Rete satellitare
Le reti satellitari trovano oggi applicazioni nel campo della telefonia, della televisione, nella telematica, nella navigazione marittima e nel militare. Inoltre questi sistemi sono spesso l'unica soluzione applicabile in mancanza di infrastrutture terrestri o di difficile dislocazione.
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Breve storia delle telecomunicazioni satellitari
Il famoso scrittore di fantascienza Arthur C. Clarke (autore di 2001: Odissea nello spazio) viene notoriamente indicato come l'ideatore dei sistemi satellitari cosidetti geostazionari; infatti, nel 1945 Clarke scrisse che un satellite in orbita equatoriale circolare con un raggio di circa 42424 km (dal centro della Terra) avrebbe una velocità angolare esattamente pari a quella del pianeta, rimanendo quindi relativamente immobile nel cielo rispetto al suolo e divenendo così un possibile ponte radio tra due punti dell'emisfero visibili dal satellite. Inoltre, tre satelliti spaziati di 120° potrebbero (con qualche sovrapposizione) coprire l'intera circonferenza del pianeta; in questo caso i messaggi potrebbero essere anche scambiati tra i satelliti, o attraverso un doppio hop a terra, rendendo possibile una comunicazione diretta tra due punti qualsiasi del globo.
L'idea di Clarke è incredibilmente innovativa se si pensa che il lancio dello Sputnik da parte dell'Unione Sovietica avvenne solo nel 1957; in quel caso inoltre si disponeva di una tecnologia missilistica sufficiente solamente per portare il satellite in un'orbita bassa. Non si riuscirà a raggiungere un'orbita sincrona prima del 1963.
La serie Syncom fu il primo sistema di comunicazione satellitare geostazionario ed iniziò nel 1963, poco meno di 20 anni dopo la concezione dell'idea da parte di Clarke. Syncom I fallì nella fase di lancio, ma Syncom II e III vennero messi in orbita con successo il 26 luglio 1963 e il 19 luglio 1964 rispettivamente (con lo sforzo della NASA e del Dipartimento della Difesa).
Il primo satellite geostazionari commerciale fu Intelsat I, sviluppato da Comsat per Intelsat (1965-1969). Le prime comunicazioni regolari tra Stati Uniti ed Europa iniziarono il 28 giugno 1965, data di nascita delle comunicazioni satellitari commerciali.
Tipologia di sistemi
I sistemi satellitari possono essere categorizzati secondo il tipo di orbita e l'altitudine sulla quale vengono collocati:
Definita una di queste tipologie, restano da ancora da specificare alcuni parametri progettuali della costellazione quali:
- numero di satelliti (complessivi e in ciascuna orbita)
- numero di piani orbitali
- inclinazione dei piani orbitali
- spaziatura relativa tra i piani
- distanza angolara tra i satelliti sulla stessa orbita
Frequenze
L'uso di una particolare frequenza di trasmissione dipende dall'applicazione di un dato sistema. La gamma di frequenze si estende dalla banda P alla banda Ka e oltre:
- banda P (0.2-1 GHz)
- banda C (4-8 GHz)
- banda Ku (10-18 GHz)
- banda Ka (18-31 GHz)
Come regola, si può pensare che più alta è la frequenza e più estesa deve essere la banda su cui si trasmette e la capacità del collegamento. Inoltre, più la frequenza è alta e più alta sarà l'attenuazione indotta dall'atmosfera e il rumore che si sommerà al segnale (questo richiede una potenza più alta per poter equilibrare il rapporto segnale/rumore).
Tuttavia usare frequenze alte fornisce il vantaggio di avere guadagni di antenna più elevati che permettono di ridurre le dimensioni della antenne stesse, sebbene questo renda il puntamento più difficile per via della maggiore direzionalità del fascio trasmissivo.
Fondamenti di teoria della trasmissione
Sul satellite sono installati molti sistemi, alcuni dei quali servono al funzionamento del satellite stesso (batterie, propulsori, pannelli solari, sistema di controllo della navigazione, telemetria, sistemi di controllo termico), altri costituiscono il carico (payload)) per il quale il satellite è stato lanciato, ovvero il sistema di comunicazione. Il payload è costituito da:
- una o più antenne
- unità di ricevitori e trasmettitori (che prendono il nome di transponder)
- calcolatori elettronici nel caso in cui il satellite disponga di un sistema di elaborazione dati a bordo (on-board processing)
I segnali trasmessi dal e verso il satellite prendono il nome di portanti (carrier).