INTRODUCCIÓN AL SEGUIMIENTO POR RADIO DE SATÉLITES.
Actividad desconocida entre las asociaciones astronómicas, el seguimiento por radio de satélites artificiales se puede convertir en una faceta de gran interés por las grandes perspectivas que tiene para la divulgación y la experimentación en tecnologías espaciales. En pleno día y con condiciones meteorológicas adversas, es posible seguir a varios satélites mediante las señales que emiten bien para ensayar las fórmulas de Kepler y determinar, en una primera aproximación, los parámetros orbitales básicos, bien para obtener imágenes de la Tierra en directo desde el espacio.
Existen muchos sistemas de satélites caracterizados por sus frecuencias, codificación, tipo de órbita y aplicaciones. Los sistemas habituales requieren antenas controladas por rotores o parabólicas de alta ganancia con sus respectivos receptores, conversores, decodificadores... técnicas costosas y complicadas para un principiante. No obstante, tenemos a nuestra disposición el sistema de comunicaciones denominado APT (transmisión automática de imágenes) a bordo de algunos satélites. La técnica APT es tan sencilla y económica que permite introducirse en el apasionante mundo de los satélites y experimentar aquella emoción que sintieron en 1957 quienes escucharon el "bip-bip" del primer Sputnik. Al mismo tiempo, nuestra estación de seguimiento artesanal tiene una utilidad práctica como es la observación del planeta y la obtención de imágenes meteorológicas en tiempo real.
Como se observa en la tabla, los satélites que transmiten en formato APT no son numerosos, pero sí suficientes como para tener un seguimiento diario. Con una potencia de tan sólo cuatro vatios, transmiten a una frecuencia de 137 Mhz en VHF, en FM y de forma analógica. Como veremos, estas características determinan el sencillo equipo necesario en tierra al no necesitar de equipos "profesionales". Estos satélites están situados en órbita heliosíncrona, es decir, con una posición constante respecto al Sol, para aprovechar la iluminación uniforme; esto se logra colocándolos en órbitas polares a unos 800 kilómetros de altura.
Los pasos sobre el horizonte suelen durar unos 15 minutos y éstos se producen seis veces a lo largo de 24 horas. Como es lógico, giran en el mismo sentido pero por causa de la rotación terrestre, tienen inversión de rotación y tres veces se les sigue en dirección norte-sur para aproximadamente 12 horas más tarde seguirlos tres veces en dirección sur-norte. Además, en condiciones favorables de visibilidad se pueden observar sus desplazamientos por el cielo.
Los satélites con sistema APT se utilizan para la observación de la Tierra, pero al contrario que los geostacionarios Goes o Meteosat que utilizan sistemas de vídeo, los NOAA o MET utilizan radiómetros multiespectrales que efectúan barridos continuos de la superficie de la Tierra. Sus señales se reciben en forma de audio y sobre la portadora modulada en frecuencia se transmite la información modulada en amplitud, cuyas variaciones corresponden a diferentes niveles de grises.
En nuestra estación de seguimiento necesitamos de los siguientes elementos:
Antena: La idónea es la yagui direccional y por tanto, gobernada en altura y acimut mediante rotores con sus respectivos controladores. No obstante, se puede utilizar satisfactoriamente, como es nuestro caso, la antena denominada "doble v". Este tipo de antena está diseñada para recibir la señal desde cualquier punto sobre el horizonte donde se encuentre el satélite.
Preamplificador: No es indispensable pero sí aconsejable al aumentar la sensibilidad de la antena y poder enviar una señal más estable alreceptor,favoreciendo la obtención de imágenes de mayor calidad.
Receptor: Tiene que cubrir la banda de 137 Mhz y ser modulado en frecuencia. Los idóneos son los que poseen un ancho de banda de 30 khz, no obstante, se puede utilizar otro tipo de receptores si bien la definición de las imágenes será menor.
Decodificador: Hasta hace poco se utilizaban circuitos comparadores que funcionaban asimismo como interface entre el receptor de radio y el ordenador. En la actualidad,se utilizan con escelentes resultados las propias tarjetas de sonido del ordenador. Tanto unas como otras convierten la señal analógica de audio a digital para que el PC pueda interpretarlas.
PC y software: Indispensable para obtener las efemérides de paso de los satélites y poder procesar las señales recibidas. No se requiere un ordenador ultramoderno y los programas son abundantes y asequibles.
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Describiendo a grandes rasgos el proceso de recepción y tratamiento de la señal transmitida por un satélite del tipo órbita polar y la obtención de sus imágenes, se puede resumir en varios pasos:
El primero consistiría en conocer el instante exacto en que nos sobrevuela, la dirección que lleva y el ángulo de la elevación máximo con respecto a nuestra estación de seguimiento, necesario para poder trazar así su órbita en nuestro horizonte de una forma aproximada y poder orientar la antena. Para tener estos datos y controlar la posición se puede utilizar un programa informático específico. Los llamados "Satellite Tracking", son aplicaciones informáticas que hacen entre otras muchas cosas el trazado y muestreo de la órbita del satélite, con datos y gráficos respecto a una estación dada. Evidentemente esto no es automático, depende de muchas variables. Entre ellas están los datos orbitales en sí de cada satélite y se obtienen por ejemplo en Internet en el formato 2-líneas de NORAD, que no es más que un fichero de texto y que lo actualizan a diario. Estas dos líneas son campos numéricos que representan valores como el número del satélite catalogado, excentricidad de la elipse, número de órbita, argumento de perigeo, inclinación... y un largo etc. Este fichero es interpretado por el software mostrando en tiempo real el movimiento orbital de los satélites, así como el resto de variables específicas de su movimiento. También se pueden introducir estos datos por teclado si se conocen.
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Una vez resuelto el movimiento orbital del satélite, conocemos sus efemérides, el ángulo y la elevación, podemos realizar el segundo paso consistente en la sintonización de la frecuencia de transmisión en el receptor, conexión a la tarjeta de sonido y la grabación y decodificación de la imagen.
El enlace entre el receptor y la tarjeta de sonido se nuestro ordenador se realiza mediante la clavija de "entrada de línea". Lo que provoca que el ordenador "escuche" la señal del satélite, para que la convierta de analógica a digital.
Una vez convertida se graba en formato de ficheros de onda ".wav" y con la utilización de otro software decodificador podemos obtener varias imágenes a partir de esta señal digital. La problemática aumenta dependiendo del resultado que queramos obtener, porque en realidad el proceso de análisis y muestreo de la señal se realiza línea a línea y píxel a píxel mediante la aplicación de un determinado algoritmo de decodificación, que además es distinto dependiendo del tipo de satélite. Ello engloba el conocimiento de parámetros configurables que formarán la imagen. Así por ejemplo, dependiendo de esta configuración podemos obtener una imagen en el canal espectral de infrarrojos, una imagen de canal espectral visible o la combinación de ambas, gracias a la utilización de los dos canales logrando un aspecto de color. Si analizamos la señal transmitida por los satélites NOAA, observamos que consta de dos mitades con distinta información, los canales A y B, conteniendo cada uno de ellos su propio haz de sincronismo, que es una serie de impulsos seguido de un número de ciclos. Las dos medias líneas transmiten imágenes desde distintas regiones espectrales (visible e infrarrojo). La frecuencia de líneas es de 120 líneas por minuto repartidas en periodos de ½ segundo, o sea dos medias líneas de ¼ de segundo cada una. Normalmente los canales 2 (visible) y 4 (infrarrojo) son mapedos en las medias líneas de canales horarios A y B durante los pases diurnos, y los infrarrojos son transmitidos en formato negativo durante los nocturnos. Además en cualquier caso, se observa en el lado opuesto de la imagen una columna, típica para estos satélites, con campos consistentes en ocho líneas cada uno que se forman durante la transmisión.
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Un aspecto más que resulta interesante de estas señales, es precisamente el momento en que el satélite cambia de transmitir durante el día a la noche o viceversa, porque en las imágenes que se obtienen, además de ser espectaculares puestas o salidas de Sol, se aprecia claramente el cambio de transmisión de visible a infrarrojo o de infrarrojo a visible.
Una posterior modernización de nuestra estación de seguimiento puede permitir un funcionamiento totalmente automático, obtener telemetría del propio satélite o recibir imágenes de la Tierra en alta resolución. Este puede ser por tanto, un campo de estudio amplísimo que puede proporcionar muchas posibilidades a particulares y asociaciones.
Los satélites que transmiten en formato APT , con sus frecuencias y nacionalidades son los siguientes: NOAA 12 (137,500 Mhz., EE.UU.); NOAA 14 (137,620 Mhz., EE.UU.); NOAA 15 (137,500 Mhz., EE.UU.); NOAA 16 (137,620 Mhz., EE.UU.); NOAA 17 (137,620 Mhz., EE.UU.); NOAA 18 (137,912 Mhz.); Meteor 3-5 (137,850 Mhz., Rusia); Meteor 2-18 (137,300 Mhz., Rusia); Resurs 01-N4 (137,850 Mhz., Rusia); Okean 4 (137,400 Mhz., Ucrania); Sich 1 (137,400., Ucrania). Hay que tener presente que los satélites rusos y ucranianos suelen funcionar cuando sobrevuelan sus respectivos territorios y no son regulares. (El sonido de fondo que acompaña a este texto corresponde al sonido real de unos de estos satélites).
En el año 2003, la Agencia Espacial Europea, conocedora de nuestras actividades, donó a la Sociedad Astronómica Asturiana "Omega" una antena con su equipamiento anexo para destinarlo a ésta actividad; para saber más respecto a esta donación y sus aplicaciones, PINCHAR AQUÍ.
En el año 2004, la Sociedad Astronómica Asturiana y la Universidad de Oviedo (Campus de Viesques), firmaron un acuerdo de colaboración en tema de recepción de imágenes por satélite. Para saber más al respecto, y acceder a galería de imágenes recibidas, PINCHAR AQUÍ.
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