7 de jul de 2016

Como operar os Satélites para Radioamadores

Como operar os Satélites para Radioamadores

Os Satélites de Radioamadores são umas das áreas do radioamadorismo que menos se pratica. A crença de que operar satélites é complexo e caro não é necessariamente correta: existem satélites que podemos trabalhar sem ter que estudar por meses o assunto nem contar com equipamentos sofisticados. Mesmo que pareça difícil de acreditar, na maioria dos nossos “shacks” existem os equipamentos necessários para iniciar-se neste campo da radio-experimentação. Este artigo é uma lista de perguntas básicas sobre a operação de satélites de radioamadores e suas correspondentes respostas. Seu nível é elementar e introdutório e é provável que alguém que deseje operar algum satélite deva consultar outras fontes, citadas ao longo deste meu artigo.
1O Que é um Satélite?
Em em seu conceito mais simples, talvez simplista, os satélites de radioamadores são repetidoras voadoras. Suas principais diferenças com suas equivalentes terrestres são: Que voam e que ao voarem se movem e portanto sua cobertura varia. Que em muitos casos não repetem uma só frequência em outra e sim uma parte de uma faixa de frequência em outra, o que conhecemos como “transponder”.
2Como funciona um Satélite?
Uma estação de radioamador “A” emite um sinal que é recebido pelo satélite. O satélite o amplifica e retransmite imediatamente. O radioamador “B” recebe este sinal e responde. Assim se inicia um comunicado por satélite. O funcionamento é idêntico a uma repetidora de VHF/UHF terrestre.
3Como se movem os Satélites?
Os satélites atuais usados pelos radioamadores possuem dois tipos de órbita: circular e elíptica. Os satélites com órbitas circulares se mantém mais ou menos à mesma distância da terra porém sua posição em relação à superfície da terra varia a cada momento. É o tipo de órbita mais comum e mais conhecida. Geralmente são as órbitas em que o satélite viaja de norte a sul ou de sul a norte permanecendo sempre voltado para o sol para carregar suas baterias. Por sua vez os satélites de órbitas elípticas têm a característica de poderem permanecer mais tempo sobre um mesmo lugar da terra e suas órbitas são muito maiores e distantes o que requer equipamentos mais complexos para trabalhá-los. Não existem atualmente satélites de radioamadores geoestacionários, similares aos satélites comerciais de televisão.
4Que cobertura tem um satélite de órbita baixa?
Da mesma forma que nas repetidoras terrestres tradicionais, quanto maior a altura maior a cobertura proporcionada. Os satélites de órbita baixa se encontram entre 400 e 1.400 quilômetros de altura, podendo, os de órbita baixa, cobrir uma grande parte do Brasil e os de órbita alta toda a América Latina. Esta área ou sombra do satélite permite que qualquer estação que se encontre dentro dela possa, a principio, contatar outras estações que estão dentro dessa sombra. A duração do satélite nessa posição é muito breve uma vez que se movem a uma grande velocidade. O diâmetro da sombra é mantida mas acompanha o movimento do satélite.
5Quantas vezes o Satélite passa sobre nós?
Um satélite de órbita baixa passa acima de um determinado ponto entre 4 a 6 vezes ao dia. A duração de cada passagem varia dependendo da órbita, porém em média podemos dizer que entre 10 e 18 minutos ficam disponíveis para que possamos operá-los. Temos assim mais de uma hora diárias para usá-lo. Se considerarmos que existem mais de 15 satélites de órbita baixa, nos daremos conta que existe mais tempo de satélites do que tempo para fazer radioamadorismo.
6Como funciona um Satélite de órbita elíptica?
Os satélites de órbita elíptica têm outras características. Sua órbita tem dois pontos chaves: o mais próximo conhecido como perigeu e o mais distante como apogeu. Em seu apogeu, uma das faces da terra fica quase toda disponível para comunicados uma vez que, no caso de alguns satélites como o OSCAR 10, chega a estar a mais de 35.000 quilômetros de distância. Estes satélites, de certa forma, têm uma cobertura equivalente à faixa de 20 metros (14MHz) em HF: existem bons DX e sempre aparecem estações chamando geral (CQ). Nos satélites de órbita elíptica, o efeito “doppler” não é tão notado. Chamamos “Efeito Doppler” ao movimento de frequência que se origina pela velocidade com que se move o satélite. Algo similar ao que escutamos n’uma ambulância ou automóvel deslocando-se em alta velocidade: o tom da sirene ou o ronco do motor é percebido antes e depois que passam à nossa frente.
7Como saber quando passará um Satélite?
A previsão das órbitas dos satélites é feita geralmente com a ajuda de computadores pessoais. Não é a única opção porém é o meio mais prático. Existem diversos programas de computador disponíveis na Internet além de alguns comerciais como o InstanTrac, QuickTrack, NOVA e WiSP. Para quem deseja consultar as órbitas sem a necessidade de um programa, existem opções dentro da Internet. Por exemplo em SatPasses e emKE4ARM. Os programas indicam graficamente quando o satélite passará e fornecem outros dados importantes como a elevação ou altura sobre o horizonte, e o azimute ou posição em relação aos quatro pontos cardeais. Com a ajuda de hardware específico, podemos mover com precisão nossas antenas na direção do satélite, indicada pelo software, assim como controlar o efeito doppler.
8Com que informação o computador faz estes cálculos?
Os programas de computador para rastreamento de satélite são atualizados com uma série de dados sobre os satélites, mais conhecidos como elementos Keplerianos. Existem dois tipos de formatos de dados keplerianos: NASA ou de duas linhas e AMSAT que é mais fácil de entender e portanto são maiores. Ambos funcionam da mesma maneira. Os últimos dados ou elementos Keplerianos podem ser obtidos aqui.
9Qual é a melhor elevação?
A melhor elevação é a de 90 graus, ela acontece somente quando o satélite passa exatamente sobre nós. Isto não significa dizer que com outras elevações não possamos operar o satélite, pois com qualquer elevação superior a 2 ou 3 graus é suficiente mesmo se em nosso horizonte houver montanhas distantes ou montes próximos porém não muito altos. Ou seja, que o azimute entre o operador e o satélite esteja desimpedido.
10Quantos satélites existem?
Até a data (2014) existiam aproximadamente 40 satélites de radioamadores disponíveis e outros com novas e impressionantes características técnicas e possibilidades estão para ser lançados. Uma descrição detalhada da maioria deles pode ser obtida nesta página da AMSAT.
11Que atividade podem encontrar nos satélites?
Existem satélites para todos os gostos. Muitos dos modos de operação que encontramos nas faixas de radioamadores tradicionais também estão disponíveis nos satélites: SSB, radiotelegrafía, radioteletipo, televisão de varredura lenta (SSTV), FM e radiopacote de diversos tipos. Nos satélites onde se pratica DX tão bem como na faixa de 20 metros, existem hay pile-ups e e expedições de DX que trabalham em split (transmissão em uma frequência e recepção em outra). Se o tema lhe interessar visite a página da The Satellite DX Fundation. Existem diplomas mesmo que não haja concursos, exceto o Field Day americano. Há espaço para os que gostam de conversar e fazer novos amigos. Para o experimentador e o construtor de equipamentos e antenas, este é um mundo bastante amplo. Em poucas palavras: o que hoje gostamos no radioamadorismo, seguramente também encontraremos via satélite.
12Que tipos de satélites existem?
Este é um ponto importante já que dependendo das características dos satélites será a maneira como iremos trabalhá-los. Para efeitos didáticos podemos dividi-los em quatro tipos:
12.1. Satélites de órbita baixa para voz ou analógicos.
São os mais fáceis de serem trabalhados, quase todos nós iniciamos com eles. O sistema retransmite entre 50 e 100 KHz de uma faixa, ao invés de utilizar uma só freqüência como fazem as repetidoras terrestres, fazendo o split em 50 ou 100 KHz de outra faixa, seja CW ou SSB. Este sistema é conhecido como transponder. Entre os satélites deste tipo se destacam os russos RS-10/11, RS-12/13, RS-15 e os satélites japoneses FO-20 e FO-29 que também podem operar como satélites digitais. Não são necessários equipamentos sofisticados para trabalhá-los, talvez somente um pouco de paciência.
12.2. Satélites de órbita baixa digitais.
São satélites de órbita circular que operam principalmente em packet em suas distintas modalidades. Equivalem aos BBS (Bulletim Board System) de rádio pacote. Atualmente existem mais de 10 satélites digitais operando. Os satélites tradicionais deste tipo, conhecidos como PACSATs, são o UO-14, AMSAT OSCAR 16, o DOVE OSCAR 17 (brasileiro), o Webersat ou WO-18 e o satélite argentino LUSAT ou LO-19. Os satélites UO-22 e KITSAT OSCAR 23 também são BBS voadoras, porém trabalham a 9600 bps (bauds por segundo) e têm entre suas curiosidades câmaras que fazem fotos da terra e as retransmitem via packet. Uma nova geração de satélites digitais foi lançada recentemente: o ITAMSAT-A, KITSAT-B, EYESAT-A, POSAT-1 e UNAMSAT-B ainda que nem todos eles estejam funcionando.
12.3. Satélites de órbita elíptica.
São, como já dissemos, os satélites onde se levam a cabo a maioria das comunicações intercontinentais, alguns modos como SSTV e RTTY, assim como outros tipos de experimentos próprios do universo dos satélites. Entre eles destacam-se o OSCAR 10, o OSCAR 13 e o ARSENE. O primeiro já está completando seu ciclo de vida e está fora de controle. Eventualmente surpreende e funciona estupendamente bem. Não podemos menosprezá-lo; o OSCAR 13 deixou de funcionar no final do ano de 1996, segundo foi planejado. O ARSENE lamentavelmente nunca funcionou. Breve haverá novos satélites deste tipo: a chamada FASE 3-D.
12.4. Satélites tripulados.
Por último vamos falar das naves espaciais tripuladas: a MIR russa e o Space Shuttle norteamericano levam entre seus equipamentos transceptores de 2 metros e fazem contacto com radioamadores na terra tanto em fonia como em packet. A MIR era relativamente fácil de ser trabalhada em packet uma vez que os cosmonautas permaneciam no espaço por muito tempo e quando não usavam o rádio para contatos em fonia deixavam o equipamento funcionando como um PBBS (Packet Bulletim Board System).
Lamentavelmente a MIR foi destruída por apresentar vários problemas devido ao tempo de uso. Outra estação que pode ser trabalhada é a ISS que também é tripulada. O ônibus espacial quando estava em missão ao redor da terra, tinha um ROBOT de packet que emite um número de série às estações que com ele fazem contato. Para obter mais informação sobre como contatar ou simplesmente escutar os astronautas visite a página do SAREX daARRL.
13. Que equipamento necessito para operar um satélite?
Essa é sempre uma pergunta difícil! Abaixo apresento uma tabela com os equipamentos mínimos necessários para que com um pouco de paciência e tenacidade possamos operar um satélite. Uplink – Freqüência de subida dos sinais para o satélite. Downlink – Freqüência de descida dos sinais do satélite. Amplificador de saída e pre-amplificador para recepção.
14. Que significa “modo” nos satélites?
O termo modo dos satélites é um dos que fazem parecer complicada esta área da radio-experimentação. Em HF, dizemos que o modo é o tipo de emissão no qual trabalhamos: SSB, FM, CW, etc. Na operação de satélites, dizemos que o modo significa as faixas que estou utilizando para trabalhar o satélite: que faixa uso no uplink, isto é para transmitir ou “subir” até o satélite e o downlink ou a faixa na qual o satélite transmite de volta ou “baixa” e na qual recebemos o retorno.
15. Que significam os modos de duas letras?
Em algumas ocasiões vemos modos de duas letras como JA e JD, neste caso estamos nos referindo ao modo J Analógico e ao modo J Digital. Em outras ocasiões vemos que o satélite trabalha no modo composto, por exemplo: KT significa que podemos fazer o uplink em 15 metros e o downlink simultaneamente em 2 metros e em 10 metros. O RS-12/13 opera atualmente no modo KT. Os futuros satélites preveem novos modos.
16. Que potência necessito para trabalhar os satélites?
Os satélites não necessitam de grandes potências para serem trabalhados, ao contrário. Muitos deles ficam bloqueados ou diminuem a sua potência de downlink como aviso de que estão se protegendo. Se você não usa antenas direcionais, um amplificador de 100 watts está no limite máximo da potência de operação. Como regra geral meu sinal que chega do satélite nunca deve ser mais forte que alguns dos beacons ou radiofaróis do satélite.
17. Quais são os mais fáceis de operar?
Uma vez iniciado no mundo dos satélites, todos são fáceis. Existem alguns que são francamente simples de escutar e trabalhar. Também podemos dizer que alguns destes satélites trabalham em outros modos e têm outros beacons, aqui são mencionados somente os principais. A frequência indicada como DX não é uma regra para todos os satélites, é somente uma recomendação.
18. O que é a fase 3-D?
A fase 3-D é um esforço multinacional para colocar em órbita o satélite de radioamador mais completo visto até hoje. Estará ativo em todas as bandas disponíveis para satélite entre 21 MHz y 24 GHz com uma infra-estrutura que simplificará o equipamento necessário para utilizá-lo. Funcionará principalmente em SSB e CW podendo também ser operado em packet a 9.600 bps ou escutar seus boletins informativos em 10 metros em AM. Sua órbita será elíptica.
19. Existem outros projetos de satélites?
Existem vários projetos que levarão cargas úteis para os radioamadores. Na página da AMSAT existem links para os sites correspondentes. É de se esperar que em breve estejamos trabalhando alguns deles.
Arregace as mangas e bons QSOs!
73 do Mário Keiteris/ PY2MXK

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