Blogul Spacesignals prezinta o parte din preocuparile mele din urmatoarele domenii: Invatamant: ca initiator si fondator al Scolii de vara "Generatia Urmatoare" ce se desfasoara, anual, la Marisel; ca student, la Scoala Doctorala a Universitatii Tehnice din Cluj-Napoca. Cercetare: Obiecte spatiale din apropierea Pamantului (NEO); telecomunicatii asigurate de sateliti artificiali; activitatea solara si vremea spatiala; Unde electromagnetice de foarte joasa frecventa. Productie: Proiectare si executie de aparate si echipamente cu scop didactic sau pentru cercetare stiintifica; consultanta si prestari de servicii in telecomunicatii terestre sau satelitare. TOATE ARTICOLELE DE PE ACEST BLOG AU FOST SCRISE DE MINE. Aproape toate fotografiile de pe blog au fost facute de mine sau cu aparatul meu foto, acolo unde apar si eu in cadru. Am participat activ la proiectarea, instalarea echipamentelor si realizarea constructiilor aferente prezentate pe acest blog. Daca aveti sugestii sau alte idei pe care doriti sa mi le comunicati, nu ezitati sa-mi scrieti la adresa de mai jos:



Monday, October 12, 2009

Sateliti artificiali ai Pamantului (partea a-II-a)

Am aratat in partea I a acestui articol (publicat in StiintaAzi.ro ) ca satelitii artificiali ai Pamantului se pot clasifica, in functie de parametrii lor orbitali, in sateliti geostationari (GEO-geostationary Earth orbit), sateliti cu orbita medie (MEO-medium Earth orbit) si sateliti cu orbita joasa (LEO-low Earth orbit).Am aratat deasemenea ca satelitii GEO sunt importanti in asigurarea unor telecomunicatii globale si transmisii de televiziune DTH (Direct To Home)
In decursul timpului au fost dezvoltate mai multe retele de telefonie mobila utilizand sateliti GEO, cea mai cunoscuta fiind INMARSAT . Dezavantajele utilizarii acestui gen de sevicii telefonice nu pot fi trecute cu vederea : echipamentele sunt destul de voluminoase, zonele polare nu pot fi acoperite, iar cladirile inalte, versantii abrupti sau vegetatia pot bloca semnalul. Pentru a asigura un randament energetic bun al legaturii radio este recomandabila utilizarea antenelor foarte directive (parabole sau aperturi sintetice) dar acestea impiedica mobilitatea utilizatorului. Nu in ultimul rand ca importanta, comunicarea prin intermediul satelitilor geostationari este afectata de viteza finita de propagare a luminii, care produce intarzieri suparatoare ce nu pot fi nicicum compensate.
Solutia eliminarii acestor neajunsuri este utilizarea unor frecvente purtatoare mai mici, cum ar fi cele din banda L (1…3GHz) sau UHF (400…900MHz) si utilizarea unor sateliti aflati pe orbite mai apropiate de suprafata Pamantului cum sunt satelitii cu orbite joase (LEO).
Incepand cu data de 1noiembrie 1998, prin intermediul constelatiei de sateliti IRIDIUM s-a reusit acoperirea intregului glob pamantesc cu un serviciu mobil de telefonie. Satetelitii IRIDIUM sunt grupati pe sase plane orbitale (cate 11 in fiecare plan) si au orbite LEO (780km fata de suprafata Pamantului). Miscarea lor este astfel sincronizata incat in orice moment si in orice punct de pe suprafata Pamantului sa fie vizibil cel putin un satelit. Comunicarea dintre un post aflat la sol si satelit se face utilizand frecvente purtatoare de aproximativ 1,6GHz, iar legaturile radio dintre sateliti se realizeaza in banda Ka (26-40)GHz. Este o stragedie oarecum asemanatoare cu cea utilizata in telefonia celulara, unde un utilizator "mobil" este preluat, pe parcursul deplasarii sale, de celule aflate in imediata sa apropiere. Deosebirea consta in faptul ca, raportat la mobilitatea satelitilor LEO, utilizatorul terestru pare fix, urmand a fi deservit de satelitul de telecomunicatii care se afla in imediata sa apropiere.
Satelitii meteorologici europeni (METEOSAT) apartin Agentiei Spatiale Europene (ESA European Space Agency). Ei sunt amplasati pe orbite geosincrone (nu geostationare!). Spre deosebire de satelitul amplasat pe o orbita geostationara care pare "fix" pe cer, satelitul amplasat pe o orbita geosincrona va "pendula" de o parte si alta a Ecuatorului, dar va ramane mereu in acelas plan meridian. Pendularea va fi cu atat mai vizibila cu cat inclinarea orbitei in raport cu planul ecuatorial este mai mare. Aceasta pendulare mareste semnificativ zona de acoperire a satelitului si deasemeni, permite vizualizarea atmosferei din unghiuri diferite. Satelitii METEOSAT au apogeul aproape egal cu perigeul si o inclinare a orbitelor de ordinul a 7º…12º fata de planul ecuatorial Ei transmit spre Pamant date meteorologice si imagini in vizibil sau infrarosu.
Satelitii meteorologici ai SUA apartin agentiei guvernamentale NOAA (National Oceanic and Atmosferic Administration) si fac parte din sistemul american de observare a Terrei (GEOSS). NOAA opereza cu 2 tipuri de sateliti meteorologici :cu orbite geostationare si cu orbite polare.Acestia transmit spre statiile de receptie aflate la sol, in mod continuu intensificari ale radiatiilor cosmice, perturbatii electromagnetice la nivel planetar, date meteo culese din atmosfera sau informatii privind marile si oceanele lumii.Deasemenea, tot ei furnizeaza o mare parte din informatiile legate de asa numita vreme spatiala (explozii solare, intensificari ale radiatiilor cosmice sau perturbatii electromagnetice la nivel planetar.
Satelitii de observare fotografiere si cartografiere sunt sateliti cu orbita joasa (LEO). Pentru a avea tot timpul o iluminare optima a zonei observate, acestia sunt amplasati pe orbite aproape polare, iar perioada de revolutie este astfel aleasa incat satelitul sa survoleze aceasi zona de pe Pamant, mereu la aceesi ora (solara). In acest fel, Soarele va ilumina zona fotografiata sub acelas unghi, punandu-se usor in evidenta formele de relief, cladirile sau vegetatia. O astfel de orbita are denumirea de orbita solar-sincrona (sun-synchronous orbit), altitudinea de zbor la 600-800 km si periada de revolutie de 96-100 minute. Un reprezentant important al acestei clase de sateliti este satelitul civil GeoEye-1, lansat la data de 06sept.2008. Inaltimea medie de zbor este de 684km, inclinatia orbitei de 98 grade fata de planul ecuatorial iar perioada de revolutie este de 98minute. Camerele amplasate pe satelit asigura o rezolutie la sol de 0,41m la cele alb-negru si 1,65m la cele color.
O ultima categorie de sateliti artificiali ai Pamantului pe care o amintim aici sunt satelitii de pozitionare globala. Acesti sateliti sunt de fapt structuri complexe de radiobalize mobile ce orbiteaza in jurul Pamantului pe orbite medii si care-si comunica prin radio, in mod continuu, pozitia exacta. Receptoare radio specializate si dotate cu un sistem de calcul adecvat pot sa-si determine pozitia relativa la acel grup de sateliti cu un grad ridicat de exactitate, si implicit, in acest mod isi pot determina propriile coordonate geografice. Deasemenea , prin intermediul acestor sisteme de pozitionare se transmite un standard de timp unic, pe toata suprafata Pamantului.
Sistemul american de navigare asistata de sateliti se numeste GPS (Global Positioning System) si este conceput sa functioneze cu o constelatie de sateliti amplasati pe 6 plane orbitale, cate 4 pe fiecare plan. Nodurile ascendente ale orbitelor sunt echidistante. Sistemul este astfel conceput incat in orice punct de pe suprafata Pamantului sa fie vizibili cel putin 6 sateliti. Orbitele sunt de tip MEO, cu raza de aproximativ 26600km , perioada de revolutie a fiecarui satelit fiind de o jumatate de zi siderala.
Sistemul rusesc de navigare asistata de sateliti se numeste Glonass si este conceput ca o constelatie de 24 sateliti ce graviteaza in jurul Pamantului pe trei plane orbitale. Pe langa cei 24 sateliti activi mai sunt prevazuti 3 trei sateliti inactivi (cate unul pentru fiecare plan orbital) pentru a rezolva eventualele avarii. Orbitele sunt circulare, la altitudinea de 19100 km. Cele trei plane orbitale intersecteaza planul ecuatorial in asa fel incat nodurile ascendente sunt distantate la 120º unul de calalalt. Pe fiecare plan orbital se vor afla cate 8 sateliti plasati echidistant, la distante de 45º unul de celalalt. Perioada orbitala a acestor sateliti este de aproximativ 11ore si 15 minute. Conform agentiei de stiri Novosti, incepand cu data de 1iunie 2009, prin plasarea pe orbita a inca trei sateliti, sistemul GLONASS a ajuns sa functioneze cu 17 sateliti operationali si trei pastrati pentru mentenanta.
Sistenul de navigare initiat de Uniunea Europeana poarta numele de GALILEO si se prevede ca va fi operational in 2013.
In concluzie, putem spune ca satelitii artificiali ai Pamantului isi aduc aportul lor la dezvoltarea omenirii. Practic nu mai exista nici un domeniu de activitate in care, chiar daca multi dintre noi nu-si dau seama, sa nu fie utilizati satetelitii sau datele furnizate de acestia. Pentru a avea un segment spatial investitiile trebuie sa fie intr-adevar foarte mari si de aceea, doar state cu mare putere economica isi permit sa aiba programme spatiale proprii. Dar si state cu posibilitati financiare reduse pot dezvolta facilitati terestre, care sa le permita accesul la date satelitare sau la alte avantaje tehnologice oferite de segmentul spatial. Pe de alta parte, se pot efectua activitati in parteneriat, se pot inchiria facilitati oferite de platformele tehnologice amplasate pe orbite circumterestre sau alt gen de colaborari cu diverse agentii spatiale. Iar pentru aceasta nu sunt necesare sume mari de bani ci mai degraba specialisti in domeniu care sa fie motivati salarial in asa fel incat sa nu-si caute loc de munca pe alte meleaguri.
Cluj, 12 octombrie 2009

No comments: