. Los RS-3 y RS-4 eran experimentales y no contemplaban la posibilidad de ser operados por radioaficionados. Los RS-5 y RS-7 transportaban autotranspondedores que permitían hacer contactos en telegrafía con el robot del satélite. Estuvieron activos hasta 1988.

El RS-10 y el RS-11 fueron dos módulos ubicados en un mismo satélite transportador, el Cosmos 2123, que fue situado en una órbita circular de unos 1000 km de altitud el 23 de junio de 1987. Al igual que sus predecesores, disponían de transpondedores y "robots" en "modo A" de 40 KHz de un ancho de banda. Contaban también con un uplink (enlace ascendente) en 15 metros y un downlink (enlace descendente) en 10 metros (modo K). Para el segundo, el uplink era en 2 metros y el downlink en 10 metros (modo A).

Los satélites ISKRA-2 y ISKRA-3 fueron dos módulos que llegaron a operar unos días en el espacio. El primero de la serie ISKRA ("chispa" en ruso) fue lanzado manualmente el 17 de mayo de 1982 a bordo de la estación espacial soviética Salyut-7. Disponía de una radiobaliza en la banda de 28 MHz con el indicativo RK02 y un transpondedor de 15 a 10 metros. Se destruyó semanas después al reentrar en la atmósfera. El ISCRA-3 se puso también en órbita desde la Salyut-7 el 31-10-1982, casi al final de la misión. Su vida fue algo más corta que la de su antecesor.

Hacia 1990-91 la URSS se desmembra y el programa soviético de satélites de radioaficionados pasa a ser dirigido por Rusia, la principal república que formaba la URSS. Los RS-12 y RS-13 fueron lanzados al espacio el 5 de febrero de 1991, y constituyen una réplica de los dos anteriores. El RS-12 aún seguía operativo en el año 2002. Ambos satélites tuvieron mucho éxito gracias a sus excelentes señales, la gran sensibilidad de su transpondedor y su facilidad de acceso.

El RS-14, llamado también AMSAT OSCAR-21 (AO-21), fue lanzado el 29 de enero de 1991 desde el cosmódromo de Plesetsk, en el norte de Rusia. Fue el resultado de una excelente colaboración entre rusos y alemanes. Su apogeo se encuentra a 1000 Km de la Tierra y con una inclinación de 83º. Su aspecto es rectangular, midiendo 230×320×120 cm, con una masa de 6,2 kg. Se parecía muy poco a la serie anterior, primero por la frecuencia de trabajo. El uplink se encontraba en 435,014 MHz y recibía en 145,987 MHz. Fue preparado para las comunicaciones digitales, y contaba además con un DSP (Digital Signal Processor) que le permitía transmitir mensajes en varias lenguas en voz sintetizada.

El RS-15, también llamado Radio-Rosto, es el último de la serie RS que fue lanzado al espacio el dia 26 de diciembre de 1994 desde el cosmódromo de Baikonur. Su órbita es de aproximadamente 2000 Km de altura y su inclinación respecto al Ecuador era de 65º. No se orienta en el espacio. Su periodo de circunvalación alrededor de la Tierra es de 128 minutos.

RS-15 tiene una apariencia externa similar a una esfera de 90 cm de diámetro, recubierta de elementos de baterías solares. Su masa es de alrededor de 80 Kg. La retransmisión de las señales se efectúa de 145,858 a 145,898 MHz para los enlaces ascendentes, y de 29,354 a 29,394 MHz para los descendentes. Dispone de dos balizas en CW (código Morse) en las frecuencias de 29,352 y 29,399 MHz pudiéndose controlar su potencia desde la Tierra: 0,4 y 1,2 W. En el año 2002 aún estaba semioperativo y en 2005 sólo se escuchaba esporádicamente.

En marzo y octubre de 1997 se lanzaron respectivamente el RS-16 y el RS-17. En el RS-17 participó la AMSAT francesa construyendo la carga útil, mientras que los rusos montaron el chasis. El satélite era una conmemoración del 40 aniversario del inicio de la era espacial (lanzamiento del primer Sputnik). El satélite era una bola de 20 cm de diámetro (era una réplica a un tercio de escala del primer Sputnik, que abrió la era espacial), y su carga útil era un pequeño transmisor que enviaba un bip-bip, con una particularidad: La frecuencia del tono transmitido en los bips dependía de la temperatura ambiente interna del satélite (836 Hz a 0 grados). A fecha de 2005 estaba fuera de órbita y de uso.

El 10 de noviembre de 1998 los rusos lanzaron el RS-18 (Radiosputnik-18/Sputnik-41) desde la antigua estación espacial rusa MIR (que orbitaba a una altitud de aproximadamente 320 km sobre la superficie terrrestre), satélite en el que colaboró el Aeroclub de Francia, y coincidiendo con el Año internacional del aire y del espacio, celebrando su 100 aniversario. Era similar al RS-17 (una réplica a escala 1/3 del Sputnik 1, de unos 4 kg de peso y dotado de 4 antenas de látigo), pero en lugar de transmitir un bip-bip, transmitía dos mensajes de fonía grabados digitalmente, y un tono de baliza. Los mensajes, pregrabados en inglés, ruso y francés, decían “1998 fue el Año Internacional del Aire y del Espacio” (haciendo referencia a este acontecimiento) y “Programa Escuela Internacional del Espacio Sputnik”. RS-18 fue denominado como “Un satélite para la educación”. La señal del satélite se transmitía en 145,8125 MHz en FM, con una potencia de 150 mW. El satélite finalizó pronto su vida útil cuando se acabaron sus baterías.

El satélite fue lanzado a mano en uno de los paseos espaciales de los cosmonautas rusos. La historia cuenta que el cosmonauta Gennady Padalka le dijo a su compañero Sergei Avdeyev durante un paseo espacial que “lo lanzara suavemente hacia la Luna”.

El 16 de abril de 1999 el astronauta francés Jean-Pierre Haigneré FX0STB, lanzó a mano el RS-19 desde la MIR. Este satélite fue construido en colaboración entre la Agencia Espacial Rusa (RSA) y la empresa Swatch (fabricante de relojes). Antes de su lanzamiento, se iban a cargar con mensajes no comerciales de Swatch, pero la comunidad de radioaficionados protestó y estos mensajes se cancelaron.

Radio Sputnik Coordinating Group. Radio Sport Federation.
P.O.Box 88, Moscou, Rusia

A02.5.- PROGRAMA UOSAT

La serie de estos satélites son una realización de la Universidad de Surrey, en Inglaterra, llevada por un grupo de alumnos dirigidos por el Dr. Martin Sweeting, G3YJO, de AMSAT-UK, en la década de los 80.

Esta serie la componen un total de ocho satélites para efectuar diversos experimentos de interés tanto para radioaficionados como para educadores y científicos. Los estudios de propagación para HF incluyen cuatro balizas enfasadas en 7,001, 14,001, 21,001 y 28,001 MHz. Para frecuencias SHF incluyen dos balizas en 2401 GHz y 10470 GHz. También incluyen intrumental magnético y otros de alto nivel tecnólogico.

La unidad UoSAT-OSCAR-9 (UO-9) fue lanzada el 6 de octubre de 1981 junto con el satélite de investigación Solar Menophere Explorer (SME). Incorporaba varias balizas de HF para el estudio de las condiciones de propagación (en las frecuencias de 7, 14, 21 y 28 Mhz), dos balizas en 145,825 Mhz y 435,025 Mhz, y además incorporaba un sintetizador de voz y una cámara de vídeo con sensor CCD (imágen de 256×256 puntos y 16 tonalidades de gris), pretendiendo cubrir una área de 500 Km² de la superficie terrestre. Las imágenes ennviadas estaban formateadas de manera tal, que era posible observarlas en una pantalla de televisión, después de un mínimo procesamiento.

El UoSAT OSCAR-11 (UO-11) fue lanzado por la NASA en marzo de 1984 mediante un vehículo Delta 3920, desde la Base Aérea de Vandengerg, en Lompoc, California. Su aspecto es tetragonal, de 58×35×35 cm, y tenía una masa de 60 Kg. No transportaba ningún transpondedor, únicamente tres balizas para telemetría en FM AFSK-ASCII (a 1200 Bauds) en 145,825, 435,025 y 2461,5Mhz.

A02.6.- DIFERENTES FASES DE DESARROLLO DE SATÉLITES

OSCAR y AMSAT son, pues, dos asociaciones de radioaficionados que son verdaderos artífices del desarrollo de las comunicaciones vía satélite.

El desarrollo de los satélites de radioaficionado han seguido varias "FASES", y actualmente (2019) se están desarrollando los satélites de "Fase IV", y ya hay uno en órbita en órbita.

Las sucesivas fases muestran la evolución técnica de los satélites de aficionado (de acuerdo a la evolución técnica de la época), y ello también repercute en las frecuencias utilizadas para trabajar estos satélites.

FASE I

Pertenecen a esta fase los primeros experimentos orbitales, en órbitas bajas (satélites LEO) y escaso tiempo de uso en el espacio. Más anticuados técnicamente, usaron frecuencias bajas, como las bandas altas de HF (15 y 10 metros) y la banda VHF de 2 metros, y modos analógicos (antiguos modos A, K).

FASE II

Satélites de Órbitas bajas, con transpondedor (recepción por una frecuencia, emisión por otra), también experimentales, con mayor tiempo de permanencia en el espacio. El primer satélite de esta familia, el satélite OSCAR-6, se lanzó en 1972.

En estos satélites ya se usan frecuencias más altas, de UHF (banda de 70 cm o 430 MHz), además de la VHF, e inicialmente son analógicos, aunque en la década de los 80 comenzaron a incorporar también modalidades digitales del momento como el radiopaquete digital (AX25).

FASE III

Satélites de Órbitas elípticas de largo recorrido, que proporcionan un mayor tiempo de operación. Son de una dilatada vida operativa. Comenzaron a lanzarse en 1980, aunque el primer satélite operativo fue el OSCAR-10, lanzado en 1983.

Evolucionan junto con los de Fase II por lo que usan bandas de frecuencias y modalidades de transmisión analógicas y digitales del momento, si bien los más avanzados empiezan a incorporar bandas altas de UHF (1.200 MHz o 23 cm, 2,3 GHz o 13 cm). Se sitúan a altitudes elevadas entre 400 y 1500 km sobre la superficie terrestre.

AMSAT Phase-3A fue el primer satélite FASE III lanzado al espacio, y que contó con la colaboración de la la comunidad rusa de radioaficionados. Era la tercera generación de una nave espacial compleja, que usaba frecuencias de radio más altas y debía orbitar en órbitas de tipo Mólniya. Desafortunadamente, el lanzador Ariane y el satélite Phase-3A fueron destruidos durante el lanzamiento desde la base de Kourou (en la Guayana Francesa), debido a una fallo durante el despegue. Inmediatamente, AMSAT decidió reemplazarlo con un nuevo satélite, Phase-3B, que requirió aproximadamente 3 años para su construcción, y que fue renombrado como AMSAT-OSCAR 10 (AO-10).

El sofisticado AO-40 fue lanzado en 2000, fue uno de los pocos satélites amateurs que se colocó en una órbita elíptica inclinada, similar a la órbita Mólniya, que oscila entre 810 y aproximadamente 59.000 km. Su equipamiento incluía varios transpondedores de frecuencias de UHF (bandas de 435, 1269 y 2401 MHz), y una cámara a color, que permitió ofrecer algunas bellas imágenes de la Tierra vistas desde órbita. Sin embargo, tuvo un corto tiempo de vida.

FASE IV

Satélites geoestacionarios previstos para un uso continuado. Gracias a su posición geoestacionaria, darán cobertura continua a casi toda una cara de la Tierra.

La ventaja de un satélite geoestacionario para radioaficionados es que no necesita antenas con rotores ni programas de seguimiento (tracking), ya que para cualquier observador en tierra siempre estará situado en el mismo punto del firmamento, y se puede disponer de una antena directiva fija apuntándolo. Sin embargo, requieren una potencia de transmisión mayor para poder accederlo al estar mucho más distante que un satélite de baja órbita (LEO), y/o el uso de antenas de gran ganancia, por lo que operarán en bandas de microondas (2,3 , 5,7 , 10 GHz ...), lo que permitirá usar antenas parabólicas (de gran ganancia) para ello.

Actualización: El primer satélite geoestacionario con transpondedores para radioaficionados se lanzó al espacio el 15 de noviembre de 2018 y fue colocado en la posición orbital 25,5° Este, siendo un proyecto propuesto por la Asociación de Radioaficionados de Qatar y un grupo de radioaficionados sateliteros alemanes, y construido en Japón para el operador satelital de Qatar ES’HAIL. Es el satélite Es’Hail-2 (es el segundo satélite geoestacionario de comunicaciónes de ES’HAIL), designado por AMSAT como OSCAR-100 (QO-100), y opera en las bandas de 2400 MHz (uplink) y 10450 MHz (downlink) con dos transpondedores, uno de 250 kHz de ancho de banda para modulaciones de banda estrecha (CW, SSB...), y el otro de 8 MHz para uso en modo de banda ancha de Televisión digital de aficionado DVB-S (Digital Video Broadcasting Satelital) hasta 2 Mbits/s y otros modos de banda ancha. El satélite en sí es un satélite comercial de servicios de comunicaciones de datos y de televisión para la zona de oriente medio y el norte de África, que incorpora estos dos transpondedores para los radiaficionados. Desde su posición orbital de 25,5° E, cubre de forma permanente toda Europa y África, y hacia el oeste el Atlántico cubre hasta la zona oriental de Brasil (incluida), y hacia el este cubre el océano Índico y parte de Asia, llegando a cubrir Indochina y parte de Indonesia.

FASE V

Ambicioso proyecto futurista de colocar un satélite de radioaficionados en órbita alrededor de Marte. Sería un satélite mucho más complejo y muy difícil de operar, habida cuenta de las inmensas distancias que deberán recorrer las señales (con las fuertes atenuaciones de las señales que ello conlleva y los retardos de tiempo de las señales debido a las grandes distancias a recorrer), por lo que este tipo de satélite sólo quedará al alcance de los radioaficionados más capaces, avanzados y dotados de un potente equipamiento para seguirlos y comandarlos.

EAGLE

Es otro ambicioso proyecto futurista de satélite muy avanzado, que fue propuesto por primera vez en octubre de 2000 en el Amsat Space Symposium, celebrado en Portland (Maine, Estados Unidos). El primer proyecto concreto fue escogido en julio de 2001 en Denver (Colorado).

Mediante este proyecto se pretende crear un satélite muy completo que se deberá situar en una órbita geosíncrona elíptica (algo no conseguible actualmente con los lanzadores actuales, que los dejan en una órbita baja y circular, por lo que deberá contar con propulsores propios), y entre cuyo equipamiento incorporará varios transmisores en distintas bandas de microondas (bandas L, S y C) capaces de operar simultáneamente, los receptores correspondientes a esas bandas, un GPS, un "CEDEX" (Surrey Satellite Technology), dos cámaras (una de gran angular y otra de ángulo estrecho), y varias balizas activas en cada transmisor.

A03.- ALGUNOS SATÉLITES DE AFICIONADO A FECHA DE 2001 (HISTÓRICO)

En la web de AMSAT así como en las páginas web de muchos radioaficionados sateliteros se pueden encontrar listas actualizadas de los satélites que actualmente están en uso y sus características: Datos keplerianos, frecuencias de operación (uplink y downlink), modos empleados, etc...).

A través de esta página de estado de los satélites operativos de la AMSAT se puede consultar los satélites de radioaficionado que están operativos actualmente, notas históricas, frecuencias de operación activas, datos keplerianos, posición actual de cada satélite sobre el mapamundi, etc...

La siguiente lista es un ejemplo de la lista de satélites de aficionado que estaban en funcionamiento a fecha de abril de 2000, actualmente parte de ellos han quedado ya inoperativos, y hay nuevos satélites en el cielo. A fecha de verano de 2012 había unos 40 satélites de aficionado activos. Esta lista es por tanto de carácter histórico.

AO = Satélite AMSAT OSCAR (La letra O indica "OSCAR")
RS = Satélite ruso "Radio Sputnik"

- En satélites analógicos, si se indica en la entrada LSB significa que a la salida se invierte la banda lateral utilizada (uso de transpondedor inversor). La indicación USB indica no inversión de la banda lateral utilizada en el enlace descendente (uso de transpondedor no inversor).

- FUJI/OSCAR-20 y -29, y el DOVE/OSCAR-17 realizaban sus transmisiones digitales con caracteres ASCII de 7 bits, y podían ser trabajados con programas standard de comunicaciones (programas terminales ordinarios de Radiopaquete digital). En cambio, WEBER/OSCAR-18 trabajaba transmitiendo caracteres hexadecimales de 8 bits, y debía trabajarse con programas adecuados (P.Ej. con el modo KISS del programa PB).

Los demás satélites de esta época que emplean modos digitales debían ser trabajados con programas de radiopaquete digital especiales para satélites, como los programas PB/PG/PFHADD/PHS o el WISP (no servían los programas habituales de radiopaquete terrestre). Estos programas son también programas terminales, pero requieren un cierto protocolo con los satélites. Este protocolo regula el acceso de todos los cientos de estaciones que prueban operar con el satélite al mismo tiempo. Para uplink usan FM con codificación Manchester a 1200 Bd, para el downlink se requiere RC o PSK (Raised Cosine or phase shift keying) a 1200 Bd.

- Modo ROBOT: Sistema automatizado de registro de contactos realizados por los radioaficionados.

- Los satélites DOVE deben este nombre a "Digital Orbital Voice Encoder", esto es, disponen de una baliza de identificación que además de enviar su identificación en formato digital, también la envían en modo vocal, usando para ello un sintetizador de voz.

- Los modos "Spectrum" (Spread Spectrum) son modos de transmisión de señales digitales de espectro ancho.

A03.1.- ALGUNOS DATOS HISTÓRICOS

AMSAT confirmó el 6-04-2006 que estaba semioperativo, con suficiente energía proporcionada por sus paneles solares cuando estos son iluminados por la luz solar. A causa de su órbita, los aneles solares quedan en la oscuridad de la sombra terestre un cierto tiempo en cada órbita durante el verano y otoño del hemisferio norte, y el resto del año permanece todo el tiempo iluminado por la luz solar, alternando su funcionamiento entre los modos A y B.

AO-7 tiene forma de un paralalepípedo octaédrico (8 caras laterales) de tamaño 36,0 cm × 42,4 cm, y un peso de 28,8 kg. Su órbita es casi circular, con un apogeo de 1459 km de altura sobre la superficie terrestre y un perigeo de 1440 km (a fecha de 2012), y una inclinación de 101,59º. Su periodo orbital es de casi dos horas (casi 115 minutos).

AO-7 sirvió para probar nuevas tecnologías y formas de operación: Fue el primer satélite en actuar como repetidor en el espacio de otro satélite (el AO-6), fue el primero en incorporar un regulador de carga de baterías a bordo (carga a partir de la energía de los paneles solares), y empleó en el modo B un nuevo tipo de transpondedor muy eficiente que empleó la tecnología "HELAPS&quit; (High Efficient Linear Amplification by Parametric Synthesis, Amplificación lineal de alta eficiencia mediante síntesis paramétrica). También probó que podía emplearse un satélite barato como éste para comunicaciones médicas y localización mediante Doppler de estaciones terrestres en operaciones de búsqueda y rescate.

AO-7 incorpora dos transpondedores, uno no invertido para el modo A con un ancho de banda de 100 kHz, y otro invertido para el modo B (U/V) de 50 Khz de ancho de banda, además de una serie de balizas telegráficas en varias bandas.

Lanzado el 16 de Junio de 1983 dentro de la fase 3-D por la European Space Agency Ariane con un lanzador Ariane, a bordo del satélite de comunicaciones ECS-1, desde la base de lanzamientos de la ESA (Agencia Espacial Europea) de Kourou (Guayana Francesa): Fue el resultado de una cooperación de AMSAT-DL (de la antigua República Federal Alemana) y, en especial DJ4ZC, DJ5KQ, y la Universidad de Marburg, así como la NASA Y ESA.

Fue el primer satélite activo de la Fase 3, tras el fracaso del lanzamiento del AMSAT PHASE 3A tres años antes, el 23 de mayo de 1980, el cual iba a ser el primer satélite de Fase 3. Un fallo durante el despegue del lanzador Ariane desde la base de Kourou destruyó el lanzador y con él, el satélite.

AO-10 ya tuvo problemas desde el momento de su puesta en órbita. Se llegó a la conclusión de que el vehículo de lanzamiento colisionó con el OSCAR 10 unos 55 segundos después de la separación del satélite, propinándole un fuerte golpe por la parte inferior. El satélite fue girado sobre sí mismo y se salvó únicamente gracias a la rápida y precisa actuación de varios controladores.

En 2002 estaba en estado semioperativo, permitiendo tanto las comunicaciones "locales" como los DX durante muchas horas cada día. Era interesante el hecho de que tanto las señales de aficionados próximos como las de las estaciones DX más lejanas eran devueltas a Tierra prácticamente con la misma fuerza. Como el satélite aparecía casi estacionario durante una o dos horas, los seguimientos de antena son mínimos.

El satélite tiene el peso aproximado de 90 kg y forma un estrella de 3 puntas. El OSCAR 10 es capaz de trabajar en banda cruzada en el modo B, utilizando una frecuencia de entrada entre 435,175 y 435,025 Mhz (435,155/050 según AMSAT) de entrada en LSB/CW y tiene salida entre 145,975 (145,850/955 según AMSAT) tanto en USB como en CW. A estas frecuencias hay que añadir o restar las diferencias introducidas por el efecto DOPPLER, cifrado en unos 65 Khz en el perigeo.

La baliza general está situada en 145,810 Mhz y consistía en una portadora no modulada que solía presentar fading.

Fue lanzado el 01-03-1984 desde la base Vandenberg Air Force de California por un cohete Delta 3920 junto con el satélite LanSat-5. Fue desarrollado por el grupo de investigación e ingeniería espacial de la universidad de Surrey (Inglaterra) en el tiempo récord de 5 meses, y en su desarrollo participaron las secciones de AMSAT norteamericana y del Reino Unido. Fue lanzado para sustituir el UO-9, y disponía de tres balizas. En 2020 aún estaba semioperativo, se supone muy próximo a su final de vida, funcionando muy esporádicamente sólo su baliza telemétrica de la banda de 2 metros (145,825 MHz). Esta baliza originalmente transmitía cíclicamente cada 10 minutos (600 segundos) entre otros un boletín que es un mensaje estático detallando los modos de trabajo y frecuencias de todos los satélites de aficionado del momento.

UO-11 es un microsatélite con forma de palalelepípedo de tamaño 58,4cm × 35,5cm × 35,5cm y un peso de 60 Kg. Orbita a una altura de entre 625 y 637 km (perigeo y apogeo a fecha de 2012). Este satélite fue el primer satélite de radioaficionados que empleaba un sistema de comunicaciones digitales en órbita terrestre, y fue el satélite pionero en emplear una CPU que ejecuta un sotware de alto nivel.

Entre otros experimentos, UO-11 se empleó para probar una de las primeras técnicas de "store-and-forward" (almacenar y reenviar) en el ámbito civil para satélites LEO, siendo el primer satélite empleado para probar el radiopaquete digital a través de satélite.

Este satélite tuvo notoriedad pública en 1988 con la expedición soviético-canadiense Polar Bridge (también conocida como SkiTrek) que comenzó el 3 de marzo de 1988 cuando un grupo formado por trece esquiadores rusos y canadienses partieron de Siberia en un intento de llegar a Canadá atravesando el Polo Norte. Los nueve rusos y los cuatro canadienses llegaron al polo el 25 de abril donde fueron recibidos por un grupo de dignatarios de la Unión Soviética y Canadá, miembros de la prensa internacional y radioaficionados involucrados en apoyo y comunicaciones. El progreso diario de los esquiadores fue seguido por muchos miles de escolares y radioaficionados de todo el mundo, que también escucharon el sintetizador de voz a bordo del UoSAT-2 transmitiendo la última posición conocida de la expedición en FM a través del enlace descendente de dos metros (145,825 MHz), utilizando voz digitalizada, e informes de progreso, producidos regularmente por AMSAT-NA y distribuidos en todo el mundo a través de Radio Packet y de otros satélites de radioaficionados.

Satélite británico lanzado el 22-01-1990 utilizando el cohete europeo Ariane 4 desde la base espacial de la ESA (Agencia Espacial Europea) de Kourou (Guayana Francesa), junto con el UoSAT-4 y cuatro pequeños satélites de la denominada serie "Microsat". En 2005 aún estaba medianamente operativo.

Este satélite tiene forma cilíndrica, mide 35 cm por 65 cm y pesa 46 kg. Fue lanzado el 22-01-1990, y los primeros 18 meses estuvo activo como el primer satélite PACSAT de radioaficionado operando en modo digital a 9600 baudios. Después de este periodo de tiempo se le habilitó para el proyecto VITA como medio de mensajería médica con Africa (de ahí que también recibiera el nombre de HEALTHSAT). Al fallar el ordenador de a bordo que cumplía esta misión, fue reconfigurado el 23-02-2000 como repetidor de fonía en FM en bandas de radioaficionado (poco después de cumplirse su 10º aniversario en el espacio). Describe una órbita similar al AO-27, esto es, circular polar a unos 800 kilómetros de altura, por lo que a latitudes medias como España, el satélite realizaba 6 pasadas accesibles para el radioaficionado cada 24 horas, 3 diurnas y al cabo de aproximadamente 12 horas otras 3 de noche, estando el satélite operativo en todas las pasadas (tanto diurnas como nocturnas)(ver más características orbitales en el AO-27).

A bordo lleva un transpondedor monocanal de modo J (recibe en la banda de 144 Mhz y transmite en la de 432 Mhz). La potencia del transmisor es de 2 watios, lo que permitía trabajarlo incluso con un walky-talkies conectado a una antena satelitera. El transpondedor es de tipo repetidor monocanal, lo que significa que sólo puede estar siendo usado por una sola estacion a la vez, de forma análoga a los repetidores de FM terrestres.

Satélite norteamericano de la serie “Microsat” lanzado el 22-01-1990 desde la base espacial de la ESA en Kourou (Guayana Francesa) junto con el UO-14, el UO-15 y otros tres pequeños satélites de la serie “Microsat”. Su misión fue el tráfico de mensajes de radiopaquete digital (AX25) entre radioaficionados mediante la técnica de "store and forward" (función digirrepetidor). En 2002 aún estaba semioperativo, en 2012 ya estaba totalmente inoperativo.

Satélite de sólo escucha de la serie Microsat diseñado por radioaficionados brasileños. Fue lanzado junto con el UO-14, UO-14, y otros tres pequeños satélites de la serie Microsat el 22-01-1990 desde Kourou (Guayana Francesa).

Es un satélite de la serie DOVE (Digital Orbital Voice Encoder), era una caja de 23 cm de lado cuyo transmisor enviaba una señal de voz digital sintetizada además de las señales de telemetría en radiopaquete digital.

En 1996 dejó de funcionar, pero fue recuperado en 1998, aunque no respondía a las señales de control desde Tierra. Dejó de funcionar definitivamente en 2003.

Satélite norteamericano de sólo escucha de la serie Microsat. Lanzado junto con el UO-14, el UO-15 y otros tres satélites de la serie Microsat el 22-01-1990 desde Kourou (Guayana Francesa). Quedó no operativo tras 11 años en órbita.

WO-18 estaba dotado de una cámara CCD, pudiendo transmitir imágenes de la Tierra tomada desde su órbita mediante BPSK AX25 a 1200 Bd.

Satélite de sólo escucha de la serie Microsat. Lanzado junto con el UO-14, UO-15 y otros tres satélites Microsat el 22-01-1990 desde Kourou (Guayana Francesa). Fue desarrollado por radioaficionados argentinos, y su misión fue el tráfico de mensajes de radiopaquete digital (AX25) entre radioaficionados mediante la técnica de "store and forward" (función digirrepetidor).

En 2002 estaba semioperativo, con el digirrepetidor no activo y sin servicio de BBS. La baliza CW transmitía aún 8 canales de telemetría y uno de estado. En 2012 ya no estaba activo.

Satélite japonés lanzado el 7-02-1990 desde el centro espacial Tanegashima (Japón). En 2002 seguía operativo en modo JA de modo continuo.

Estos dos satélites rusos fueron lanzado el 5-02-1991 desde Rusia. En realidad se tratan de dos equipamientos satelitales diferentes, pero transportados por un mismo satélite, el COSMOS 2123. En 2002 sólo estaba activo el RS-12, manteniendo activo el modo A (fue reactivado en enero de 2001), el cual emplea transpondedores de 40 Khz de ancho de banda.

Satélite británico lanzado el 17-07-1991 desde Kourou (Guayana Francesa), opera el modo digirrepetidor de radiopaquete digital AX25 a 9600 baudios. Permanecía plenamente operativo en 2002, pero ya no estaba operativo en 2012.

Lanzado el 10-08-92, en 2002 estaba no operativo, transmitiendo en downlink continuamente en un estado no operacional. Su misión fue el tráfico de mensajes de radiopaquete digital (AX25) entre radioaficionados mediante la técnica de "store and forward" (función digirrepetidor). Desarrollado por radioaficionados ingleses con la colaboración de radioaficionados coreanos.

Satélite coreano lanzado el 26-09-1993 desde la base de la ESA en Kourou (Guayana Francesa) junto con el IO-26, el AO-27 y otros tres satélites de otros usos con un lanzador Ariane V59. Su misión fue el tráfico de mensajes de radiopaquete digital (AX25) entre radioaficionados mediante la técnica de "store and forward" (función digirrepetidor). No estaba ya operativo en 2002.

Lanzado el 26-09-1993 desde la base de lanzamiento de la ESA en Kourou (Guayana Francesa) con un lanzador Ariane V59, junto con el KO-25, el AO-27 y otros tres satélites de otros usos. Estaba semioperativo en 2002, manteniendo activa la función de digirrepetidor, válida para usuarios del modo APRS. En 2012 sólo funcionaba el enlace descendente.<(p>

IO-26 fue desarrollado por un pequeño grupo de radioaficionados italianos de la seccióm AMSAT italiana (AMSAT-IT). Se trata e un microsatélite con forma de cubo de 25 cm de arista, y un peso de 11,2 kg. Su ñorbita tiene una altura de entre 786 y 799 km (perigeo/apogeo) una inclinación orbital de 98,26º y un periodo orbital de 100,7 minutos (datos a fecha de 2012). Fue el primer satélite de radioaficionados diseñado por los radioaficionados italianos, y su misión es el tráfico de mensajes de radiopaquete digital (AX25) entre radioaficionados mediante la técnica de "store and forward" (función digirrepetidor), empleando el modo V/U o JD.

Satélite norteamericano lanzado el 26-09-1993 desde la base de la ESA en Kourou (Guayana Francesa) con un lanzador Ariane V59 junto con otros 6 satélites, entre ellos otros dos satélites de radioaficionado: el KO-25 y el IO-26. Estaba operativo aún en 2012.

AO-27 es un satélite de tipo repetidor de fonía en modo J (V/U). Orbita a una altura entre 789 y 800 km (perigeo - apogeo) con un plano orbital de 98,27º de inclinación, y un periodo orbital de 100,7 minutos (datos a fecha de 2012). Fue diseñado y construido por miembros de AMRAD, una organización técnica sin ánimo de lucro de radioaficionados de los barrios periféricos de Washington, D.C.

AO-27 es un microsatélite con forma de cubo, mide 25 centímetros de lado y pesa 11,8 kilogramos. Describe una órbita circular polar (pasa por los dos polos en cada orbita) a unos 800 kilómetros de altitud y tarda en dar una vuelta a la Tierra (periodo) unos 100 minutos a unos 28.500 kilómetros por hora aproximadamente. Cada orbita se desplaza 25,2 grados al oeste de la anterior, y son de norte a sur por el día y al contrario de noche (sur-norte). Para latitudes medias (como España) eso significa que el satélite realiza 6 pasadas accesibles para el aficionado cada 24 horas, 3 diurnas y al cabo de aproximadamente 12 horas otras 3 de noche, pero las unicas en las que el satélite se encontraba activo son en las diurnas (entre las 8 horas y las 12 horas UTC), ya que durante la noche no tiene luz solar, que es su verdadera fuente de energía (paneles solares). Para el caso de España, las pasadas diurnas son de norte a sur, y si una pasada nos pasa justo por encima la siguiente ten´ñia lugar al cabo de 100 minutos, a 2.145 kilómetros hacia el Oeste (sobre las islas Azores). Las pasadas nocturnas son de sur a norte, pero como se ha dicho, en éstas el satélite no estaba activo.

Aparte del sistema comercial de comunicaciones, a bordo llevaba un transpondedor monocanal de fonía en modo JA (recibe en la banda de 144 Mhz y transmite en la de 432 Mhz), con el transmisor y el receptor controlados por cristal. La potencia típica del transmisor es de 500 milivatios, que puede parecer poca, pero que permitía trabajarlo incluso con un walky-talkie conectado a una antena satelitera, pero puede transmitir hasta con 1 W de potencia. El transpondedor es de tipo repetidor monocanal, lo que significa que sólo puede estar transmitiendo una sola estacion a la vez, de forma análoga a los repetidores terrestres.

Usa una antena de látigo de cuarto de onda montada en la caa inferior del satélite, de polarización lineal, pero a causa de la rotación del satélite y su desplazamiento por el espacio, junto con efectos de propagación, la polarización de la señal recibida por las estaciones terrestres puede variar bastante durante cada pase del satélite.

AO-27 usa un método llamado "Timed Eclipse Power Regulation" (TEPR) para regular las baterías de a bordo cuando no está en presencia del Sol y por tanto no puede generar electricidad sus paneles solares. Básicamente TEPR mide el tiempo en que el satélite ha estado en situación de eclipse y cuanto expuesto a la luz solar, y decide qué subsistemas han de mantenerse activados o ser desactivados para un mejor aprovechamiento de las baterías. El satélite sólo mantiene activo su transmisor durante parte del periodo en que está iluminado por la luz solar durante cada órbita. El TEPR se ajusta cada pocos meses para ajustarlo a los cambios estacionales del planeta, que afectan al tiempo de luz diurna que recibe el satélite en cada órbita. Usando esta forma de gestionar la energía del satélite, 10 años después de su lanzamiento la batería del satélite apenas presentaba signos de degradación.

Satélite diseñado por radioaficionados rusos, fue lanzado el 26-12-1994 desde el cosmódromo ruso de Baikonur con un misil SS-19 modificado. Dispone de un transpondedor de modo A no invertido (Up: 2 m, down: 10 m) de unos 40 kHz de ancho de banda, que permanecía aún semioperativo en 2002 y en 2012, igual que su baliza de 29 MHz.

Satélite de forma esférica de 1 m de diámetro y 70 kg de peso, se mueve uen una órbita en torno a los 2000 km de altura (1885-2165 km), con una inclinación de 127,45º y un periodo orbital de 2 horas y 7,76 minutos (datos de 2012).

FO-29 es otro satélite japonés, lanzado el 17-08-1996 desde el Tanegashima Space Center (Japón). Opera en los modos JA (fonía) y JD (digital) de modo rotativo. Seguía activo en 2012. Dentro del modo digital se transmitían (entre otros) datos de telemetría del satélite (tales como datos de temperatura, corriente y tensión).

FO-29 es un satélite de forma poliédrica de 26 caras, de 44 cm × 47 cm de tamaño y un peso de 50 kg. Realiza órbitas elípticas polares de 800 km de perigeo, 1323 km de apogeo, y 98,54º de inclinación, con un periodo orbital de 106,44 minutos (datos de 2012).

FO-29 transporta un transpondedor lineal invertido para modo V/U (modo J) de 100 kHz de ancho de banda para SSB/CW , una BBS de Radiopaquete digital a 1200 y 9600 bps (digirrepetidor) que no estuvo mucho tiempo operativa, y una baliza "Digitalker" que transmite en FM una voz grabada digitalmente con una potencia de 100 mW. La potencia total de transmisión del satélite es de 1 W como máximo. El digitalker transmite información mediante fonía que puede ser escuchada con un aparato de mano, y que es enviada en formato digital PCM al satélite desde la estación de control japonesa del satélite.

FO-29 también incorpora un control de altitud que consiste en un sensor de posición del Sol, un sensor geomagnético y el procesador de datos. También probó la eficacia de células solares de arseniuro de galio de tamaños 2 cm ×2 cm y 2 cm × 1 cm. Además de las células solares, cuenta con una batería de 11 células de Ni-Cd (Niquel-Cadmio) de 6 AH de capacidad.

Satélite diseñado y producido por el radioclub de Francia, fue lanzado el 04-03-1997 "a mano" por los tripulantes de la antigua estación espacial rusa MIR.

Fue una réplica del primer satélite espacial, el Sputnik, y ya estaba muerto en Septiembre de 2001.

Microsatélite tailandés lanzado el 10-07-1998 desde el cosmódromo ruso de Baikonur junto con el GO-32. Está no operativo desde diciembre de 2000.

TO-31 realizó transmisiones de archivos de imagen de color y alta resolución, muchas son enviadas con el formato de compresión UoSat. Estos archivos de imagen pueden ser procesados con el software ProcMail, disponible en:

GO-32 es un microsatélite israelí operado por el Technion Institute of Technology, lanzado desde el cosmódromo ruso de Baikonur con un cohete Zenit el 10-07-1998 junto con el TO-31. Es un microsatélite con forma de cubo de 44,5 cm de arista y 60 kg de peso, que describe una órbita polar muy circular, a una altura de 814-816 km (perigeo-apogeo), una inclinación orbital de 98,48º, y un periodo orbital de 101,19 minutos (datos de 2012).

Preparado para comunicaciones digitales, con funciones de BBS o digirrepetidor y de APRS en modos V/U (JD), estaba semioperativo en 2002 y aún en 2012, sólo en modo baliza de telemetría en 435,3250 MHz y en modo digirrepetidor en modo BBS.

GO-32 emplea un sistema de estabilización de tres ejes, usando un volante de inercia y tres actuadores magnéticos, y emplea un magnetómetro de tres ejes como sensor de altura, que consume unos 3 W de potencia. La potencia total del satélite es de hasta 10 W, incluyendo los consumos de los transmisores, receptores, sensor de altura y ordenador de a bordo. El control magnético de estabilización del satélite de tres ejes permite mantener el satélite estable en su orientación espacial dentro de una precisión de 2º-2.5º.

El sistema de energía emplea células solares de película delgada desarrolladas en Rusia, que están montadas en 4 de los 6 paneles de aluminio que forman la envoltura del satélite. Además equipa una batería de NI-Cd para la operación en la sombra terrestre. El quinto panel del satélite mira siempre hacia la Tierra y soporta la antena, un retroreflector, un radiómetro de ultravioletas y una cámara para tomar imágenes de la Tierra. Cuando el satélite está estabilizado mediante su sistema de 3 ejes, el sexto panel no permanece iluminado por la luz solar, y por ello no incluye ninguna célula solar. El calor generado en los paneles iluminados por el Sol es conducido a partes de la estructura del satélite que son empleadas como radiadores de calor.

Satélite norteamericano lanzado el 24-10-1998 con un cohete lanzador Delta II desde la base de las fuerzas aéreas de Vandenberg (California). Su nombre SEDSAT-1 significa "Students for the Exploration and Development of Space Satellite number one". Es propiedad de Students for the Exploration and Development of Space (SEDS) y colaboraron en su desarrollo la Universidad de Huntsville (Alabama). Estaba semioperativo en 2002 y seguía así en 2012, sólo funcionando difundiendo datos digitales en modo downlink.

Es un satélite de pequeño tamaño casi cúbico, de 36 kg de peso, que recorre una órbita elíptica de 543 km de perigeo y 1054 km de apogeo, con una inclinación de 31,44º , y un periodo orbital de 100,83 minutos (datos de 2012).

El satélite fue desarrollado para fines educativos y de investigación una vez puesto en órbita, proporcionando una plataforma de desarrollo de algoritmos de control y posicionamiento de microsatélites, además de proporcionar un digirrepetidor BBS para los radioaficionados. Incorporaba sensores multiespectrales, cámaras de observación en banda estrecha, un GPS, otros instrumentos de uso flexible, componentes electrónicos más avanzados, y baterías de tipo Ni-MH, de mayor densidad energética que las clásicas baterías de Ni-Cd. Los datos proporcionados por las cámaras y otros aparatos eran de difusión pública, pues el sistema de comunicación con el satélite estaba enlazado con Internet.

PANSAT fue desarrollado por la "Naval Postgraduate School" (EE.UU.) y lanzado desde la lanzadera espacial Discovery el 30-10-1998. Usa transpondedores de señales digitales de espectro ancho (spread-spectrum digital transponders), disponibles para los radiooperadores en un futuro cercano usando el software necesario para manejar esta tecnología.

Frecuencias de Uplink/downlink: 436,500 Mhz. En 2002 no estaba disponible para uplink.

Fue lanzado el 23-02-1999 a bordo de un cohete Delta II desde la base aérea de Vandenberg (California). Depende de la Stellenbosch University Satellite (de Sudáfrica), y colaboraron en su desarrollo estudiantes de la Universidad de Sudáfrica.

El SunSat incluía la capacidad de "store & forward" (almacenar y enviar) para transmisiones digitales a 1200 y 9600 baud digital, y un repetidor de voz en modulación FM, en modos J, B y "Parrot" ("Loro", repetidor de fonía simplex, en la misma frecuencia), este último destinado principalmente para demostraciones educativas.

El satélite no solía estar activo en todas las pasadas, que duran unos 14 minutos, y daba muy buena señal, pudiendo ser trabajado incluso con antenas omnidireccionales. En fonía sólo estaba activo durante una pasada al día, el resto de órbitas se empleaba como digipeater (principalmente para APRS a 9600 bps). Transmitía con 4 watios de potencia.

Tras 596 días de efectividad, quedó fuera de servicio y en estado irrecuperable el 19-01-2001.

Satélite británico lanzado el 21-04-1999 desde el cosmódromo ruso de Baikonur, disponía en su carga útil de equipos de mensajería digital (store & forward), transpondedores L/S, y otros.

Estaba preeparado para realizar transmisiones digitales en la banda S con velocidades de entre 128 kb/s y 1 Mb/s, pero no se informó de las frecuencias de downink de esta banda. En 2002 no estaba disponible este satélite.

Es un satélite de Fase 3, lanzado el 16-11-2000 desde la base de Kourou (Guayana Francesa) en un cohete Ariane 5. Fue diseñado para ser utilizado al menos diez años como una ayuda educativa que permitiera a los estudiantes de todo el mundo a familiarizarse con las técnicas y comunicaciones espaciales. Este satélite también representó la entrada de muchos radioaficionados a frecuencias muy altas (1,2 y 2,4 GHz). Fue un satélite complejo, a causa del número de transpondedores usados y las muy altas frecuencias de éstos. También equipaba una cámara a color, que ofreció bellas imágenes de la Tierra vistas desde órbita.

El satélite se colocó en una órbita elíptica inclinada, similar a la órbita Molniya (cuya altitud oscila entre 810 y aproximadamente 59.000 km), con el fin de que cubriera una gran porción de la Tierra durante largos períodos de tiempo. Sin embargo, este sofisticado satélite se malogró en poco tiempo, quedando totalmente inoperativo.

AO-40 fue equipado con varios transpondedores en varias frecuencias para proprocionar comunicaciones bidireccionales, así como varias balizas en varias frecuencias que transmitían datos de telemetría en los modos FSK y BPSK.

La configuración más popular para trabajar el satélite fue la de transmitir en 435 MHz y recibir en 2,4 GHz. Se recomendaba en transmisión utilizar como antena al menos una Yagi de polarización cruzada de 10 elementos o un par de dipolos cruzados sobre un plano reflector. Para recepción, una antena parabólica de 60 cm (S/N = 26 dB).

Fueron dos satélites de las mismas características (salvo las frecuencias de operación) lanzados el 26-09-2000 desde el cosmódromo ruso de Baikonur. Fueron desarrollados por el Space Research Institute del King Abdulaziz City for Science and Technology, de Arabia Saudí.

Estaban preparados para operar en modo digital a 9600 baudios en modo "Store & Forward" y como repetidor de FM, pero a fecha de 2002 nunca se supo cuál era el estado real de estos dos satélites árabes, ni se conocía la frecuencia de uplink de cada uno de ellos.

Lanzado el 30-09-2001 desde el campo de lanzamiento de la isla Kodiak (Alaska) junto con el Sapphire (NO-45) y el Starshine (NO-43), empleando el cohete lanzador Athena I. Los tres satélites operan en modos digitales (AX25) y seguían operativos en 2002. Propiedad de la Academia Naval USA, seguía semioperativo en 2012, funcionando sólo su baliza APRS de 2 metros.

NO-44 es un satélite de forma cúbica que describe una órbita LEO bastante circular, con una atitud de 789 - 799 km (perigeo-apogeo), una inclinación orbital de 67,05º y un periodo orbital de 100,74 minutos (datos a fecha de 2012).

PCSat dispone de un sistema GPS que permite conocer y enviar inmediatamente su posición exacta a los usuarios, permitiendo ser visualizada su posición en mapas APRS, siendo el primer satélite para aficionados pensado para el modo digital APRS (Automatic Position Reporting System). Funciona conmo digirrepetidor APRS a 1200 bps, y está pensado para ser utilizado por estaciones móviles y equipos de mano.

Lanzado el 30-09-2001 desde el campo de lanzamiento Kodiak (Alaska) junto con el PCSat (NO-44) y el Sapphire (NO-45). Operativo en 2002.

Lanzado el 30-09-2001 desde el campo de lanzamiento Kodiak (Alaska) junto con el PCSat (NO-44) y el Starshine (NO-3). Operativo en 2002.

El sistema de comunicaciones usa una TNC Hamtronics modificada. Transmite con una potencia de 2 W.

Lanzado el 26-09-2001 desde el cosmódromo ruso de Baikonur, MO-46 fue un microsatélite comercial malasio que ofrecía servicio a los radioaficionados. Operaba en modo digital a 38400 baudios FSK.

01.- INTRODUCCIÓN