Satélite de comunicaciones

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Un satélite de comunicaciones es un satélite artificial que retransmite y amplifica señales de telecomunicaciones de radio a través de un transpondedor ; crea un canal de comunicación entre un transmisor de origen y un receptor en diferentes lugares de la Tierra . Los satélites de comunicaciones se utilizan para televisión , teléfono , radio , Internet y aplicaciones militares . ^[1] Muchos satélites de comunicaciones están en órbita geoestacionaria a 22.236 millas (35.785 km) sobre el ecuador , de modo que el satélite parece estacionario en el mismo punto del cielo; por lo tanto, las antenas parabólicas de las estaciones terrestres pueden apuntar permanentemente a ese punto y no tienen que moverse para rastrear el satélite. Otros forman constelaciones de satélites en órbita terrestre baja , donde las antenas en tierra tienen que seguir la posición de los satélites y cambiar de satélite con frecuencia.

Las ondas de radio utilizadas para los enlaces de telecomunicaciones viajan en línea de visión y, por lo tanto, se ven obstruidas por la curvatura de la Tierra. El propósito de los satélites de comunicaciones es retransmitir la señal a lo largo de la curvatura de la Tierra, lo que permite la comunicación entre puntos geográficos muy separados. ^{[2] Los satélites de comunicaciones utilizan una amplia gama de} frecuencias de radio y microondas . Para evitar la interferencia de las señales, las organizaciones internacionales tienen regulaciones sobre qué rangos de frecuencia o "bandas" pueden utilizar determinadas organizaciones. Esta asignación de bandas minimiza el riesgo de interferencia de la señal. ^[3]

En octubre de 1945, Arthur C. Clarke publicó un artículo titulado "Relés extraterrestres" en la revista británica Wireless World . ^[4] El artículo describía los fundamentos del despliegue de satélites artificiales en órbitas geoestacionarias para retransmitir señales de radio. Por ello, a Arthur C. Clarke se le cita a menudo como el inventor del concepto de satélite de comunicaciones, y se emplea el término "cinturón de Clarke" para describir la órbita. ^[5]

El primer satélite artificial de la Tierra fue el Sputnik 1 , que fue puesto en órbita por la Unión Soviética el 4 de octubre de 1957. Fue desarrollado por Mijaíl Tikhonravov y Serguéi Korolev , basándose en el trabajo de Konstantín Tsiolkovsky . ^{[6] El Sputnik 1 estaba equipado con un} transmisor de radio a bordo que funcionaba en dos frecuencias de 20,005 y 40,002 MHz, o longitudes de onda de 7 y 15 metros. El satélite no fue colocado en órbita para enviar datos de un punto de la Tierra a otro, sino que el transmisor de radio estaba destinado a estudiar las propiedades de la distribución de las ondas de radio en toda la ionosfera. El lanzamiento del Sputnik 1 fue un paso importante en la exploración del espacio y el desarrollo de cohetes, y marca el comienzo de la era espacial . ^[7]

Existen dos clases principales de satélites de comunicaciones: pasivos y activos . Los satélites pasivos solo reflejan la señal que viene de la fuente, hacia la dirección del receptor. Con los satélites pasivos, la señal reflejada no se amplifica en el satélite, y solo una pequeña cantidad de la energía transmitida llega realmente al receptor. Como el satélite está tan lejos de la Tierra, la señal de radio se atenúa debido a la pérdida de trayectoria en el espacio libre , por lo que la señal recibida en la Tierra es muy débil. Los satélites activos, por otro lado, amplifican la señal recibida antes de retransmitirla al receptor en tierra. ^[3] Los satélites pasivos fueron los primeros satélites de comunicaciones, pero ahora se utilizan poco.

El trabajo que se inició en el campo de la recopilación de inteligencia eléctrica en el Laboratorio de Investigación Naval de los Estados Unidos en 1951 condujo a un proyecto llamado Relé de comunicación lunar . Los planificadores militares habían mostrado durante mucho tiempo un interés considerable en las líneas de comunicación seguras y confiables como una necesidad táctica, y el objetivo final de este proyecto era la creación del circuito de comunicaciones más largo en la historia de la humanidad, con la Luna, el satélite natural de la Tierra, actuando como un relé pasivo. Después de lograr la primera comunicación transoceánica entre Washington, DC y Hawái el 23 de enero de 1956, este sistema fue inaugurado públicamente y puesto en producción formal en enero de 1960. ^[8]

El primer satélite construido específicamente para transmitir comunicaciones de forma activa fue el Proyecto SCORE , dirigido por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada (ARPA) y lanzado el 18 de diciembre de 1958, que utilizaba una grabadora para llevar un mensaje de voz almacenado, así como para recibir, almacenar y retransmitir mensajes. Se utilizó para enviar un saludo navideño al mundo del presidente estadounidense Dwight D. Eisenhower . El satélite también ejecutó varias transmisiones en tiempo real antes de que las baterías no recargables fallaran el 30 de diciembre de 1958 después de ocho horas de funcionamiento real. ^{[9] [10]}

El sucesor directo de SCORE fue otro proyecto dirigido por ARPA llamado Courier. El Courier 1B fue lanzado el 4 de octubre de 1960 para explorar si sería posible establecer una red de comunicaciones militares global mediante el uso de satélites de "repetidores retardados", que reciben y almacenan información hasta que se les ordena que la retransmitan. Después de 17 días, una falla del sistema de comando puso fin a las comunicaciones del satélite. ^{[11] [12]}

El programa de aplicaciones satelitales de la NASA lanzó el primer satélite artificial utilizado para comunicaciones pasivas, el Echo 1, el 12 de agosto de 1960. El Echo 1 era un satélite con forma de globo aluminizado que actuaba como reflector pasivo de señales de microondas . Las señales de comunicación rebotaban en el satélite desde un punto de la Tierra a otro. Este experimento pretendía establecer la viabilidad de las transmisiones mundiales de señales de teléfono, radio y televisión. ^{[12] [13]}

Telstar fue el primer satélite comercial de comunicaciones activas y de retransmisión directa y marcó la primera transmisión transatlántica de señales de televisión. Perteneciente a AT&T como parte de un acuerdo multinacional entre AT&T, Bell Telephone Laboratories , la NASA, la Oficina General de Correos británica y la Oficina Nacional de Correos francesa para desarrollar comunicaciones por satélite, fue lanzado por la NASA desde Cabo Cañaveral el 10 de julio de 1962, en el primer lanzamiento espacial patrocinado de forma privada. ^{[14] [15]}

Otro experimento de relé pasivo destinado principalmente a fines de comunicaciones militares fue el Proyecto West Ford , que fue dirigido por el Laboratorio Lincoln del Instituto Tecnológico de Massachusetts . ^[16] Después de un fracaso inicial en 1961, un lanzamiento el 9 de mayo de 1963 dispersó 350 millones de dipolos de aguja de cobre para crear un cinturón reflectante pasivo. Aunque solo la mitad de los dipolos se separaron correctamente entre sí, ^[17] el proyecto pudo experimentar y comunicarse con éxito utilizando frecuencias en el espectro de banda SHF X. ^[18]

Un antecedente inmediato de los satélites geoestacionarios fue el Syncom 2 de Hughes Aircraft Company , lanzado el 26 de julio de 1963. Syncom 2 fue el primer satélite de comunicaciones en una órbita geoestacionaria . Giraba alrededor de la Tierra una vez al día a velocidad constante, pero como todavía tenía movimiento norte-sur, se necesitaba un equipo especial para rastrearlo. ^[19] Su sucesor, Syncom 3 , lanzado el 19 de julio de 1964, fue el primer satélite de comunicaciones geoestacionario. Syncom 3 obtuvo una órbita geoestacionaria, sin movimiento norte-sur, lo que lo hacía aparecer desde el suelo como un objeto estacionario en el cielo. ^[20]

Una extensión directa de los experimentos pasivos del Proyecto West Ford fue el programa del Satélite Experimental Lincoln , también llevado a cabo por el Laboratorio Lincoln en nombre del Departamento de Defensa de los Estados Unidos . ^[16] El satélite de comunicaciones activas LES-1 fue lanzado el 11 de febrero de 1965 para explorar la viabilidad de las comunicaciones militares activas de estado sólido en banda X de largo alcance. Se lanzaron un total de nueve satélites entre 1965 y 1976 como parte de esta serie. ^{[21] [22]}

En los Estados Unidos, en 1962 se creó la corporación privada Communications Satellite Corporation (COMSAT), que estaba sujeta a las instrucciones del gobierno estadounidense en cuestiones de política nacional. ^[23] Durante los dos años siguientes, las negociaciones internacionales condujeron a los Acuerdos Intelsat, que a su vez llevaron al lanzamiento del Intelsat 1, también conocido como Early Bird, el 6 de abril de 1965, y que fue el primer satélite de comunicaciones comerciales en colocarse en órbita geoestacionaria. ^{[24] [25]} Los lanzamientos posteriores de Intelsat en la década de 1960 proporcionaron servicio multidestino y servicio de video, audio y datos a barcos en el mar (Intelsat 2 en 1966-67), y la finalización de una red completamente global con Intelsat 3 en 1969-70. En la década de 1980, con importantes expansiones en la capacidad de satélites comerciales, Intelsat estaba en camino de convertirse en parte de la competitiva industria privada de telecomunicaciones y había comenzado a recibir competencia de empresas como PanAmSat en los Estados Unidos, que, irónicamente, fue comprada por su archirrival en 2005. ^[23]

Cuando se lanzó Intelsat, Estados Unidos era la única fuente de lanzamiento fuera de la Unión Soviética , que no participó en los acuerdos de Intelsat. ^[23] La Unión Soviética lanzó su primer satélite de comunicaciones el 23 de abril de 1965 como parte del programa Molniya . ^[26] Este programa también fue único en ese momento por su uso de lo que luego se conoció como la órbita Molniya , que describe una órbita altamente elíptica , con dos apogeos altos diarios sobre el hemisferio norte. Esta órbita proporciona un largo tiempo de permanencia sobre territorio ruso, así como sobre Canadá en latitudes más altas que las órbitas geoestacionarias sobre el ecuador. ^[27]

Los satélites de comunicaciones suelen tener uno de los tres tipos principales de órbita , aunque se utilizan otras clasificaciones orbitales para especificar con más detalle los detalles orbitales. MEO y LEO son órbitas no geoestacionarias (NGSO).

• Los satélites geoestacionarios tienen una órbita geoestacionaria (GEO), que se encuentra a 22.236 millas (35.785 km) de la superficie de la Tierra. Esta órbita tiene la característica especial de que la posición aparente del satélite en el cielo cuando lo ve un observador terrestre no cambia, el satélite parece "estar quieto" en el cielo. Esto se debe a que el período orbital del satélite es el mismo que la velocidad de rotación de la Tierra. La ventaja de esta órbita es que las antenas terrestres no tienen que rastrear el satélite por el cielo, pueden fijarse para apuntar a la ubicación en el cielo en la que aparece el satélite.
• Los satélites de órbita terrestre media (MEO) están más cerca de la Tierra. Las altitudes orbitales varían entre 2000 y 36 000 kilómetros (1200 y 22 400 millas) sobre la Tierra.
• La región por debajo de las órbitas medias se denomina órbita terrestre baja (LEO) y se encuentra entre 160 y 2.000 kilómetros (99 a 1.243 millas) por encima de la Tierra.

Como los satélites en órbitas MEO y LEO orbitan la Tierra a mayor velocidad, no permanecen visibles en el cielo en un punto fijo de la Tierra de forma continua como un satélite geoestacionario, sino que a un observador terrestre le parece que cruzan el cielo y se "establecen" cuando pasan detrás de la Tierra más allá del horizonte visible. Por lo tanto, para proporcionar una capacidad de comunicación continua con estas órbitas más bajas se requiere un mayor número de satélites, de modo que uno de ellos siempre sea visible en el cielo para la transmisión de señales de comunicación. Sin embargo, debido a su menor distancia a la Tierra, los satélites LEO o MEO pueden comunicarse con la Tierra con una latencia reducida y a menor potencia de la que se requeriría desde una órbita geoestacionaria. ^[28]

Una órbita terrestre baja (LEO) es típicamente una órbita circular a unos 160 a 2.000 kilómetros (99 a 1.243 millas) sobre la superficie de la Tierra y, correspondientemente, un período (tiempo para girar alrededor de la Tierra) de aproximadamente 90 minutos. ^[29]

Debido a su baja altitud, estos satélites sólo son visibles en un radio de unos 1.000 kilómetros desde el punto de observación. Además, los satélites en órbita terrestre baja cambian rápidamente su posición con respecto a la posición en el suelo, por lo que incluso para aplicaciones locales se necesitan muchos satélites si la misión requiere conectividad ininterrumpida.

Los satélites de órbita baja son más económicos de poner en órbita que los satélites geoestacionarios y, debido a su proximidad al suelo, no requieren una intensidad de señal tan alta (la intensidad de la señal disminuye con el cuadrado de la distancia desde la fuente, por lo que el efecto es considerable). Por lo tanto, existe una compensación entre la cantidad de satélites y su costo.

Además, existen diferencias importantes en el equipamiento de a bordo y de tierra necesario para apoyar los dos tipos de misiones.

Un grupo de satélites que trabajan en conjunto se conoce como constelación de satélites . Dos de estas constelaciones, destinadas a proporcionar servicios de telefonía satelital y datos de baja velocidad, principalmente a áreas remotas, son los sistemas Iridium y Globalstar . El sistema Iridium tiene 66 satélites, cuya inclinación orbital de 86,4° y enlaces entre satélites proporcionan disponibilidad de servicio en toda la superficie de la Tierra. Starlink es una constelación de Internet por satélite operada por SpaceX , que tiene como objetivo la cobertura de acceso a Internet por satélite global .

También es posible ofrecer una cobertura discontinua utilizando un satélite de órbita baja capaz de almacenar los datos recibidos mientras pasa sobre una parte de la Tierra y transmitirlos posteriormente mientras pasa sobre otra parte. Este será el caso del sistema CASCADE del satélite de comunicaciones canadiense CASSIOPE . Otro sistema que utiliza este método de almacenamiento y retransmisión es Orbcomm .

Una órbita terrestre media es un satélite en órbita entre 2.000 y 35.786 kilómetros (1.243 y 22.236 millas) sobre la superficie de la Tierra. Los satélites MEO son similares a los satélites LEO en cuanto a funcionalidad. Los satélites MEO son visibles durante períodos de tiempo mucho más largos que los satélites LEO, generalmente entre 2 y 8 horas. Los satélites MEO tienen un área de cobertura más grande que los satélites LEO. La mayor duración de visibilidad de un satélite MEO y su mayor huella significa que se necesitan menos satélites en una red MEO que en una red LEO. Una desventaja es que la distancia de un satélite MEO le da un retraso de tiempo más largo y una señal más débil que un satélite LEO, aunque estas limitaciones no son tan severas como las de un satélite GEO.

Al igual que los satélites LEO, estos satélites no mantienen una distancia estacionaria respecto de la Tierra, a diferencia de la órbita geoestacionaria, donde los satélites se encuentran siempre a 35.786 kilómetros (22.236 millas) de la Tierra.

Normalmente, la órbita de un satélite de órbita terrestre media se encuentra a unos 16.000 kilómetros (10.000 millas) sobre la Tierra. ^[30] En diversos patrones, estos satélites realizan el viaje alrededor de la Tierra en un tiempo que oscila entre 2 y 8 horas.

• En 1962 se lanzó el satélite de comunicaciones Telstar , un satélite de órbita media terrestre diseñado para facilitar la transmisión de señales telefónicas a alta velocidad. Aunque fue la primera forma práctica de transmitir señales más allá del horizonte, pronto se descubrió su principal inconveniente: como su período orbital de unas 2,5 horas no coincidía con el período de rotación de la Tierra de 24 horas, era imposible ofrecer una cobertura continua. Era evidente que era necesario utilizar varios satélites de órbita media para ofrecer una cobertura continua.
• En 2013 se lanzaron los primeros cuatro de una constelación de 20 satélites MEO. Los satélites O3b proporcionan servicios de Internet de banda ancha , en particular a lugares remotos y para uso marítimo y en vuelo, y orbitan a una altitud de 8.063 kilómetros (5.010 millas) ^{[31] .}

Para un observador terrestre, un satélite en órbita gestacional parece inmóvil, en una posición fija en el cielo. Esto se debe a que gira alrededor de la Tierra a la velocidad angular de ésta (una revolución por día sideral , en una órbita ecuatorial ).

La órbita geoestacionaria es útil para las comunicaciones porque las antenas terrestres pueden apuntar al satélite sin necesidad de seguir su movimiento, lo que resulta relativamente económico.

En aplicaciones que requieren muchas antenas terrestres, como la distribución de DirecTV , los ahorros en equipos terrestres pueden superar con creces el costo y la complejidad de colocar un satélite en órbita.

• El primer satélite geoestacionario fue el Syncom 3 , lanzado el 19 de agosto de 1964, y utilizado para comunicaciones a través del Pacífico, comenzando con la cobertura televisiva de los Juegos Olímpicos de Verano de 1964. Poco después del Syncom 3, el Intelsat I , también conocido como Early Bird , fue lanzado el 6 de abril de 1965 y colocado en órbita a 28° de longitud oeste. Fue el primer satélite geoestacionario para telecomunicaciones sobre el Océano Atlántico.
• El 9 de noviembre de 1972, el primer satélite geoestacionario de Canadá que sirvió al continente, el Anik A1 , fue lanzado por Telesat Canada , y Estados Unidos siguió su ejemplo con el lanzamiento del Westar 1 por Western Union el 13 de abril de 1974.
• El 30 de mayo de 1974 se lanzó el primer satélite de comunicaciones geoestacionario del mundo estabilizado en tres ejes : el satélite experimental ATS-6 construido para la NASA .
• Después de los lanzamientos de Telstar a través de los satélites Westar 1, RCA Americom (más tarde GE Americom, ahora SES ) lanzó Satcom 1 en 1975. Fue Satcom 1 el que contribuyó decisivamente al éxito de los primeros canales de televisión por cable como WTBS (ahora TBS ), HBO , CBN (ahora Freeform ) y The Weather Channel , porque estos canales distribuían su programación a todas las cabeceras de televisión por cable locales que utilizaban el satélite. Además, fue el primer satélite utilizado por las cadenas de televisión abierta de los Estados Unidos, como ABC , NBC y CBS , para distribuir la programación a sus estaciones afiliadas locales. Satcom 1 se utilizó ampliamente porque tenía el doble de capacidad de comunicaciones que el Westar 1 de la competencia en Estados Unidos (24 transpondedores en comparación con los 12 del Westar 1), lo que resultó en menores costos de uso de transpondedores. Los satélites de las décadas posteriores tendieron a tener números de transpondedores incluso mayores.

En el año 2000, Hughes Space and Communications (actualmente Boeing Satellite Development Center ) había construido casi el 40 por ciento de los más de cien satélites en servicio en todo el mundo. Otros fabricantes importantes de satélites son Space Systems/Loral , Orbital Sciences Corporation con la serie Star Bus , Indian Space Research Organisation , Lockheed Martin (propietaria del antiguo negocio RCA Astro Electronics/GE Astro Space), Northrop Grumman , Alcatel Space, actualmente Thales Alenia Space , con la serie Spacebus , y Astrium .

Los satélites geoestacionarios deben operar por encima del ecuador y, por lo tanto, aparecen más bajos en el horizonte a medida que el receptor se aleja del ecuador. Esto causará problemas en latitudes extremas del norte, afectando la conectividad y causando interferencias por trayectos múltiples (causadas por señales que se reflejan en el suelo y llegan a la antena terrestre).

Así, en las zonas próximas al Polo Norte (y al Polo Sur), puede aparecer un satélite geoestacionario por debajo del horizonte. Por ello, se han lanzado satélites en órbita Molniya, principalmente en Rusia, para paliar este problema.

Las órbitas de Molniya pueden ser una alternativa atractiva en estos casos. La órbita de Molniya está muy inclinada, lo que garantiza una buena elevación sobre posiciones seleccionadas durante la parte norte de la órbita. (La elevación es la extensión de la posición del satélite sobre el horizonte. Por lo tanto, un satélite en el horizonte tiene una elevación cero y un satélite directamente sobre él tiene una elevación de 90 grados).

La órbita de Molniya está diseñada de tal manera que el satélite pasa la mayor parte del tiempo en las latitudes más septentrionales, durante las cuales su huella terrestre se mueve apenas un poco. Su período es de medio día, de modo que el satélite está disponible para operar en la región objetivo durante seis a nueve horas por cada segunda revolución. De esta manera, una constelación de tres satélites Molniya (más los de repuesto en órbita) puede proporcionar una cobertura ininterrumpida.

El primer satélite de la serie Molniya fue lanzado el 23 de abril de 1965 y se utilizó para la transmisión experimental de señales de televisión desde una estación de enlace ascendente de Moscú a estaciones de enlace descendente ubicadas en Siberia y el Lejano Oriente ruso, en Norilsk , Jabárovsk , Magadán y Vladivostok . En noviembre de 1967, los ingenieros soviéticos crearon un sistema único de red nacional de televisión por satélite , llamado Orbita , que se basaba en satélites Molniya.

En los Estados Unidos, el Sistema Nacional de Satélites Ambientales Operacionales en Órbita Polar (NPOESS) se creó en 1994 para consolidar las operaciones de satélites polares de la NASA (Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio) y la NOAA (Administración Nacional Oceánica y Atmosférica). El NPOESS administra una serie de satélites para diversos fines; por ejemplo, METSAT para satélites meteorológicos, EUMETSAT para la rama europea del programa y METOP para operaciones meteorológicas.

Estas órbitas son heliosincrónicas, lo que significa que cruzan el ecuador a la misma hora local cada día. Por ejemplo, los satélites en la órbita NPOESS (civil) cruzarán el ecuador, yendo de sur a norte, a las 13:30, 17:30 y 21:30 horas.

Existen planes e iniciativas para llevar satélites de comunicaciones dedicados más allá de las órbitas geoestacionarias. La NASA propuso LunaNet como una red de datos que apunta a proporcionar una "Internet lunar" para naves espaciales e instalaciones cis-lunares . La Iniciativa Moonlight es un proyecto equivalente de la ESA ^{[32] [33]} que se afirma que es compatible y proporciona servicios de navegación para la superficie lunar. Ambos programas son constelaciones de satélites de varios satélites en varias órbitas alrededor de la Luna.

También se prevé utilizar otras órbitas. También se proponen posiciones en los puntos de libración Tierra-Luna para satélites de comunicaciones que cubran la Luna de la misma manera que los satélites de comunicaciones en órbita geoestacionaria cubren la Tierra. ^{[34] [35]} Además, se consideran satélites de comunicaciones dedicados en órbitas alrededor de Marte que respalden diferentes misiones en la superficie y otras órbitas, como el Mars Telecommunications Orbiter .

Los satélites de comunicaciones suelen estar compuestos por los siguientes subsistemas:

• Carga útil de comunicación, normalmente compuesta por transpondedores , antenas , amplificadores y sistemas de conmutación.
• Motores utilizados para llevar el satélite a su órbita deseada.
• Un subsistema de seguimiento y estabilización de la posición utilizado para mantener el satélite en la órbita correcta, con sus antenas apuntando en la dirección correcta y su sistema de energía apuntando hacia el Sol.
• Subsistema de energía, utilizado para alimentar los sistemas satelitales, normalmente compuesto por células solares y baterías que mantienen la energía durante el eclipse solar.
• Subsistema de mando y control, que mantiene las comunicaciones con las estaciones de control terrestres. Las estaciones terrestres de control supervisan el rendimiento del satélite y controlan su funcionalidad durante las distintas fases de su ciclo de vida.

El ancho de banda disponible de un satélite depende de la cantidad de transpondedores que tenga. Cada servicio (televisión, voz, Internet, radio) requiere una cantidad diferente de ancho de banda para la transmisión. Esto se conoce normalmente como presupuesto de enlace y se puede utilizar un simulador de red para obtener el valor exacto.

La asignación de frecuencias a los servicios satelitales es un proceso complicado que requiere coordinación y planificación internacionales. Esto se lleva a cabo bajo los auspicios de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT). Para facilitar la planificación de frecuencias, el mundo se divide en tres regiones:

• Región 1: Europa, África, Oriente Medio, lo que antes era la Unión Soviética y Mongolia
• Región 2: América del Norte, América del Sur y Groenlandia
• Región 3: Asia (excluidas las áreas de la región 1), Australia y el suroeste del Pacífico

Dentro de estas regiones, las bandas de frecuencia están asignadas a diversos servicios satelitales, aunque a un servicio determinado se le pueden asignar diferentes bandas de frecuencia en diferentes regiones. Algunos de los servicios que prestan los satélites son:

• Servicio fijo por satélite (FSS)
• Servicio de radiodifusión por satélite (BSS)
• Servicio móvil por satélite
• Servicio de radionavegación por satélite
• Servicio de meteorología por satélite

La primera y más importante aplicación histórica de los satélites de comunicación fue la telefonía de larga distancia intercontinental . La red telefónica pública conmutada fija retransmite las llamadas telefónicas desde teléfonos fijos a una estación terrestre , donde se transmiten a un satélite geoestacionario. El enlace descendente sigue una ruta análoga. Las mejoras en los cables de comunicaciones submarinos mediante el uso de fibra óptica provocaron un cierto descenso en el uso de satélites para telefonía fija a finales del siglo XX.

Las comunicaciones por satélite todavía se utilizan en muchas aplicaciones en la actualidad. Islas remotas como la Isla Ascensión , Santa Elena , Diego García y la Isla de Pascua , donde no hay cables submarinos en servicio, necesitan teléfonos satelitales. También hay regiones de algunos continentes y países donde las telecomunicaciones terrestres son raras o inexistentes, por ejemplo grandes regiones de América del Sur, África, Canadá, China, Rusia y Australia. Las comunicaciones por satélite también proporcionan conexión a los bordes de la Antártida y Groenlandia . Otros usos terrestres para los teléfonos satelitales son las plataformas en el mar, un respaldo para hospitales, militares y recreación. Los barcos en el mar, así como los aviones, a menudo usan teléfonos satelitales. ^[36]

Los sistemas de telefonía por satélite se pueden implementar de varias maneras. A gran escala, a menudo habrá un sistema telefónico local en un área aislada con un enlace al sistema telefónico en un área continental. También hay servicios que conectan una señal de radio a un sistema telefónico. En este ejemplo, se puede utilizar casi cualquier tipo de satélite. Los teléfonos satelitales se conectan directamente a una constelación de satélites geoestacionarios o de órbita terrestre baja. Las llamadas se reenvían a un telepuerto satelital conectado a la Red Telefónica Pública Conmutada.

A medida que la televisión se convirtió en el mercado principal, su demanda de entrega simultánea de relativamente pocas señales de gran ancho de banda a muchos receptores se correspondía con mayor precisión con las capacidades de los satélites de comunicaciones geoestacionarios . En América del Norte se utilizan dos tipos de satélites para la televisión y la radio: el satélite de transmisión directa (DBS) y el satélite de servicio fijo (FSS).

Las definiciones de los satélites FSS y DBS fuera de Norteamérica, especialmente en Europa, son un poco más ambiguas. La mayoría de los satélites utilizados para la televisión directa al hogar en Europa tienen la misma alta potencia de salida que los satélites de clase DBS en Norteamérica, pero utilizan la misma polarización lineal que los satélites de clase FSS. Algunos ejemplos de estos son las naves espaciales Astra , Eutelsat y Hotbird en órbita sobre el continente europeo. Debido a esto, los términos FSS y DBS se utilizan más en todo el continente norteamericano y son poco comunes en Europa.

Los satélites de servicio fijo utilizan la banda C y las porciones inferiores de la _banda Ku . Normalmente se utilizan para transmisiones de señales hacia y desde redes de televisión y estaciones afiliadas locales (como transmisiones de programas para programación en red y sindicada, transmisiones en vivo y backhauls ), así como para el aprendizaje a distancia en escuelas y universidades, televisión comercial (BTV), videoconferencias y telecomunicaciones comerciales generales. Los satélites FSS también se utilizan para distribuir canales de cable nacionales a las cabeceras de televisión por cable.

Los canales de televisión por satélite en abierto también suelen distribuirse en satélites FSS en la banda Ku _. Los satélites Intelsat Americas 5 , Galaxy 10R y AMC 3 sobre América del Norte proporcionan una gran cantidad de canales FTA en sus transpondedores de banda _Ku .

El servicio estadounidense Dish Network DBS también ha utilizado recientemente la tecnología FSS para sus paquetes de programación que requieren su antena SuperDish , debido a que Dish Network necesita más capacidad para transmitir estaciones de televisión locales según las regulaciones "must-carry" de la FCC , y más ancho de banda para transmitir canales HDTV .

Un satélite de transmisión directa es un satélite de comunicaciones que transmite a pequeñas antenas parabólicas DBS (generalmente de 18 a 24 pulgadas o de 45 a 60 cm de diámetro). Los satélites de transmisión directa generalmente operan en la porción superior de la banda _de microondas Ku . La tecnología DBS se utiliza para servicios de televisión por satélite orientados a DTH ( Direct-To-Home ), como DirecTV , DISH Network y Orby TV ^[37] en los Estados Unidos, Bell Satellite TV y Shaw Direct en Canadá, Freesat y Sky en el Reino Unido, Irlanda y Nueva Zelanda y DSTV en Sudáfrica.

Los satélites FSS, que funcionan a una frecuencia y una potencia más bajas que los DBS, requieren una antena parabólica mucho más grande para la recepción (de 1 a 2,5 m (3 a 8 pies) de diámetro para la banda Ku _y de 3,6 m (12 pies) o más para la banda C). Utilizan polarización lineal para cada una de las entradas y salidas de RF de los transpondedores (a diferencia de la polarización circular utilizada por los satélites DBS), pero esta es una diferencia técnica menor que los usuarios no notan. La tecnología satelital FSS también se utilizó originalmente para la televisión por satélite DTH desde fines de la década de 1970 hasta principios de la década de 1990 en los Estados Unidos en forma de receptores y antenas parabólicas TVRO (Television Receive Only). También se utilizó en su forma de banda Ku _para el ahora extinto servicio de televisión por satélite Primestar .

Se han lanzado algunos satélites que tienen transpondedores en la banda K _a , como el satélite SPACEWAY-1 de DirecTV y el Anik F2 . La NASA y la ISRO ^{[38] [39]} también han lanzado recientemente satélites experimentales que llevan balizas en la banda K _a . ^[40]

Algunos fabricantes también han introducido antenas especiales para la recepción móvil de televisión DBS. Utilizando la tecnología del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) como referencia, estas antenas se reorientan automáticamente hacia el satélite sin importar dónde o cómo se encuentre el vehículo (en el que está montada la antena). Estas antenas satelitales móviles son populares entre algunos propietarios de vehículos recreativos . JetBlue Airways también utiliza estas antenas DBS móviles para DirecTV (suministrada por LiveTV , una subsidiaria de JetBlue), que los pasajeros pueden ver a bordo en pantallas LCD montadas en los asientos.

La radio satelital ofrece servicios de transmisión de audio en algunos países, especialmente en Estados Unidos. Los servicios móviles permiten a los oyentes recorrer un continente y escuchar la misma programación de audio en cualquier lugar.

Una radio satelital o radio por suscripción (SR) es una señal de radio digital que se transmite por un satélite de comunicaciones, que cubre un rango geográfico mucho más amplio que las señales de radio terrestres.

Los radioaficionados tienen acceso a satélites diseñados específicamente para transportar tráfico de radioaficionados. La mayoría de estos satélites funcionan como repetidores espaciales y, por lo general, los radioaficionados que disponen de equipos de radio UHF o VHF y antenas altamente direccionales, como antenas Yagi o parabólicas, tienen acceso a ellos. Debido a los costos de lanzamiento, la mayoría de los satélites de radioaficionados actuales se lanzan a órbitas terrestres relativamente bajas y están diseñados para manejar solo un número limitado de contactos breves en un momento dado. Algunos satélites también brindan servicios de transmisión de datos mediante el protocolo X.25 o protocolos similares.

A partir de los años 90, la tecnología de comunicaciones por satélite se ha utilizado como medio para conectarse a Internet a través de conexiones de datos de banda ancha. Esto puede resultar muy útil para usuarios que se encuentran en zonas remotas y no pueden acceder a una conexión de banda ancha o requieren una alta disponibilidad de servicios.

Los satélites de comunicaciones se utilizan para aplicaciones de comunicaciones militares , como los sistemas de mando y control globales . Ejemplos de sistemas militares que utilizan satélites de comunicaciones son el MILSTAR , el DSCS y el FLTSATCOM de los Estados Unidos, los satélites de la OTAN , los satélites del Reino Unido (por ejemplo, Skynet ) y los satélites de la antigua Unión Soviética . La India ha lanzado su primer satélite de comunicaciones militares GSAT-7 , sus transpondedores operan en las bandas UHF , F , C y K. ^[41] Normalmente, los satélites militares operan en las bandas de frecuencia UHF, SHF ₍ también conocida como banda X ) o EHF (también conocida como _banda K ).

Los equipos de monitoreo ambiental in situ cercanos a la tierra (como mareógrafos , estaciones meteorológicas , boyas meteorológicas y radiosondas ) pueden utilizar satélites para transmisión de datos unidireccional o telemetría y telecontrol bidireccionales . ^{[42] [43] [44]} Puede basarse en una carga útil secundaria de un satélite meteorológico (como en el caso de GOES y METEOSAT y otros en el sistema Argos ) o en satélites dedicados (como SCD ). La velocidad de datos suele ser mucho menor que en el acceso a Internet por satélite .

• Slotten, Hugh R. Más allá del Sputnik y la carrera espacial: los orígenes de las comunicaciones satelitales globales (Johns Hopkins University Press, 2022); reseña en línea

• Asociación de la Industria Satelital
• Breve historia de los satélites de comunicaciones Archivado el 12 de mayo de 2015 en Wayback Machine por David J. Whalen
• Más allá de la ionosfera: cincuenta años de comunicación por satélite (NASA SP-4217, 1997)