Comunicaciones en el Polo

Imaginad que tenéis un hijo un poco asustadizo y cada vez que se monta en los ‘caballitos’ tenéis que ir con él al lado. Un día decidís que ya va siendo hora de que aprenda a ir solo, y para no hacer la transición demasiado brusca, le decís que vais a estar con él todo el rato, pero desde fuera. Así que mientras uno de los padres (me da igual cual de los dos, no asumo roles) se queda guardando las cosas, el otro echa a correr alrededor de la atracción (digamos que es una de las lentas) de tal manera que tenéis a vuestro hijo siempre al lado. Cada vez que pasáis al lado del vuestra pareja, el que corre ha dado una vuelta alrededor de la atracción (traslación) mientras que la atracción ha dado una vuelta sobre sí misma (rotación). Pues bien, eso es exactamente lo que hacen los satélites geoestacionarios (no digo con eso que seamos como niños asustadizos, aunque la dependencia con la tecnología a veces nos lo haga parecer). El caso es que los satélites geoestacionarios están situados de tal forma que dan una vuelta a la Tierra justo en el tiempo que tarda la Tierra en dar una vuelta sobre si misma, y de esa manera están siempre sobre el mismo punto de la superficie terrestre, dando cobertura las 24h del día. Para ello, estos satélites tienen que situarse sobre el ecuador terrestre y a una distancia que cualquier estudiante de Bachillerato (que haya estudiado las leyes de Newton y la Gravedad) será capaz de calcular (son 36000km). La diferencia con nuestro ejemplo es que al satélite no le cuesta ningún ‘esfuerzo’ dar esa vuelta, porque es la Tierra la que lo mantiene en orbita.

Además de la orbita geoestacionaria sobre el ecuador, hay satélites orbitando a la misma distancia, pero con una ligera inclinación en su orbita respecto al Ecuador, son los llamados geosíncronos. Estos satélites no están exactamente sobre el mismo punto de la Tierra constantemente. Si pudiesen enviar un haz laser muy potente, veríamos que en realidad describe una especie de ‘8’ moviéndose un poco hacia el norte y el sur, pero entorno al mismo punto central. Esto es muy importante, al menos para nosotros, porque la red de satélites geoestacionarios, se ideó como una forma de dar cobertura a casi todo el globo durante las 24h del día; a todo menos a los Polos, pero bueno, quien iba a querer vivir justo allí :). Los satélites que se mueven justo exactamente por el ecuador (geoestacionarios), son invisibles para nosotros, pero es ese movimiento norte-sur de los satélites geo síncronos el que hace que durante unas horas, algunos satélites estén lo suficientemente bajos como para que podamos ‘verlos’ y por tanto puedan darnos cobertura. Así que ahora entendéis, por qué sólo tenemos unas pocas horas de internet al día. En realidad, la cobertura total es menor de la que podría ser, porque la NASA (propietaria de una de esas redes) reparte esa posible cobertura con otros proyectos como el telescopio Hubble o la estación espacial internacional, así que las franjas de cobertura que tenemos son una combinación de la visibilidad de satélite y del tiempo asignado por la NASA a nuestra estación.
La pregunta ahora es, ¿por qué se adelanta la cobertura unos 4 minutos al día? Hemos dicho que los satélites geoestacionarios (al igual que los geosíncronos) dan una vuelta a la Tierra en el mismo tiempo que a ésta le cuesta dar una vuelta sobre sí misma. ¿Cuánto es eso? La mayoría diréis 24h, pero no, en realidad son 23h56’. Intentare explicar por qué. La clave está en que nosotros definimos el día en función del Sol. Cada vez que el Sol pasa por su zenit decimos que son las 12h solares y hemos definido el ‘día’ como el tiempo que transcurre entre dos de esos instantes. Y ese periodo a su vez lo hemos dividido en 24h. Pero como la Tierra, además de rotar sobre si misma, se desplaza alrededor del Sol, para volver a tener el Sol justo encima, la Tierra tiene que girar no 360grados, que es una rotación, sino un poquito más. Así que cada día, la Tierra ha girado casi 361grados, pero la cobertura de los satélites es la misma cada 360 grados (una rotación) y por eso se van desfasando una y otra, en concreto, unos 4 minutos al día. Si fuésemos animales nocturnos (o lo hubiésemos sido cuando inventamos estas cosas) y hubiésemos definido el día a partir del paso de alguna estrella por su zenit (esto sí se produce cada 360 grados), la cobertura satélite no se movería, pero entonces el año tendría 366 días (367 los bisiestos). Curioso ¿no? En fin, no espero que entendáis todo a partir de esta descripción, lo que tenéis que hacer es pillar un par de naranjas o manzanas y tratar de reproducir esto que digo en casa.

Solo mencionar, que dado que la Tierra no viaja a la misma velocidad en todo momento alrededor del Sol (la trayectoria es una elipse y va mas rápido en invierno que en verano) definir el día como el tiempo entre dos pases sucesivos del Sol por su zenit, haría que los días no durasen siempre lo mismo, y por eso nuestro día es en realidad un promedio. Si comprobáis un día la hora a la que el Sol entra perpendicular por vuestra ventana, veréis que esa hora va cambiando un poquito a lo largo del año. Para calcular exactamente ese movimiento hay una cosa que se llama ‘ecuación del tiempo’ y el que este interesado lo puede ‘googlear’.
Ahora que ya lo sabemos ‘todo’ sobre la cobertura y los satélites geoestacionarios, sólo queda mencionar un poco las tres redes que nos dan cobertura aquí en el Polo.

-La red Iridium nos da cobertura de baja velocidad (28.8kbs) y en realidad, no puede usarse para internet. La usamos para correo electrónico y para llamadas telefónicas de trabajo o para divulgación (radios, etc). No son satélites geoestacionarios, sino que vuelan en una orbita bastante más baja, pero combinando varios de los satélites de la red, tenemos cobertura las 24h del día.
-El satélite GOES-3 (que si es geosíncrono) nos da internet de baja velocidad (1.5Mbs de bajada y 1Mbs de subida y tiene un sistema de reserva que da 256Kbs de bajada y 128Kbs de subida). Es un antiguo satélite meteorológico, pero que mantiene su utilidad para comunicaciones. Nos da una cobertura continuada de unas 7-8h al día. Ahora mismo nos cubre desde las 23h hasta las 7h y esa franja se va adelantando 4’ al día (espero que ahora entendáis un poco mejor por qué).

-La red TDRS (también geosíncrona y propiedad de la NASA) nos da internet a una velocidad más razonable (5Mbs bidireccional) y se usa también para el envío de datos científicos al norte (150Mbs de subida y 7Mbs de bajada). La cobertura está más limitada por el reparto de la NASA como ya he dicho, y en total tenemos entre 2h y 4h al día repartidas en varias franjas bastante mas impredecibles que en el caso de GOES. Sólo cuando alguna de las franjas es suficientemente larga, podemos ver algún programa por internet.
La página del programa polar americano (USAP) describe en ingles el sistema, para el que quiera ampliar un poco. Allí se publica también cada martes la previsión de cobertura para el Polo, así que si tenéis curiosidad por saber cuándo tengo internet, podéis consultarlo ahí.

Algunos links en ingles:

http://www.usap.gov/usapgov/technology/contentHandler.cfm?id=1935
http://www.usap.gov/USAPgov/technology/documents/Systems%20Architecture%20Description.pdf
http://www.usap.gov/usapgov/technology/contentHandler.cfm?id=1971(tdrs)
http://www.usap.gov/usapgov/technology/contentHandler.cfm?id=1972(iridium)
http://www.usap.gov/usapgov/technology/contentHandler.cfm?id=1973(goes)
http://en.wikipedia.org/wiki/Geostationary_Earth_Orbit