SATÉLITES METEOROLÓGICOS
Centraré mi atención en los satélites LEO ('Low Earth Orbit' Orbita Terrestre Baja) con solo breves referencias a los geoestacionarios e intentaré dar respuesta a las preguntas que me hice cuando descubrí esta apasionante faceta de la radioafición. Los satélites geoestacionarios (Meteosat, GOES) no orbitan, puesto que tienen una posición fija en el firmamento, es decir: '¡Siempre están ahí!', Los orbitales (NOAA, Meteor, etc.) solo pueden recibirse cuando están posicionados sobre el horizonte respecto a nuestra ubicación. Las órbitas de los NOAA son casi polares pues están muy cercanas a estas últimas. Su desvío respecto a una órbita polar exacta se escoge de forma que el plano orbital preceda 360 grados por año, con lo que se consigue una órbita conocida con el nombre de 'órbita sincronizada con el sol' y así los satélites efectúan su pase casi a la misma hora cada día. Como rastrear un satélite Para definir la órbita de un satélite se precisan siete valores numéricos llamados elementos orbitales del satélite, elementos Keplerianos (en memoria a Johan Kepler [1571-1630]) o simplemente elementos. Estos elementos definen una elipse, la orientan alrededor de la tierra y sitúan el satélite en la misma, obteniendo así lo que podríamos tildar de 'toma instantánea' de la órbita de un satélite en un momento determinado. Si bien con papel y lápiz, acompañados de los conocimientos matemáticos adecuados y sobre la base de sus elementos orbitales, se puede rastrear la posición de un satélite, lo más cómodo y seguro es recurrir a alguno de los programas existentes, tanto de pago, como 'shareware' o 'freeware'. Actualmente y para Windows 95/98, entre algún otro, existe el programa 'Footprint' en su versión 1.07, del que es autor Les Hamilton, de Aberdeen, Escocia, que permite el seguimiento en pantalla de hasta 9 satélites y es 'freeware'. Puede ser descargado de la web de Les, que vale la pena visitar, en http://www.riglib.demon.co.uk/software.htm Para una utilización efectiva de estos programas es imprescindible la actualización periódica de la base de datos conteniendo los elementos orbitales a que me he referido anteriormente. Estos elementos pueden encontrarse bien en formato NASA o AMSAT en casi todas las revistas de radioaficionados o en más de una web especializada, por ejemplo la de AMSAT http://www.amsat.org/amsat/keps/manu.html en la que son actualizados cada viernes. Los elementos en formato de 2 líneas aptos para 'Footprint' pueden bajarse de http://celestrak.com/NORAD/elements/weather.txt. Como recibir las imágenes APT Los satélites NOAA, entre sus muchos instrumentos, disponen de cinco radiómetros AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer [Radiómetro de avanzada tecnología y muy alta resolución]). Estas "cámaras" transmiten en formato digital HRPT (High Resolution Picture Transmission [Transmisión de imágenes en alta resolución]) en la frecuencia de 1.7 GHz. al tiempo que, en una resolución más reducida y utilizando 2 de sus canales, transmiten imágenes analógicas en formato APT (Automatic Picture Transmission [Transmisión automática de imágenes]) en la frecuencia de 137 MHz. La recepción de las imágenes APT no precisa de grandes inversiones y las necesidades básicas son: 1.- Antena 2.- Receptor 3.- Computador¨Personal o PC 4.- Programa descodificador de la señal APT
Antena: Una antena torniquete (Dipolo cruzado para 137 MHz, con polarización circular derecha y un reflector) situada en posición vertical, es una antena sencilla y muy efectiva para la recepción de satélites de órbita polar, si bien puede ser particularmente sensible al 'fading' o desvanecimientos de señal. Existe también la antena cuadrifilar o QHF que al parecer es inmune a los desvanecimientos. Este tipo de antena está comercialmente disponible para usos profesionales (a unos precios que podríamos calificar de prohibitivos para un radioaficionado) pero si tenemos manitas, espacio y nos vemos capaces de pelearnos con unos tubos de cobre de 15 mm. de diámetro su construcción casera no es demasiado difícil. Paul Hayes, en su web http://www.hayes06.freeserve.co.uk tiene un apartado ('QFH diy Guide' de su menú) en el que, con un redactado no exento de buen humor, nos explica paso a paso como construir una de estas antenas. También se puede encontrar información en el número 53 de la revista RIG. En tamaño miniatura, este modelo de antena es el que puede verse como elemento radiante de los teléfonos móviles con conexión vía satélite. En la web de Steve Blackmore http://www.pilotltd.u-net.com/satellite.htm puede encontrarse información muy completa sobre el tema que nos ocupa y el anuncio de la próxima aparición de un nuevo diseño de antena QHA, que estará disponible en forma de 'kit'. En este momento no se dispone de más información al respecto. Si la longitud del cable coaxial desde la antena al receptor FM es larga (superior a 20 metros), puede ser recomendable la instalación de un previo, situado a pie de antena y alimentado remotamente a través del coaxial. Una estructura más sofisticada utilizaría un sistema compuesto de una antena 'rhc' de alta ganancia y un rotor, con movimientos azimutal y de elevación controlados por PC, para el seguimiento del satélite en su órbita, sin hablar de un equipo de recepción y descodificación digital. Para la recepción de los satélites geoestacionarios puede utilizarse una antena Yagi-Uda con 30 elementos al igual que un plato parabólico, en compañía de un conversor de frecuencia (de 1.600/1.700 Mhz a 137 Mhz) para así poder utilizar el mismo receptor que empleemos en la recepción de imágenes APT.
Receptor: Existen multitud de receptores comerciales especialmente diseñados para la recepción de señales procedentes de los satélites en la banda de los 137 Mhz. También puede encontrarse en forma de 'kit' (Visitar la página web de RIG Remote Imaging Group - Rig shop en En los números de Verano 1999-Q2 y de otoño 1999-Q3 de la revista "VHF Communications", correspondiente al volumen 31, podremos encontrar la descripción de un receptor de FM para satélites meteorológicos, controlado por microprocesador, diseñado por Gerald Dülberg, DL8DAQ, que es de esperar esté disponible en forma de 'kit'. Un receptor escáner que cubra esta parte del espectro también puede ser utilizado si bien el ancho de banda de su FI no es el más idóneo (10 o 15 kHz. contra los 40 kHz. requeridos). Las frecuencias en que transmiten los distintos satélites meteorológicos, todos ellos en polarización circular derecha (RHC), son:
La portadora RF está modulada en frecuencia con una desviación de +/- 17 kHz (NOAA)por una subportadora de 2.400 ciclos que es modulada por la imagen en amplitud (AM) correspondiendo el 100% al blanco y el 4% al negro. Mientras los Meteor transmiten con una desviación similar, los satélites Sich y Okean utilizan una desviación de FM inferior. Computador Personal o PC: Con dependencia del programa descodificador, sus características y nuestras aspiraciones, la potencia y prestaciones necesarias en el Computador puede variar desde un 486DX a 100 Mhz, (con procesador matemático incorporado) hasta un Pentium de última generación con cantidad de memoria RAM (128 Mb o más) Actualmente los programas descodificadores, disponibles en entorno Windows, utilizan la tarjeta de sonido, elemento común en la gran mayoría de los Computadores personales, para la conversión A/D de la señal recibida. La más recomendable de estas tarjetas es la SoundBlaster, que marca el estándar, o una totalmente compatible, a 16 bit. Programas descodificadores: En el mercado existen varios programas comerciales para uso profesional, pero en nuestro mundo, el de la radioafición, los más conocidos son el veterano JVFax, todavía en uso en su versión 7.1, que corre en entorno DOS utilizando una interfaz externa, su sucesor, el JVComm32, que cubre también la descodificación de imágenes SSTV y que, al estar programado a 32 bit, corre únicamente en SO Windows 95/98 y utiliza la tarjeta de sonido para la conversión A/D de la señal. (el autor de ambos programas es Eberhard Backeshoff, DK8JV y pueden ser bajados de esta web en la sección PROGRAMAS. Como colofón tenemos el WXSat, de Christian H. Bock, DK8DO, en su muy reciente versión 2.5 que también utiliza la tarjeta de sonido para la conversión A/D y está exclusivamente diseñado para la descodificación de señales analógicas WEFAX y APT procedentes de los satélites geoestacionarios y de órbita polar así como de Facsímil en onda corta. El programa cuenta con un excelente fichero de ayuda, que en si es un pequeño compendio de información sobre este apasionante tema. Para que el idioma no sea excusa, este fichero de ayuda ha sido traducido al español. La reciente versión, que en su opción de menú 'Help|Select' permite seleccionar el idioma preferido, está disponible en la web de Marius Rensen Entre las características más sobresalientes del WXSat tenemos: · Un excelente algoritmo PLL que permite el cierre de la frecuencia del reloj de la tarjeta de sonido a la subportadora de los satélites NOAA, obteniendo así unas imágenes de corte vertical y sin el efecto Doppler · Nuevos colores, permitiendo incluso la posibilidad de disponer de una paleta de colores individualizada para el coloreado de las imágenes · Descodificado de la cabecera digital WEFAX · Opción 'Flip' en el menú, para enderezar las imágenes que han sido descodificadas cabeza abajo · Posibilidad de predefinir hasta 12 juegos de parámetros individualizados · Excelente fichero de ayuda en línea (actualmente disponible en español e inglés) Otros programas: Existen otro par de programas que creo merecen ser mencionados y conocidos: SatSignal: Programa que inicialmente fue diseñado por David Taylor para demodular señales Okean, Meteor 3-5 y Resurs , corrigiendo el efecto Doppler consiguiendo así imágenes de corte vertical. No pretendia sustituir al WXSat sino complementarlo y trabaja únicamente sobre la base de ficheros .WAV grabados previamente. WXtrack: Es un excelente programa para el rastreo de satélites diseñado también por David Taylor para su uso personal. Teniendo en cuenta que las imágenes que recibe desde su ubicación tienen un importante componente de nubes, David desarrolló esta aplicación para poder establecer el mapa terrestre correspondiente al pase de un satélite y así poder ver la zona geográfica cubierta por el satélite y por comparación de este mapa con la imagen recibida del satélite en el curso de dicho de pase, poder situar los países en el lugar que ocuparían en la imagen escaneada. Ambos programas pueden ser descargados de la web de su autor, David Taylor, que merece ser visitada, en http://www.davidtaylor.freeserve.co.uk/software/wxsat.htm Tracker: Conjunto de tres programas, obra de 4Z5BS, que opera bajo entorno DOS. Este programa es útil para todo aquel que desee sobreponer las delimitaciones de cada país sobre la imagen recibida del satélite y así poder tener el perfil de lo que sería la imagen terrestre cubierta por nubes. Este programa, en su versión 1.10, está disponible en la web de Marius Rensen Conclusión La afición a la recepción de imágenes remotas procedentes de satélites no es la que más encaja en la definición de actividades de un radioaficionado, en el sentido estricto de la palabra, y por tanto hemos de aceptar que es una actividad abierta a todo aquel que, tenga indicativo o no, esté interesado en el tema. Esta actividad no está condicionada a la presencia de otra persona en un lugar remoto para poder establecer comunicación y quien quiera que desee dedicarse a ella, simplemente ha de disponer de ilusión y de los elementos necesarios, más o menos sofisticados, para seguir los satélites y captar sus señales para posteriormente procesarlas con los programas descodificadores de que hemos hablado. Una vez descodificada la señal y obtenida la imagen, ¡no termina ahí el juego!. La imagen puede y a menudo debe, ser objeto de edición mediante un programa de gráficos, por ejemplo el 'Paint Shop Pro', para corregir defectos, acotar partes, cambiar colores o tonalidades, etc. y así conseguir la imagen óptima para deleite propio, en primer lugar y el de los amigos si se da el caso. Para completar esa satisfacción existen forums, por ejemplo el de RIG, cuya página web ya he enunciado anteriormente, que permiten compartir comentarios y experiencias sobre este tema en particular. Deseo que este artículo haya despertado en más de un lector esa inquietud a la que me refería al principio. Si es así, no me resta más que darle ánimos y pedirle que no dude; que se inicie en el tema. ¡De verdad, se trata de una actividad apasionante!.
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