Ipek Tubitak aboga en Lima por la mejora del diseño de antenas para estaciones terrestres

El especialista del Instituto de Investigación de Tecnología Espacial de Turquía (Tubitak) Mehmet Ipek ha defendido, durante el 8º Simposio Internacional sobre Tecnología Espacial y sus aplicaciones, celebrado este mes en la ciudad de Lima (Perú), la mejora del diseño de antenas para estaciones terrestres. También ha recordado la importancia del diseño adecuado de estas estaciones de control terrestre para la gestión de satélites en órbita.

Según explicó Ipek, el diseño de una estación terrestre es importante para utilizar con efectividad uno o más satélites, se utiliza para comunicarse con el aparato orbital, transmitir comandos y recibir data de los transmisores del satélite. En ese sentido, se hacen operaciones de uplink y downlink al/del satélite, que en el primer caso se realiza típicamente con baja velocidad de transmisión y cuyo parámetro clave es el EIRP (Effective or Equivalent Isotropically Radiated Power o Potencia Isotrópica Efectiva Radiada) que mide la potencia irradiada de la señal de la antena en tierra en una dirección.

En el segundo caso, el downlink, se utiliza para recibir data de telemetría, sobre el estado general del sistema, para transmitir la data generada por la carga útil, y se puede efectuar a grandes velocidades. De acuerdo a Mehmet Ipek, el parámetro clave del downlink es el G/T, conocido como la figura de mérito del satélite, que combina la G o ganancia de recepción y la T o temperatura por ruido del sistema (el ruido que se agrega a la señal) y se refiere a la performance de recepción de la antena.

La importancia de la precisión

Ipek destacó que para el rastreo del satélite es básico tener precisión al apuntar antena y del satélite mismo, y una vez ubicado el entablar comunicaciones de manera recurrente debe de tomar en cuenta el consumo de la potencia disponible a bordo, un recurso usualmente muy limitado. Asimismo, durante el proceso de comunicaciones se pueden presentar perturbaciones que afectan la calidad del intercambio de datos, generando errores denominados BER o Bit Error Rate. El especialista turco indica que algunos algoritmos de compresión de imágenes también tienden a presentar errores. Existe además cierto retraso en la señal atribuible a la forma en que se propagan las ondas y a los tiempos de procesamiento.

Según este especialista, otro factor que afecta la disponibilidad de las comunicaciones son los contantes cambios en la atmosfera y en particular la lluvia, que incluso debe ser tomada en cuenta como dato estadístico (predicción del clima).

Tomando como ejemplo una estación en tierra ubicada en Ankara, Turquía, a unos 1.000 metros sobre el nivel del mar, con una precipitación pluvial de 42 milímetros al año, se han identificado factores que generan ruido de interferencia que proviene de las radiaciones de cuerpos celestes (ruido cósmico), objetos brillantes, la superficie terrestre, interferencias generadas por el ser humano como comunicaciones inalámbricas, líneas de corriente eléctrica, nubes, niebla, lluvia, entre otros.

Según Ipek, la inferencia alcanzada es que la antena en tierra requiere de una ganancia superior a 56 dBi y el plato de la antena reflectora debe ser de diez metros con una eficiencia de alrededor de 0,6. La ganancia de la antena es determinada por su diámetro y la eficiencia (muy difícil alcanzar una eficiencia de 0,8 o superior), que a su vez depende de la ubicación, alineamiento, diseño del sistema de alimentación, la textura de la superficie de la antena, la degradación estructural por el transcurso del tiempo y un efecto que Mehmet Ipek identifica como sombreado (shadowing), un efecto por el que fluctúa la potencia de la señal por la presencia de objetos en el paso de propagación entre emisor y receptor.

Un elemento esencial del sistema

El especialista dejó claro que la antena es un elemento básico de una estación terrestre de control, su diseño puede ser variado al igual que su tamaño. Mientras más angosto el haz, mayor la ganancia, pero requiere de mayor precisión al apuntar. Errores al apuntar la antena pueden ser eliminados mediante un sistema automático de rastreo.

El diseño de la montura de la antena requiere también especial atención y el uso de una base giratoria adicional, según se muestra en la imagen inferior, facilita el rastreo de los satélites.

 Fotografías: Peter Watson