Transpondedor inversor en modo J del satélite OSCAR-29
1. Los satélites de AMSAT volver
Cuando en 1958 EEUU lanzó su satélite EXPLORER-1, radioaficionados de todo el mundo soñaron con construir y lanzar su propio satélite. Así, en 1960 un grupo de radioaficionados de California (EEUU) crean el proyecto OSCAR (Orbiting Satellite Carrying Amateur Radio). Mas tarde --en 1969-- se crea la organización AMSAT, la cual tiene delegaciones en muchos países, en ellos España.
El objetivo de AMSAT es lanzar satélites no comerciales para uso y disfrute de los radioaficionados. Bien podríamos decir que los objetivos de este programa son una utopía hecha realidad. Han conseguido hacer frente a muchos problemas, entre los cuales destaca especialmente el enorme coste del lanzamiento. La reducción de costes se debe a las siguientes causas:
Desde sus comienzos, se han lanzado más de 70 satélites de radioaficionado en los últimos 40 años. De todos ellos, sólo 28 más o menos dan servicio hoy en día. Digo más o menos ya que de vez en cuando alguno queda apagado temporalmente por fallo o por mantenimiento.
Hay satélites de radioaficionado para todos los gustos. Muchos de los modos de comunicación que encontramos en las bandas tradicionales también están disponibles en los satélites: banda lateral única, telegrafía, teletipo, televisión de barrido lento, FM y radiopaquete. Hay espacio para los que les gusta conversar y hacer nuevos amigos. Para el experimentador y el constructor de equipos y antenas, este es un mundo muy amplio. En pocas palabras: lo que hoy nos gusta de la radio casi seguro lo encontramos también vía satélite.
Todos los satélites llevan el nombre OSCAR-[Número] o cualquier otro nombre (RS, Iskra, ...) dependiendo de si lo han lanzado grupos pertenecientes a AMSAT o no. Por ejemplo la serie de satélites RS corresponde a los lanzados por radioaficionados de la antigua URSS, aunque también es posible que tengan nombres duales como RS-14/OSCAR-21. Como curiosidad AMSAT no sólo lanza satélites, también lanza globos aerostáticos.
En esta sección veremos las principales características de estos satélites, estudiaremos de forma general sus transpondedores, las bandas de frecuencia (modos) en que trabajan, los tipos de satélite que se llaman de radioquete (AX.25) y las estaciones de radio necesarias para trabajarlos. Cabe hablar de 3 grupos de satélites o fases:
Si quiere conocer detalles de cada uno de los satélites puede consultar la ficha técnica de cada uno. En el año 2004 está previsto que se lancen nuevos satélites.
2. Transpondedores lineales y modos volver
Los transpondedores lineales funcionan a través de dos bandas de radioaficionado, recibiendo en una y transmitiendo en otra. Las más utilizadas son 21, 29, 145 y 435 MHz y 1,2, 2,4 y 24 GHz. Es interesante el hecho de que frecuencias de HF pueden atravesar la ionosfera. El ancho de banda varía entre 40 y 250 KHz y la potencia suele ser de 1 W. Cada persona que quiere acceder debe buscar un hueco libre dentro de la banda pasante. En teoría se podría emplear cualquier modulación, pero para aprovechar mejor el espectro se usa SSB para voz, CW (Morse) o bien modulaciones digitales de banda estrecha.
La configuración de frecuencia ascendente y descendente del satélite se denomina “modo”. Los más habituales son el A (145→29), T (21→145), J (145→435), B (435→145), S (435→2400), etc.
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Transpondedor inversor en modo J del satélite OSCAR-29 |
En algunas ocasiones vemos modos de dos letras como JA y JD, que en este caso se refiere a modo J Analógico (transmisión de señales analógicas en el ancho de banda del transpondedor) o modo J Digital (transmisión de señales digitales en el ancho de banda del transpondedor). En otras vemos que el satélite trabaja en modo compuesto, por ejemplo KA esto significa que se puede subir en 15 metros o en 2 metros y ambos bajan en 10 metros. En los futuros satélites se prevén nuevos modos.
Los satélites no requieren de grandes potencias de transmisión en las estaciones, por el contrario mucho de ellos se bloquean o transmiten con menos potencia en el enlace descendente (OBO, Output-Backoff) como aviso de que están recibiendo demasiada potencia en la entrada del transpondedor y de que se están protegiendo. Un estación terrena que transmite demasiada potencia satura la entrada del transpondedor (IBO, Input-Backoff) y es especialmente desconsiderada con las demás estaciones impidiéndoles el acceso al satélite.
Si usamos antenas directivas, un amplificador de 100 vatios esta en el límite máximo de lo decente para no saturar la entrada del transpondedor y ser considerado con los demás radioaficionados.
El efecto Doppler
A la hora de usar un modo debemos tener en cuenta el efecto Doppler provocado por el movimiento relativo del satélite con la estación de radio. La desviación de frecuencia es:
y puede llegar a ser de decenas de KHz, cosa que debemos tener en cuenta al sintonizar. Esta desviación la suelen calcular los programas de seguimiento de satélites. Para ciertas órbitas circulares es posible hacer el calculo a mano nosotros mismos.
3. Satélites de radiopaquete volver
Si bien siempre se han podido emplear los transpondedores lineales para retransmitir modulaciones digitales (radioteletipo o CW), lo interesante es que el satélite realice una función más activa, permitiendo almacenar información y así comunicar zonas sobre las que nunca pasa a la vez. El OSCAR-6 ya tenía un primitivo sistema de almacenamiento y reenvío o store&forward (s&f) para RTTY.
La mayoría de los satélites de aficionado son pasivos, ie, tan sólo cambian la frecuencia y amplifican la señal analógica que reciben desde la Tierra. Desde 1990 y con el auge de las comunicaciones digitales, se han lanzado muchos satélites que son capaces de demodular e interpretar las señales digitales (FSK, PSK...) de determinados modos de comunicación digital en especial radiopaquete (AX.25)
Por ejemplo:
Un satélite con capacidad para tratar con señales RTTY puede recibir y demodular la señal FSK, recuperar los bits y el mensaje, y volver a retransmitirlos después usando FSK en otra frecuencia de portadora al receptor. De esta forma se convertiría en un repetidor digital regenerativo para RTTY --y en principio, sólo para este modo--
Entre estos satélites "digitales", destacan especialmente los satélites preparados para radiopaquete, que son capaces de recibir y procesar las tramas del protocolo de enlace AX.25. Son entonces auténticos repetidores digitales regenerativos AX.25 como los que hay en la Tierra. Estos satélites llevan una versión ligeramente modificada de AX.25 con la que podemos hacer cosas como usar el BBS de a bordo para dejar, guardar o leer mensajes "en diferido" (cuando pasa el satélite sobre nosotros) desde cualquier lugar del globo, o recibir extraordinarias imágenes digitalizadas de alta calidad.
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El OSCAR-40 lleva muchos "transpondedores digitales" encima |
La ISS y otros cacharros también llevan repetidores AX.25 |
 El Fuji-OSCAR-20 está
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Instrucciones detalladas a modo de ejemplo sobre como
trabajar el OSCAR-21 En modo JD: Necesitamos un TNC a 1200 bps, un transmisor de 2 metros y un receptor de 70 cm (evidentemente, estoy hablando de longitudes de onda, no de tamaño), o bien un receptor de HF y un conversor para 70 cm. Se recomienda adaptar el parámetro MAXFRAME del controlador (TNC) a 7 o más para dar tiempo a las señales de "ida y vuelta". La conexión al buzón se realiza llamando al FO-20 "8J1JBS" de la siguiente forma (lo siguiente son los comandos ASCII que se le mandan al TNC por el puerto serie para que los Tx al satélite) cmd: CONNECT 8J1BS que será contestado con el mensaje: *** CONECTED TO 8J1BS Una vez conectados podríamos enviarle comandos para listar el directorio de mensajes que tiene almacenados, guardar los nuestros, etc, etc... Vemos que todo esto es parecido a una sesión de SSH/Telnet con un ordenador de Internet. |
4. Transceptores y antenas volver
El objetivo de los satélites de aficionado es que sean utilizados por el mayor número posible de personas, y por lo tanto el equipamiento necesario es el habitual en las estaciones de radioaficionado. Es en el sistema radiante donde puede ser necesaria una mayor inversión en forma de antenas directivas y rotores en azimut y elevación, si bien en muchos casos basta con una instalación mucho más simple.
En algunos casos, como en el RS-12/13, bastaba con un dipolo de hilo de HF y una antena vertical de baja ganancia (para que el lóbulo de radiación cubra ángulos altos) de 145:
Sin embargo los satélites con órbitas más alejadas precisan antenas de mayor ganancia, típicamente yagis con rotor de azimut y a ser posible de elevación. Es deseable que tengan polarización circular.
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De izquierda a derecha:
yagi de 435, parábola de |
Los equipos de radio son los comunes entre los radioaficionados. Pueden emplearse dos equipos monobanda o uno multibanda. En el primer caso, y en el segundo si es full-duplex, uno puede recibir a la vez que transmite y oírse a sí mismo en la bajada del satélite.
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Yaesu FT-290R, transceptor multimodo de 145 MHz |
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Kenwood TS-2000, transceptor multibanda multimodo de HF-145-435 MHz |
No se encuentran transceptores de SSB para frecuencias superiores a 1200 MHz. Para operar en esa banda y superiores se utilizan transverters o conversores junto con equipos de 435, 144 o incluso 28 MHz.
La PIRE necesaria puede estar entre 100 y 1000 W, lógicamente dependiendo de la distancia y de la frecuencia. En bandas de 145 y superiores las pérdidas de la bajada de cable de la antena al receptor pueden suponer un problema. A no ser que el coaxial sea de bajas pérdidas y la tirada corta, se hace necesario instalar un preamplificador de bajo ruido tan cerca de la antena como sea posible.
Aquí podemos ver que según que satélite queramos trabajar, los requisitos de equipo varian:
EQUIPO MÍNIMO NECESARIO PARA TRABAJAR CON ALGUNOS SATÉLITES
EQUIPO PARA EL
SATELITE MODO UPLINK DOWNLINK ANTENAS AMP/PREAMP TNC TIPO
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RS-10/11 A 2m/SSB 10m/SBB omni no/no no Analógico
DO-17 2m/FM omni no/no 1200 AFSK Digital
AO-16 JD 2m/FM 70cms/SSB omni no/no 1200 PSK Digital
KO-23 JD 2m/FM 70cms/SSB omni no/no 9600 FSK Digital
AO-13 B 70cms/SSB 2m/SSB yagis si/si no Elíptico
MIR/STS 2m/FM 2m/FM omni no/no 1200 AFSK Tripul
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5. Software de seguimiento de satélites volver
Existen muchos programas de seguimiento como InstantTrack, WxTrack, STSPlus, TRackSat, etc. También existen applets Java muy buenos que podemos consultar online, uno de los mejores es JTrack-3D de la NASA (no permiten copiarlo en otros sitios web como este)
Todos estos programas necesitan conocer los datos de las órbitas de cada satélite ("elementos keplerianos"), algo que pueden conseguir automáticamente a través de Internet o que podemos meter nosotros a mano. Estos elementos keplerianos suelen aparecen especificados en formato texto ASCII
En el formato AMSAT, más descriptivo
Satellite: ISS Catalog number: 25544 Epoch time: 04134.87933009 Element set: 769 Inclination: 51.6266 deg RA of node: 140.5721 deg Eccentricity: 0.0011070 Arg of perigee: 131.1075 deg Mean anomaly: 307.8936 deg Mean motion: 15.69376567 rev/day Decay rate: 1.0217e-04 rev/day^2 Epoch rev: 31293 Checksum: 293
En el formato NASA, más abreviado
ISS 1 25544U 98067A 04134.87933009 .00010217 00000-0 89995-4 0 7691 2 25544 51.6266 140.5721 0011070 131.1075 307.8936 15.69376567312934
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WxTrack para Windows |
Algunos programas también controlan el transceptor de radio para corregir el doppler y los rotores para mantener las antenas apuntadas. Otros programas decodifican la telemetría en Morse por ejemplo
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Decodificador de telemetría para el OSCAR-40 |
8. Satélites no AMSAT volver
Además de los satélites OSCAR, RS e Iskra existen otros muchos equipos de radio embarcados a bordo de misiones espaciales de agencias gubernamentales como la NASA, ESA, NASDA, etc. Al hilo de esto cabe destacar el proyecto SAREX (Shuttle Amateur Radio EXperiment) relacionado con el proyecto Shuttle y los satélites meteorológicos.
El proyecto Shuttle y SAREX
El proyecto Shuttle --aprobado por la administración Nixon en 1972-- consistió en la construcción de un vehículo reutilizable que pudiera ir y volver del espacio por sus propios medios, aterrizando como lo hacen los aviones. Hasta la invención y construcción de este vehículo (el trasbordador Shuttle) los astronautas debían subir al espacio en cohetes de 1 sólo uso y volver en cápsulas que caían al mar con paracaídas (vea este articulo sobre la misión Apollo que llevó al hombre a la Luna)
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Un transbordador Shuttle |
Un transbordador Shuttle aterrizando
despúes de su viaje |
El proyecto SAREX es una colaboración de la NASA con AMSAT para equipar con estaciones de radioaficionado a los transbordadores Shuttle y estaciones espaciales como el Skylab. Los objetivos de este proyecto eran la experimentación con equipos y bandas de aficionado desde el espacio pero sobre todo había un fin educativo. Para los niños, era maravilloso poder hablar --con un simple equipo de radioaficionado-- con astronautas que estaban a cientos de kms de altura. Se hicieron y se siguen haciendo muchas actividades de este tipo.
El 27 de marzo de 1992, por ejemplo, Joan Boada, E13AAB, tuvo la oportunidad histórica de participar en un experimento SAREX, realizando un QSO con Dave Leestma, N5WQC, a bordo del transbordador espacial Atlantis en presencia de 300 alumnos y profesores de las escuelas Dr. Estaella Graells de Vilafranca, La Llacuna y Sant Joan de Mediona, de Barcelona.
También existen proyectos similares con la ISS.
| Amateur Radio on the International Space Station (ARISS) | |
| Region 1 uplink | 145.200 MHz FM |
| Regions 2 & 3 uplink | 144.490 MHz FM |
| Worldwide downlink | 145.800 MHz FM |
| Packet | 145.990 MHz FM |
| APRS | 145.990 MHz FM |
| US Voice Callsign | NA1SS |
| Russian Voice Callsigns | RS0ISS, RZ3DZR |
| UI Digipeater Callsign | RS0ISS-3 |
| Bulletin Board Callsign | RS0ISS-11 |
Satélites meteorológicos
Son los satélites meteorológicos NOAA-X, GOES-X, METEOR-X y METEOSAT-X. Estos satélites se trabajan de maneras muy distintas en función del satélite concreto. Esto es debido a que existe una gran diferencia entre los que describen órbitas polares o ecuatoriales y los que están en órbitas geoestacionarias.
Los polares y ecuatorianos transmiten en 135MHz aprox, y para sintonizarlos podemos usar un antena tipo "groundplane" inclinada unos 30 grados y un receptor normal. Para los geoestacionarios, que transmiten en GHz necesitamos antenas de alta ganancia tipo parabólica y equipos como los utilizados para la recepción de señales de TV vía satélite.
Los radioaficionados que no disponen de receptores para recibir en las bandas que usan estos satélites, tienen la posibilidad de recibirlas vía radiopaquete o SSTV desde otras estaciones repetidoras en tierra que las retransmiten en bandas de frecuencia usuales como por ejemplo 144MHz. Muchas veces se utiliza el protocolo de FAX (Facsímil) para realizar estas transmisiones.
