Secção Técnica Temática de trabalhos da A.R.L.A.

Artigos de natureza técnica ou histórica

Comunicações Espaciais

A operação no Serviço Amador por Satélite (1)

[ Miguel Andrade - Outubro de 2000 ]

Este artigo pretende abrir uma série sobre este tema aplicado ao radioamadorismo. Nessa óptica, entenda-se por comunicações espaciais a comunicação das estações do serviço de amador com astronautas radioamadores a bordo de naves espaciais, o uso de satélites artificiais em órbita para retransmissão das suas emissões ou simples recepção de informação e o uso de corpos celestes como a lua como repetidores passivos.

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Os satélites artificiais de comunicações podem ser geralmente agrupados em três tipos principais de acordo com os parâmetros da sua órbita em redor da terra.

Assim sendo podemos classificá-los em satélites de baixa altitude com órbita quase circular, de alta altitude com órbita elíptica e os satélites geoestacionários.

As órbitas de baixa altitude, tal como o seu próprio nome indica situam-se entre 335 quilómetros e os 40.000 quilómetros. Os satélites neste tipo de órbita descrevem um movimento circular em volta da terra atraídos pela gravidade do planeta com poucas variações de altitude em relação ao solo. Desta forma estes dispositivos dão várias voltas ao mundo por dia passado sempre por cima de regiões diferentes já que se afastam algumas dezenas ou centenas de quilómetros em relação aos pontos em terra por baixo de si na passagem anterior.

Nas órbitas de alta altitude, os satélites para além desse movimento circular em volta do planeta ainda exibem uma outra particularidade que é o movimento elíptico, ou seja, cada movimento de rotação tem um ponto de maior afastamento e outro de maior proximidade em relação ao solo.

Os satélites geoestacionários mantêm um órbita fixa a cerca de 35.800 quilómetros acima do equador. Só é possível manterem-se 24 horas por dia nessa posição porque viajam precisamente à mesma velocidade do planeta e na mesma direcção. A grande necessidade do seu uso obrigou a estabelecer-se uma cintura com 3º de longitude de separação obrigatória entre cada uma das posições pré-definidas para alojamento destes satélites usados sobretudo para ligações intercontinentais de rádio, televisão, telefone e outros tipos de comunicações. Até à data não há conhecimento de nenhum tipo possível de utilização de satélites geoestacionários no serviço de amador por satélite para comunicações.

Como vimos em relação aos satélites de órbitas quase circulares e elípticas a sua posição em relação ao solo varia com o tempo. Este facto torna a comunicação ou a simples recepção dos seus sinais somente possível quando não há impedimentos ou barreiras físicas na ligação com a estação terrestre, ( nomeadamente só quando o satélite se eleva acima do horizonte ).

O conjunto de parâmetros usados para calcular aposição actual do satélite em relação ao ponto da terra onde se encontra a estação de solo denominam-se Elementos Keplerianos. Qualquer computador pessoal dispõe hoje de uma incrível variedade de programas ou aplicações informáticas mais ou menos sofisticados e precisos para cumprir esta operação com sucesso na estação de radiocomunicações, o que torna fácil e acessível ao radioamador conseguir localizar os satélites que lhe interessam trabalhar a qualquer momento, prevendo inclusivamente com uma boa precisão a sua próxima passagem acima do horizonte com utilidade para estabelecer contacto.

Associações de radioamadores que se dedicam a este tipo de comunicações como a AMSAT e organizações espaciais como a NASA, ( entre outras entidades ), fornecem e actualizam mesmo via Internet listagens de Elementos Keplerianos para programação dos sistemas caseiros de cálculo de posicionamento, tornando-se a única responsabilidade do radioamador a inserção esses dados no programa sempre que ache necessário fazê-lo.

Para se trabalharem os satélites que disponibilizam comunicações no serviço de amador por satélite as estações devem equipar-se com os meios adequados a fazerem uso dos repetidores ou instrumentação instalada a bordo.

Correntemente, a maior parte das comunicações acessíveis destes satélites são sobretudo as retransmissões do sinal, seja este em telefonia ou nos modos digitais.

Para esta operação, tal como acontece com as vulgares estações repetidoras terrestres, existe um canal de acesso e um de saída ou recepção. Estes canais são vulgarmente conhecidos como " uplink " ( canal de subida ) e " downlink " ( canal de descida ).

A frequência de transmissão deve ser escolhida de forma a estar situada dentro da banda do canal de subida, sendo o ideal possuir-se também uma forma de se receber o canal de descida em simultâneo, ( sobretudo para se poder escutar a própria emissão e dessa forma se corrigirem quaisquer eventuais defeitos como os desvios do efeito Doppler provocado por alguns fenómenos físicos comuns a todas comunicações espaciais ).

Para facilitar tecnicamente esta tarefa, o canal de subida e o de descida estão em segmentos diferentes bandas situadas nas faixas de frequências atribuídas ao serviço de amador por satélite.

A correspondência entre frequências nas duas bandas pode ser invertida ou não.

Nas correspondências não invertidas sabemos que basta somar ou subtrair um número certo de MHz para acharmos o resultado certo dessa conversão. Para nos deslocarmos dentro do segmento de operação desses satélites sabemos que deverá ser percorrido o mesmo espaço numa e noutra banda para tudo bater certo se não houver qualquer tipo de fenómeno que possa ser integrado nas excepções à regra. Vamos tomar com exemplo o factor de conversão de – 116,400 MHz. Se estivermos a emitir no canal de subida em 145,825 MHz devemos ir escutar a frequência de 29,425 MHz para a resposta ou mesmo para monitorizarmos a nossa própria emissão. Se nos deslocarmos depois para 145.850 MHz a frequência de escuta para o canal de descida passa então para 29,450 MHz e assim sucessivamente.

Usaremos neste caso como exemplo um canal de subida na frequência de 145,825 MHz ao que corresponde um canal de descida em 435,225 MHz. Se avançarmos para a frequência de 145,850 MHz não teremos como correspondente o canal de descida em 435,250 MHz, como no exemplo anterior, mas de 435,200. A explicação advém de não haver uma conversão directa fixa de + 289,400 MHz pois no canal de subida à medida que vamos aumentando a frequência vamos diminuindo no canal de descida e vice-versa. Nesta ordem de ideias chegamos á conclusão que na frequência do centro da banda haverá aí sim uma diferença fixa de cerca de 289,300 MHz que vai aumentando à medida que nos deslocamos para os extremos da banda em qualquer das direcções. Esta norma é valida quer para os casos em que a frequência de descida é superior à de subida ou em caso contrário como no primeiro exemplo.

Quando as correspondências se invertem como no segundo exemplo, o efeito Dopller é mais fácil de controlar.

Este fenómeno deve-se à velocidade de deslocação entre o satélite e a estação terrestre fixa sendo proporcional à frequência do sinal. Nos casos das comunicações através de satélites com órbitas circulares ou elípticas este ligeiro desvio de frequência é diferente consoante cada faixa de frequências do serviço amador por satélite como se pode ver no quadro seguinte em cada banda :

29,000 MHz

700 Hz

145,000 MHz

3 KHz

435,000 MHz

10 KHz

1.250,000 MHz

29 KHz

 

A diferença de frequência está também relacionada com a altitude. Em satélites de órbita elíptica o efeito de Doppler no apogeu é cerca de oito vezes menor do que se faz sentir no perigeu.

Há ainda que ter em consideração este factor de desvio na frequência tanto no canal de subida como no canal de descida.

Para a operação dos satélites pelos radioamadores existem vários modos pré-definidos descritos no quadro seguinte :

 

Modo A

canal de subida - de 145,850 MHz a 145,950 MHz

canal de descida - de 29,400 MHz a 29,500 MHz

Modo B

canal de subida - faixa do serviço de amador por satélite dos 435 MHz

canal de descida - faixa do serviço de amador por satélite dos 145 MHz

Modo C

Modo B em baixa potência

Modo D

telemetria

Modo J

canal de subida - de 145,900 MHz a 146,000 MHz

canal de descida - de 435,000 MHz a 438,000 MHz

Modo JA

canal de subida - de 145,900 MHz a 146,000 MHz

canal de descida - de 435,800 MHz a 435,900 MHz

Modo JD

canal de subida - de 145,850 MHz a 145,910 MHz

canal de descida - 435,910 MHz


Repetidores de banda cruzada para comunicações digitais :

( canais separados por 20 KHz nos 145 MHz )

Modo JL

canal de subida - faixas dos 145 MHz e 1.215 MHz

canal de descida - faixa dos 435 MHz

Modo K

canal de subida - faixa do serviço de amador por satélite dos 21 MHz

canal de descida - faixa do serviço de amador por satélite dos 29 MHz

Modo KA

canal de subida - faixas do serviço de amador por satélite dos 21 MHz e 145 MHz

canal de descida - faixa do serviço de amador por satélite dos 29 MHz

Modo KT

canal de subida - faixa do serviço de amador por satélite dos 21 MHz

canal de descida - faixas do serviço de amador por satélite dos 29 MHz e 435 MHz

Modo L

canal de subida - de 1.260,000 Mhz a 1.270,000 MHz

canal de descida - de 435,000 MHz a 438,000 MHz

Modo S

canal de subida - faixa do serviço de amador por satélite dos 435 MHz

canal de descida - faixa do serviço de amador por satélite dos 2.305 MHz

Modo T

canal de subida - faixa do serviço de amador por satélite dos 21 MHz

canal de descida - faixa do serviço de amador por satélite dos 145 MHz


Numa próxima oportunidade vamos ficar a conhecer alguns satélites e a sua forma de operação em particular. Para os mais entusiasmados com esta matéria, ( mesmo que não tenham ainda condições de operação nem um programa no computador para saber a que horas será escutado o próximo satélite ), aqui ficam registadas algumas frequências de radiobalizas que vos permitirão escutar com alguma sorte os sinais de satélites do serviço de amador quando os mesmo se elevarem acima do horizonte do local onde se situa a vossa estação.


7,050 MHz CW radiobaliza

14,002 MHz CW radiobaliza

21,002 MHz CW radiobaliza

29,357 MHz CW radiobaliza + telemetria

29,403 MHz CW radiobaliza + telemetria

29,407 MHz CW radiobaliza + telemetria

29,453 MHz CW radiobaliza + telemetria

29,510 MHz CW radiobaliza

145,822 MHz CW radiobaliza

145,825 MHz FM radiobaliza

145,838 MHz FM telemetria

145,857 MHz CW radiobaliza + telemetria

145,903 MHz CW radiobaliza + telemetria

145,907 MHz CW radiobaliza + telemetria

145,948 MHz CW radiobaliza

145,952 MHz FM telemetria

145,953 MHz CW radiobaliza + telemetria

435,025 MHz FM radiobaliza

 

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