Un satelit reprezintă un obiect aflat într-o mișcare de rotație în jurul unei planete sau a unei stele. De exemplu, Luna este satelitul natural al Pământului, iar obiectele trimise în spațiu și plasate pe orbită de către om sunt sateliții artificiali. Aceștia sunt folosiți pentru asigurarea legăturilor telefonice la mare distanță, difuzarea emisiunilor de televiziune și radio, obținerea informațiilor geologice și meteorologice, dar și în domeniul militar.
Categorii de sateliți
Spre deosebire de satelitul natural al Pământului, care orbitează la o distanță de aproximativ 400.000 km, sateliții artificiali efectuează acest lucru la o distanță mai mică. În funcție de distanța la care orbitează, sateliții sunt împărțiți în trei grupe.
În prima grupă se află sateliții de orbită joasă (LEO), folosiți în scop militar și meteorologic. Aceștia se află la o distanță între 180 km și 2.000 km față de Pământ și au cea mai mare viteză de rotație (aproximativ 28.000 km/h) dintre toți sateliții, deoarece sunt cel mai aproape de Pământ, iar forța gravitațională este mai puternică în comparație cu celelalte categorii.
În cea de-a doua grupă sunt sateliții de orbită medie, folosiți în rețelele GPS (Global Positioning System) și la realizarea comunicațiilor de date și voce. Aceștia orbitează la distanțe cuprinse între 2.000 km și 36.000 km, cu o viteză de aproximativ 14.000 km/h.
În grupa a treia sunt sateliții geostaționari (GEO), situați deasupra Ecuatorului la distanța de 35.786 km. Aceștia se rotesc în același sens și cu aceeași viteză cu Pământul și sunt folosiți pentru comunicații și supraveghere meteorologică sau militară, un satelit geostaționar putând acoperi aproximativ 34-42% din suprafața Pământului.
Vremea premierelor
De-a lungul timpului tehnologia satelitară a evoluat într-un ritm accelerat, devenind o parte indispensabilă a tehnologiei din prezent. Primul satelit artificial, de formă sferică,denumit Sputnik, a fost lansat în anul 1957 de către Uniunea Sovietică. Acesta avea patru antene folosite la emiterea unor semnale radio ce puteau fi recepționate cu ușurință chiar și de radioamatori. În urma analizei semnalelor radio și a traiectoriei satelitului, cercetătorii au obținut informații despre ionosferă și au putut deduce densitatea stratului superior al atmosferei. Satelitul avea nevoie de 96,2 minute pentru o rotație completă în jurul Pământului și a orbitat timp de trei săptămâni până la terminarea bateriilor.
Prima transmisie de tip voce a fost efectuată folosind satelitul SCORE (1958), produs și lansat de către Statele Unite ale Americii. Transmisia conținea un mesaj de Crăciun al președintelui și putea fi captată cu ajutorul unui receptor radio în gama undelor scurte. Respectivul satelit folosea două antene pentru recepționarea comenzilor sau mesajelor pe care le putea stoca și două antene pentru retransmiterea mesajelor. Astfel, frecvența folosită pentru primirea mesajelor este cunoscută în prezent ca „uplink”, iar „downlink”-ul este frecvența folosită pentru retransmiterea mesajelor.
Doi ani mai târziu, a fost lansat un satelit ce putea stoca un mesaj transmis de pe Pământ atunci când se afla în aria de acoperire și apoi îl putea retransmite când ajungea deasupra unui anumit punct, caracteristică denumită azi „store-and-dump”. Așadar, cu trecerea timpului au avut loc diverse premiere în dezvoltarea posibilităților tehnice ale sateliților cum ar fi satelitul reflector pasiv pentru microunde (1960), primul satelit din lume care permitea transmiterea de programe TV (1962), primul satelit geostaționar (1964), primul satelit ce transmitea date despre vreme stațiilor aflate la sol (1966), primul satelit cu rol de telescop (1974) sau primul satelit utilizat pentru comunicațiile maritime care totodată deservea navele comerciale și forțele navale americane (1976). În ultimul deceniu, tehnologia satelitară a avansat considerabil. În anul 2017 s-a reușit performanța trimiterii în spațiu a 104 sateliți (aparținând unor companii private din Statele Unite, Israel, Kazahstan, Olanda, Elveția și Emiratele Arabe Unite) la bordul unei singure rachete.
În prezent, în funcție de domeniul deservit, sateliții sunt de mai multe tipuri. Sateliții meteorologici sunt folosiți pentru prognoza meteo și pentru observarea stării vremii într-un anumit moment. Aceștia sunt dotați cu aparate de fotografiat care pot trimite imagini ale fronturilor atmosferice. NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) utilizează sateliții meteorologici pentru alertele de vreme rea.
Servicii globale de comunicații
Sateliții de comunicații permit retransmiterea datelor și a conversațiilor telefonice. Thuraya este un furnizor de servicii mobile satelitare din Emiratele Arabe Unite. Compania deține în prezent trei sateliți ce asigură acoperire pentru Europa, Australia, Asia și Africa. De asemenea, oferă servicii de date (internet) și telefonie (voce și text). Pentru a beneficia de aceste servicii utilizatorul trebuie să dețină un terminal dedicat sau un adaptor special pentru telefoanele existente. Aceste adaptoare sunt inteligente, alegând rețeaua locală de telefonie sau sistemul satelitar în funcție de locul unde se afla, pentru a minimiza costurile. Tehnologia se află în continuă dezvoltare, astfel încât pe lângă sistemul GMPRS care asigură o viteză de 60kbit/s downlink și 15kbit/s uplink, a apărut ThurayaIP care asigură o viteză de 444 kbit/s. Costurile utilizării sistemului scad de la an la an (costul unui apel este de aproximativ 1 euro/zi, iar pentru un SMS de aproximativ 0.5 euro/zi). Constelația satelitară Iridium, deținută de o companie din SUA, are în componență 66 sateliți ce oferă servicii de telefonie și date pe întreaga suprafață a Pământului. Principalul utilizator al serviciilor oferite a fost Departamentul Apărării din SUA.
Inmarsat, o companie britanică de comunicații deține o constelație formată din 13 sateliți geostaționari de telecomunicații care oferă acoperire pe întreaga suprafață a globului. Inițial, a apărut ca o soluție pentru legăturile maritime și aeriene care nu puteau fi asigurate de către rețelele clasice de telefonie mobilă.
Sateliții de broadcast retransmit canale de radio și televiziune, care pot fi recepționate direct către utilizatorii finali, dar și către stații de recepție aflate la sol în vederea redistribuirii către utilizatori prin emițătoare care acoperă un anumit teritoriu.
Agenția Spațială Americană(NASA) în cooperare cu Agenția Spațială Europeană (ESA) au lansat, în anul 1990, Hubble, un satelit care are rolul unui telescop. Scopul acestuia a fost de a oferi detalii despre funcționarea Universului. Hubble a realizat de-a lungul timpului unele dintre cele mai detaliate fotografii permițând cercetătorilor o cunoaștere aprofundată a spațiului cosmic.
Navigație terestră și salvare pe mare
Constelațiile satelitare de navigație cuprind între 18 și 30 de sateliți pentru acoperire globală. Aplicațiile practice ale acestora sunt: localizare, cartografiere, cercetare seismică, studii climatice, navigație, determinarea vitezei de deplasare, precum și stabilirea traseului optim, indiferent de mijlocul de transport folosit. Utilizarea sistemelor de navigație este gratuită și disponibilă pentru orice utilizator care deține un receptor compatibil. Sistemul Global de Poziționare (GPS) reprezintă una dintre cele mai utilizate aplicații ale sateliților. Este format din 24 sateliți, iar pentru o localizare cu precizie (40 m pentru secțiunea de acces militar și 100 m pentru secțiunea de acces civil) sunt recepționați simultan minim patru sateliți. Pe baza informațiilor primite, receptorul calculează longitudinea, latitudinea și altitudinea. Principalele constelații de navigație sunt NAVSTAR (SUA), GLONASS (Rusia), BeiDou (China) și Galileo (UE), acesta din urmă aflat încă în stadiul de testare, dar deținând caracteristici tehnice superioare sistemelor mai vechi.
Programul internațional Cospas–Sarsat este o inițiativă interguvernamentală la care iau parte 44 de țări și agenții. Sistemul folosește sateliții pentru detecție și localizare de persoane, bărci sau nave aflate în situații de urgență și alertează autoritățile care acționează proporțional gravității situației. O altă categorie importantă este reprezentată de sateliții militari. Informațiile referitoare la aceștia, de regulă, nu sunt publice. Totuși, se presupune că aplicațiile lor sunt: retransmiterea comunicațiilor criptate, monitorizarea instalațiilor nucleare,observarea mișcărilor inamicilor, avertizări în cazul lansării de rachete, interceptarea comunicațiilor radio de la sol, precum și fotografierea zonelor militare de interes.
Oricând, oriunde, pentru oricine
În prezent, serviciile oferite de constelațiile satelitare sunt disponibile 24 de ore din 24. În urma dezvoltării acestora, navele și avioanele se pot orienta, iar în schimbul unui abonament, serviciile de internet, telefonie și televiziune sunt accesibile în orice punct de pe glob pentru oricine. Aria de acoperire depășește cu mult posibilitățile unui sistem terestru, serviciile fiind disponibile inclusiv în mijlocul oceanului sau la poli. Tehnologia satelitară se află într-o continuă dezvoltare, astfel că este greu să anticipăm, în acest moment, ce ne rezervă viitorul în acest domeniu.
Abstract
The Moon is the natural satellite of the Earth, and any man-made object launched in space and placed in the orbit is called artificial satellite. The satellite technology has been constantly developing throughout the ages having an important role today. We use on a daily basis services offered by artificial satellites, but we never take the time to ponder about the technology behind this things. Making long range phone calls, watching TV, listening to radio, inquiring about weather forecast or using GPS to ensure the optimal route are some of the benefits of these technologies. The main advantage of using satellites is that they can be used anywhere, anytime, by anyone.
Autori: Daniel Toma și Ștefan Andrei Ploaie
