Conceptos generales de los sistemas satelitales

Casos de uso de los sistemas satelitalesCasos de uso de los sistemas satelitales

Cobertura de un sateliteCobertura de un satelite

Plano ecuatorial Ángulo de inclinación

INCLINACIÓN DE LA ÓRBITA SATELITALINCLINACIÓN DE LA ÓRBITA SATELITAL

Órbita polar: inclinación 90ºÓrbita ecuatorial: inclinación 0º

UBICACIÓN DEL SATÉLITEUBICACIÓN DEL SATÉLITE

Ubicación de la antena:Lat. 32ºLon. 15º

Ubicación punto subsatelital:Lat. 0ºLon. –30º

UBICACIÓN DEL SATÉLITEUBICACIÓN DEL SATÉLITE

EE

NN

WW

SS

0º

90º

180º

270º

D: RANGOD: RANGO

: ÁNGULO DE INCLINACIÓN (: ÁNGULO DE INCLINACIÓN (look up anglelook up angle))

: AZIMUT: AZIMUT

D

Componentes de un satélite

Transponder y sistema de antenas

Paquete de EnergíaSe trata de la fuente de energía del satélite el cual puede ser energizado por baterías o energía solar. Para el caso de los satélites en la órbita geoestacionaria se utiliza una combinación de baterías y energía solar. Los paneles solares suministran energía para alimentar a los dispositivos electrónicos y cargar las baterías durante el ciclo de luz solar y la energía de la batería durante el eclipse del satélite.

Sistema de control e información y sistema propulsor de cohetes

Este sistema se lo conoce como sistema de mantenimiento de la estación. Su función es mantener al satélite en la órbita correcta con las antenas siempre en la dirección deseada.

Bandas de operaciónBBaannddaa FFrreeccuueenncciiaass EEnnllaaccee UUssoo

6 / 4 GHz 5925-6425 MHz

3700-4200 MHz

Up

Down

Comercial

8 / 7 GHz 7900-8400 MHz

7250-7750 MHz

Up

Down

Militar

14 / 11 GHz 14 - 14.5 GHz

11.7 - 12.2 GHz

Up

Down

Comercial

30 / 20 GHz 27.5 – 30.5 GHz

17.7 – 20.2 GHz

Up

Down

Comercial

30 / 20 GHz 30 – 31 GHz

20.2 – 21.2 GHz

Up

Down

Militar

44 / 20 GHz 43.5 – 45.5 GHz

20.2 – 21.2 GHz

Up

Down

Militar

cobertura

La cobertura de la carga útil del satélite está determinada por el patrón de radiación de su antena. La antena receptora, como la transmisora, pueden tenerpatrones diferentes por lo tanto puede haber un área de cobertura diferente para el enlace ascendente como del descendente.

HISPASATHISPASAT

10 20 30 40 50 60 70

10 20 30 40 50 60 70

176 170 164 158 152 146 140 134 128 122 116 110 104 98 92

75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15

40610

40265

39920

39575

39230

38885

38540

38195

37850

37505

37160

36815

36470

36125 Elevación (º)Elevación (º)

Rango (km)Rango (km)

Azimuth (º)Azimuth (º)

Diferencia de longitud entre la antena y el punto subsatelital (º)

Latitud de la antena (º)

Azimuth2do. Cuadrante: -3er. Cuadrante: + 90º4to. Cuadrante: +180º1er. Cuadrante: - 90º

Ubicación de la antena:Lat. 32ºLon. 15º

Ubicación punto subsatelital:Lat. 0ºLon. –30º

D=39575 kmD=39575 km=30º=30º=212º=212º

ENLACE DEL SATÉLITE A LA ESTACIÓN TERRESTREENLACE DEL SATÉLITE A LA ESTACIÓN TERRESTRE

EIRP (EIRP (Efective Isotropically Radiated PowerEfective Isotropically Radiated Power))

FSL (FSL (Free Space LossFree Space Loss))

ALAL((Atmosferic LossAtmosferic Loss))

((Isotropic Received LevelIsotropic Received Level))IRLIRL

IRL (dBW)=EIRP(dBW)-FSL(dB)-AL(dB)IRL (dBW)=EIRP(dBW)-FSL(dB)-AL(dB)

FSL(dB)=32.5+20logFSL(dB)=32.5+20log[[DD(km(km))]]+20log+20log[f[f((MHzMHz))]]

Satélites de órbita baja (LEO)

Los satélites de órbitas bajas (LEO) son aquellos localizados a distancias entre los 500 y los 2000 kilómetros sobre la superficie de la tierra con inclinaciones entre 30° y 90°. Este tipo de satélites al encontrarse ubicados a distancias muy cercanas presentan tiempos de respuesta y latencias muy bajas, alrededor de los 0,02 segundos, así como anchos de banda muy elevados.

Satélites de órbita media (MEO)Los satélites de órbita media se encuentran ubicados entre los satélites de tipo LEO y los de tipo GEO a una distancia entre 5000 y 12000 kilómetros sobre la superficie de la tierra. El período orbital de los satélites MEO es de 12 horas. Algunos satélites de este tipo tienen órbitas circulares casi perfectas lo que da como resultado que mantengan una altura y velocidad constante.

Satélites de órbita alta (HEO)

Los satélites de tipo HEO son aquellos que se encuentran ubicados en una órbita a 42164 kilómetros, mayor a los de tipo GEO.

Satélites de órbita geoestacionaria o geosíncrona

(GEO)La órbita geoestacionaria es una órbita única de la clase geosíncrona. La diferencia entre las dos órbitas es muy pequeña, pero importante.La orbita geosíncrona es similar a la geoestacionaria excepto que su inclinación puede tomar valores entre 0° y 90°. Inclinaciones d iferentes a 0° requieren antenas terrestres con sistemas de rastreo. Este tipo de órbitas son escogidas debido a la eficiencia en la utilización del combustible al momento del despegue del cohete así como el mantenimiento de la órbita.

CUBESAT

Paneles solares Reguladores de carga Fuente de alimentación Baterías Micros PCB Radiomodem Transmisor de radio Receptor de radio Giroscopio Antenas

DispensadorEl P-POD (Poly Picosatellite Orbital Deployer) es el sistema standard de despliegue de los cubesat creado por la Universidad Cal Poly. En su interior se puede transportar 3 cubesat y actua como interfaz con el vehículo de lanzamiento. Un mecanismo con un muelle realiza el despliegue de los satélites una vez que el lanzador envia la señal de separación al P-POD y este abre la puerta del dispensador.

Configuraciones posible

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

1U -> 1,33Kg1,5U -> 2 Kg2U -> 2,66 Kg3U -> 4 Kg

La “U” es la configuración básica.

Requisitos generales

• El cubesat no debe poseer elementos que puedan generar residuos orbitales adicionales.

• No se permite el uso de elementos pirotécnicos.

• Los sistemas de propulsión deben incorporar al menos 3 inhibidores de la activación.

• La energía química almacenada no debe ser superior a los 100 Watt -hour.

Requisitos mecánicos

• Las dimensiones estandar para una unidad cubesat 1U son: 100 mm x 100 mm x 100 mm

• El origen del centro de referencia es el centro geomético del cubesat.

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

• Un muelle de separación al final de los rieles es obligatorio para realizar la separación con respecto del cubesat vecino .

• La configuración 3U+ tiene permitido un volumen adicional de un cilindro de 36 mm de alto y un máximo de 64 mm de diametro

• Es necesario el uso de rieles como elemento estructural del cubesat para permitir su colocación dentro del P-POD.

Requisitos eléctricos

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

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

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

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

Requisitos operacionales

• El operador del cubesat debe estar en posesión de una licencia de radio frecuencia acorde a la región desde la que se va a operar

• El diseño y el hardware utilizado para el cubesat debe cumplir con los requisitos de NPR 8715.6 que limita los residuos orbitales.

• Cualquier elemento desplegable debe esperar un mínimo de 30 min para su despliegue a partir del momento de la separación del P-POD

Desarrollo de algoritmos de estabilización (Actitud)