Tipos de satélites

Tipos de satélites por função

Armas anti-satélites - por vezes chamados de satélites assassinos, são satélites projetados para destruir satélites "inimigos" e outros tipos de alvos em órbita. Tanto os Estados Unidos quanto a antiga URSS têm esses tipos de satélites.

Satélites astronômicos--- são satélites usados para observações astronômicas, tanto no óptico, quanto em outras bandas do espectro eletromagnético. Satélites de comunicação --- são satélites estacionários utilizados em telecomunicação.

Satélites do Sistema Global de Navegação (GPS) -são satélites que enviam sinais de rádio a receptores móveis na Terra possibilitando a determinação precisa de sua localização geográfica. A recepção direta do sinal dos satélites GPS, combinada com uma eletrônica cada vez melhor, permite que o sistema GPS determine a posição com um erro de poucos metros, em tempo real.

Satélites de reconhecimento -são satélites projetados para observação da Terra ou antigos satélites de comunicação utilizados para fins militares ou de espionagem. Pouco se sabe sobre a capacidade real desses satélites, pois os países que os desenvolvem geralmente não divulgam informações sobre eles.

Satélites de observação da Terra -são satélites projetados para uso não-militar, para, por exemplo, monitoramento ambiental, meteorologia, mapeamento geográfico, etc.

Satélites meteorológicos -são satélites projetados essencialmente para monitorar o tempo e o clima na Terra.

Satélites Geoestacionários - ficção que se tornou realidade -  Os satélites geoestacionários ficam fixos sobre um único ponto da Terra, em vez de girar em torno dela - e são usados, entre outras coisas, para comunicação e previsão do tempo. Eles podem ser considerados filhos diretos da ficção científica. Essas máquinas foram imaginadas pelo escritor Arthur C. Clarke, mais conhecido como autor do clássico 2001 - Uma Odisséia no Espaço, adaptado para o cinema por Stanley Kubrick em 1968. Em 1945, Clarke escreveu um artigo científico para a revista britânica Wireless World prevendo que seria possível construir satélites que ficariam parados sobre um ponto da Terra. Nos meios acadêmicos, ninguém botou fé - mas, 20 anos depois, foi para o espaço o primeiro satélite geoestacionário da história, o Early Bird, usado para transmissões de TV.

Biosatélites --- são satélites projetados para levar ao espaço organismos vivos para experimentação científica.


Satélites miniaturizados --- são satélites com dimensões e massas reduzidas. Atualmente, esses satélites são categorizados como minisatélites (500–200 kg), microsatélites (menos de 200 kg) e nanosatélites (menos de 10 kg).

Satélites de energia solar ---são satélites que usam células solares para captar a energia solar e a convertem em um feixe de microondas, transimido para grandes antenas na Terra por potentes transmissores a bordo do satélite. A energia captada pela antena pode entãos ser usada como uma fonte alternativa de energia.


Estações espaciais --- são estrutura fabricadas pelo homem e projetadas para permitir que seres humanos possam viver no espaço exterior. Uma estação espacial difere de uma espaçonave. Ao contrário das espaçonaves, as estações espaciais não possuem capacidade de propulsão nem de aterrissagem. Por outro lado as estações espaciais são projetadas para permitir a permanência humana por médios períodos de tempo, que variam de semanas até alguns anos.

Técnicas de Acesso Múltiplo

Existem três técnicas para que diversas estações possam comunicar simultaneamente com o mesmo satélite:

1. Acesso Múltiplo por Divisão na Frequência (FDMA) Neste tipo de acesso, é possível que todas as estações usem o satélite simultaneamente, mas cada uma utiliza uma banda de frequências diferente. Este tipo de acesso é normalmente utilizado em transmissão analógica.
2. Acesso Múltiplo por Divisão no Tempo (TDMA)
   Neste tipo de acesso apenas é permitido às estações transmitir uma de cada vez numa dada gama de frequência, utilizando os “slots” temporais que lhe foram atribuídos. Este tipo de acesso é normalmente utilizado em transmissão digital.
3. Acesso Múltiplo por Divisão no Código (CDMA)
   Neste tipo de acesso, é possível que varias estações transmitam simultaneamente na mesma frequência sinais dispersos pelo espectro, codificando os sinais ortogonalmente. Para se recuperar um dado sinal é necessário ter conhecimento do código que foi utilizado para dispersar o sinal no espectro.
   
   
   

Bandas de Frequência

Bandas de frequência atribuídas a sistemas por satélite

Para realizar comunicação via satélite são utilizados dois tipos de comunicação, o primeiro é relativo à ligação ascendente (Uplink), no qual a transmissão é realizada de uma central terrestre para o satélite, e o segundo é relativo à ligação descendente (Downlink), no qual ocorre a transmissão do satélite para uma central terrestre.

Normalmente as bandas de frequências utilizadas no percurso descendente são mais baixas que as utilizadas no percurso ascendente. Isto acontece de modo a reduzir possíveis interferências e porque o percurso descendente é considerado mais crítico que o ascendente, devido às limitações de potência do satélite. O facto da banda de frequências do percurso ascendente ser mais elevado também permite maximizar o ganho de recepção, dado que o ruído captado pelo satélite é elevado.

Aplicações gerais dos satélites

1. Dependendo da aplicação que se pretende desenvolver com um satélite, é possível elaborar a sua respectiva classificação. Desta forma pode-se considerar que existem os seguintes tipos de satélites:

• Comunicações:
  - Comunicações fixas (FSS, Fixed Satellite Service);
  - Difusão (BSS, Broadcasting Satellite Service);
  - Comunicações móveis (MSS, Mobile Satellite Service).

• Navegação:
  - Posicionamento (GPS, Global Positioning System).

• Observação da terra e atmosfera:
  - Meteorologia;
  - Detecção remota.

• Militares:
  - Espionagem.

• Em todas estas aplicações os satélites revelam ser bastante importantes, pois a sua grande capacidade de cobertura permite atingir zonas que seriam de mais difícil acesso caso se utilizassem meios terrestres.
  
  
  

Processamento de Sinal do Distribuidor

O objectivo do centro de processamento de dados é parametrizar a informação recebida por forma a que esta respeite um único padrão pré-definido, quer em termos de níveis de áudio-video, quer em termos de codificação digital. Assim, é natural que os sinais recebidos sejam tratados de formas distintas uma vez que chegam em formatos distintos.

No caso da recepção por satélite, chega ao headend (designação comum do local onde se efectua o processamento) chega um sinal na banda entre os 900Mhz e os 1800Mhz, codificado e por vezes encriptado (Nagravision, Viaccess, são exemplos de tipos encriptação).

Assim, a primeira operação será a descodificação e, se necessário, a desencriptação dos dados recebidos. Tal operação provoca a separação dos sinais de vídeo e áudio, criando assim 2 sinais distintos em banda de base (na prática são 3 sinais uma vez que o sinal áudio é divido em 2 - canais esquerdo e direito).

Cobertura de um satélite

Tal como os vulgares repetidores de rádio instalados no alto de uma montanha dispõem de uma maior cobertura em relação ao horizonte e curvatura da crosta terrestre, também os satélites dispõem de horizonte artificial que lhes permite grandes áreas de cobertura na chamada linha de vista radioeléctrica. Os satélites de órbita polar baixa orbitam a Terra a partir de altitudes variáveis e que geralmente começam em torno dos 300 km e podem ultrapassar os 2000 km de altitude em relação aos pólos.

Com esta posição orbital, o satélite dispõe de um horizonte artificial onde é visto e ilumina, em termos radioeléctricos, a mesma área continental que pode ir de Portugal à América, ou cobrir uma substancial parte da Europa e da África.

Comunicação via satélite

Um satélite artificial é qualquer corpo feito pelo homem e colocado em órbita ao redor da Terra ou de qualquer outro planeta. Hoje em dia, ao contrário do que ocorria no início da história dos satélites artificiais, o termo satélite tem vindo a ser usado praticamente como um sinónimo para "satélite artificial". Este termo tem sido usado quando se quer distinguí-los dos satélites naturais, como a Lua.

Actualmente estão em órbita, para além dos satélites do Sistema de Posicionamento Global (GPS), satélites de comunicações, satélites científicos, satélites militares, entre outros, e uma grande quantidade de lixo espacial, ou seja, não deve referir-se a satélites apenas como um meio de transporte de dados ou apenas um meio espionar o sistema terrestre.

Órbita Hélio

Órbita Hélio - Síncrona - a órbita hélio-síncrona é uma caso particular de uma quase órbita polar. O satélite viaja do pólo norte para o pólo sul e vice-versa, mas o seu plano de órbita é sempre fixo para um observador que esteja virado para Sol. Assim o satélite passa sempre, aproximadamente, sobre o mesmo ponto da superfície da Terra todos os dias na mesma hora. Desta forma o satélite pode transmitir todos os dados obtidos para uma antena fixa terrestre, durante as suas órbitas.

Geralmente os satélites hélio-síncronos são satélites de média e baixa órbita, com altitudes variando de 550 até 850 km. Orbitam com uma inclinação em relação ao equador de 97 a 98º.
Como a Terra se move em torno do Sol, para manter o seu plano de órbita constante, os satélites de órbita hélio-síncrona devem fazer uma rotação aproximadamente 1º para leste a cada dia.

Órbita de transferência de Hohmann

Órbita de transferência de Hohmann - em astronáutica, a órbita de transferência de Hohmann é uma órbita intermediária que o satélite deve percorrer para passar de uma órbita circular para outra. Foi calculada pela primeira vez pelo engenheiro alemão Walter Hohmann em 1925.

Órbita Geossíncrona

Órbita Geossíncrona - uma órbita é considerada geossíncrona quando a sua rotação acompanha exactamente a rotação da Terra. Ao contrário da órbita geostacionária, esta órbita pode ter uma inclinação e excentricidade diferentes de zero.
Quando o combustível de um satélite artificial de comunicações está a acabar, costuma-se deixar de controlar essa inclinação orbital, de forma a que sua órbita se torna geossíncrona.

Órbita Polar

Órbita Polar - um satélite em órbita polar passa sobre (ou quase sobre) ambos os pólos do planeta (ou outro corpo celestial) em cada uma de suas revoluções. Desta forma, esta órbita tem uma inclinação igual ou próxima a 90 graus em relação ao equador.
Como o satélite tem o plano orbital fixo e perpendicular à rotação do planeta, ele vai passar sobre uma região com longitude diferente a cada uma das suas órbitas.

As órbitas polares são geralmente usadas para satélites de mapas geográficos, observação ou reconhecimento, inclusive satélites espiões, assim como alguns satélites meteorológicos.

Para ficar sobre uma área polar, durante muito tempo, apesar da distância, é usada uma órbita elíptica com grande excentricidade e com apogeu sobre essa área, conhecida como órbita de Molniya.

Órbita Terrestre Baixa

Órbita Terrestre Baixa (Low Earth Orbit) - é uma órbita em que os objectos, como satélites, se encontram abaixo da órbita circular intermédia e substancialmente abaixo da órbita geostacionária, mas geralmente entre 350 e os 1400 km acima da superfície da Terra. As órbitas inferiores a esta não são estáveis, e serão alvo de arrastamento atmosférico. Os satélites numa órbita terrestre baixa viajam a cerca de 27 400 km/h (8 km/s), o que representa uma revolução de cerca de 90 minutos.

Diferentes órbitas de satélite

1. Os satélites artificiais ocupam diferentes órbitas que possuem diferentes características. Normalmente essas rotas são definidas em relação à Terra.


2. A maioria dos satélites de telecomunicações são satélites geostacionários, ou seja, ocupam uma órbita geostacionária.


3. Consoante a altura a que os satélites se encontram, e dependendo das características da órbita que descrevem, é possível definir diversos tipos de órbitas:
   –GEO (Geosynchronous Earth Orbit): órbita circular equatorial geossíncrona

• lperíodo de revolução: 23h56 m4,091 s


• laltitude média: 35 786 km

• LEO (Low Earth Orbit): órblaltitude típica: 500 - 1 500 km
  lperíodo de revolução 1h 30m - 2h
  


• MEO (Medium Earth Orbit): órbita circular de altitude média
  laltitude típica: 10 400 km
  lperíodo de revolução 6 horas
  


• HEO (Highly Elliptical Orbit): órbita elíptica
  lórbita elíptica inclinada
  lperigeu de baixa altitude
  

História dos Satélites

A idéia dos satélites de telecomunicação apareceu pouco depois da segunda guerra mundial pelo então oficial de radar Arthur C. Clarke, mais tarde conhecido por seus livros de ficção científica. A idéia original propunha no seu artigo enviado à revista Wireless World a colocação em órbita de três repetidores separados de 120^o sob a linha do equador a 36000 Km de altitude (geoestacionário). Estes repetidores teriam a finalidade de realizar a comunicação de rádio e televisão a toda parte do globo. Apesar de Clarke ter formalizado a idéia sugerindo o seu uso na área das comunicações, Newton já havia sugerido em seu livro ‘Philosophie naturalis principia mathematica’ o lançamento de um satélite artificial através de um canhão. 

Devido à falta de tecnologia para o lançamento de tais equipamentos (através de foguetes), o exército americano fez os primeiros experimentos de propagação de radiocomunicações entre 1951 e 1955 utilizando a lua, um satélite natural, como refletor passivo. Os experimento não obtiveram sucesso devido a grande distância existente entre a terra e a lua e a falta de tecnologia para trabalhar com sinais de baixíssima amplitude e SNR 

O primeiro satélite espacial, o Sputnik 1, realizou a primeira experiência de transmissão e recepção de sinais do espaço. O Sputnik 1 simplesmente enviava para Terra sinais nas freqüências de 20 e 40 MHz, o que provava a possibilidade de uma comunicação à longa distância. 

Apesar dos russos terem sido os primeiros a lançarem um satélite espacial, a história  destinou a voz do presidente  Eisenhower o lugar da primeira voz a ser retransmitida do espaço. Tal voz continha mensagens de feliz natal e foi transmitida de um gravador contido em um foguete. Dizem os historiadores que a opinião pessoal de Eisenhower era que o espaço teria pouca utilidade prática. Este gravador podia armazenar mensagens para retransmiti-las mais tarde, dando origem aos chamados satélites de retransmissão diferida. 

Somente no final de 1960, com a troca das baterias por células solares realizou-se uma retransmissão de dados enviados da Terra. O satélite militar Courier 1B podia armazenar e retransmitir até 68000 palavras por minuto. 

A partir de 1960, conclui-se que a utilização de satélites artificiais era a melhor opção para as comunicações, sendo abandonado os experimentos dos satélites naturais. Pretendia-se que eles fossem como as torres de repetição de microondas existentes no sistema telefônico. 

Assim, o primeiro satélite de comunicações verdadeiro foi lançado em 1962, chamado de Telstar 1. Este satélite tinha órbita baixa e foi o primeiro satélite de utilização comercial, patrocinado pela American Telephone and Telegraph. 

A partir disto, vários outros satélites foram lançados a fim de realizar testes, aperfeiçoamentos e comunicações intercontinentais como forma de atrair atenção e mercado. Dentre eles constam o Telstar 2, Relay 1, Relay 2, Syncom1 e Syncom 2. O Syncom 3 destaca-se por ter realizado, ao vivo, a retransmissão dos jogos olímpicos de 1964.

Em 1965 é lançado o Intelsat , mais conhecido como Early bird com 240 circuito telefônicos que apesar de ter sido projetado para funcionar 18 meses, permaneceu em operação 4 anos. 

Depois de 1965, com o crescente mercado em expansão, verificou-se que os projetos foram ficando cada vez mais especializados e voltados para países isolados. Assim aconteceu com o Canadá através do Anik, Espanha através do Hispasat e os EUA com sua rede de satélites de defesa DSCS (Defense Satellite Communications System), FLTSATCOM (Fleet Satellite Communications System) e o AFSATCOM (Air Force Satellite Communication System). Como não podia deixar de ser, mediante a época da Guerra Fria, a URSS desenvolveu sua série de satélites Molniya que tiveram um impacto econômico, social e político muito grande por unificar a o imenso estado soviético tão diversificado através televisão (primeiro PB e depois colorida) e do telefone.  

Ressalta-se que nesta época, década de 70, as antenas de comunicação com os satélites tinham 12 m de diâmetro e requeriam elevada potência. Por este motivo eram realizadas somente em estações que distribuíam os dados captados localmente. 

         No início da década de 80 as antenas ainda possuíam 7 metros e de lá para cá o desenvolvimento não parou tanto no tamanho quanto nas formas de transmissão/recepção além da compactação dos dados visando a economia de banda (onde se lê banda pode ser lido meio circulante).