ITU-R SA 1014-2 SPANISH-2011 Telecommunication requirements for manned and unmanned deep-space research《有 无人外太空研究的远程通信要求》.pdf

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1、 Recomendacin UIT-R SA.1014-2(02/2011)Requisitos de telecomunicacionespara la investigacin del espaciolejano con vuelos tripuladosy no tripuladosSerie SAAplicaciones espaciales y meteorologaii Rec. UIT-R SA.1014-2 Prlogo El Sector de Radiocomunicaciones tiene como cometido garantizar la utilizacin r

2、acional, equitativa, eficaz y econmica del espectro de frecuencias radioelctricas por todos los servicios de radiocomunicaciones, incluidos los servicios por satlite, y realizar, sin limitacin de gamas de frecuencias, estudios que sirvan de base para la adopcin de las Recomendaciones UIT-R. Las Conf

3、erencias Mundiales y Regionales de Radiocomunicaciones y las Asambleas de Radiocomunicaciones, con la colaboracin de las Comisiones de Estudio, cumplen las funciones reglamentarias y polticas del Sector de Radiocomunicaciones. Poltica sobre Derechos de Propiedad Intelectual (IPR) La poltica del UIT-

4、R sobre Derechos de Propiedad Intelectual se describe en la Poltica Comn de Patentes UIT-T/UIT-R/ISO/CEI a la que se hace referencia en el Anexo 1 a la Resolucin UIT-R 1. Los formularios que deben utilizarse en la declaracin sobre patentes y utilizacin de patentes por los titulares de las mismas fig

5、uran en la direccin web http:/www.itu.int/ITU-R/go/patents/es, donde tambin aparecen las Directrices para la implementacin de la Poltica Comn de Patentes UIT-T/UIT-R/ISO/CEI y la base de datos sobre informacin de patentes del UIT-R sobre este asunto. Series de las Recomendaciones UIT-R (Tambin dispo

6、nible en lnea en http:/www.itu.int/publ/R-REC/es) Series Ttulo BO Distribucin por satlite BR Registro para produccin, archivo y reproduccin; pelculas en televisin BS Servicio de radiodifusin sonora BT Servicio de radiodifusin (televisin) F Servicio fijo M Servicios mviles, de radiodeterminacin, de a

7、ficionados y otros servicios por satlite conexos P Propagacin de las ondas radioelctricas RA Radio astronoma RS Sistemas de deteccin a distancia S Servicio fijo por satlite SA Aplicaciones espaciales y meteorologa SF Comparticin de frecuencias y coordinacin entre los sistemas del servicio fijo por s

8、atlite y del servicio fijo SM Gestin del espectro SNG Periodismo electrnico por satlite TF Emisiones de frecuencias patrn y seales horarias V Vocabulario y cuestiones afines Nota: Esta Recomendacin UIT-R fue aprobada en ingls conforme al procedimiento detallado en la Resolucin UIT-R 1. Publicacin el

9、ectrnica Ginebra, 2011 UIT 2011 Reservados todos los derechos. Ninguna parte de esta publicacin puede reproducirse por ningn procedimiento sin previa autorizacin escrita por parte de la UIT. Rec. UIT-R SA.1014-2 1 RECOMENDACIN UIT-R SA.1014-2 Requisitos de telecomunicaciones para la investigacin del

10、 espacio lejano con vuelos tripulados y no tripulados (1994-2006-2011) Cometido En esta Recomendacin se describen brevemente algunas caractersticas esenciales de las telecomunicaciones de espacio lejano. Estas caractersticas influencian o determinan los requisitos para la seleccin de las bandas cand

11、idatas, la coordinacin, la comparticin de la banda y la proteccin contra la interferencia. La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que las telecomunicaciones entre la Tierra y las estaciones del espacio lejano tienen exigencias muy peculiares; b) que estas exigencias afectan a

12、la seleccin de bandas candidatas, la comparticin de bandas, la coordinacin, la proteccin contra interferencias y otros asuntos reglamentarios y de gestin de frecuencias, recomienda 1 que se tengan en cuenta los requisitos y caractersticas descritos en el Anexo 1 para las telecomunicaciones con el es

13、pacio lejano referentes a la investigacin del espacio lejano y su interaccin con otros servicios. Anexo 1 Requisitos de telecomunicaciones para la investigacin del espacio lejano con vuelos tripulados y no tripulados 1 Introduccin El presente Anexo expone algunas caractersticas de las misiones de in

14、vestigacin del espacio lejano, los requisitos funcionales y de calidad de las telecomunicaciones que se requieren para la investigacin del espacio lejano con vehculos espaciales y los parmetros y mtodos tcnicos de los sistemas utilizados en relacin con estas misiones. En el Informe UIT-R SA.2177 fig

15、uran consideraciones relativas a los requisitos y caractersticas de la anchura de banda. 2 Requisitos de telecomunicaciones Las misiones en el espacio lejano exigen comunicaciones fiables durante periodos de tiempo prolongados y para grandes distancias. Por ejemplo, una misin espacial cuyo objetivo

16、sea reunir informacin cientfica sobre Neptuno dura ocho aos y requiere comunicaciones a una distancia 2 Rec. UIT-R SA.1014-2 de 4,65 109km. Como consecuencia de las grandes distancias de radiocomunicacin inherentes a la investigacin del espacio lejano, es preciso disponer de una p.i.r.e. elevada y d

17、e receptores muy sensibles en las estaciones terrenas. La utilizacin continua de bandas de frecuencia de radiocomunicaciones con el espacio lejano es consecuencia de las diversas misiones en curso y proyectadas. Como muchas de ellas duran varios aos y suele haber varias misiones en curso simultneame

18、nte, surge la correspondiente necesidad de radiocomunicarse con varios vehculos espaciales al mismo tiempo. Por otra parte, cada misin puede incluir ms de un vehculo espacial, lo que exige la radiocomunicacin simultnea con varias estaciones espaciales. Tambin puede resultar necesario disponer de rad

19、iocomunicaciones coordinadas simultneas entre una estacin espacial y ms de una estacin terrena. 2.1 Requisitos de telemedida La telemedida se utiliza para transmitir datos cientficos y de mantenimiento desde un vehculo espacial en el espacio lejano. Para garantizar la seguridad del vehculo espacial

20、y el xito de la misin, debe recibirse informacin telemedida sobre la condicin del citado vehculo espacial. Ello exige contar con un enlace de telecomunicaciones que sea independiente de las condiciones meteorolgicas y que tenga suficiente capacidad. Este requisito es uno de los factores determinante

21、s a la hora de elegir las bandas de frecuencias preferidas para la investigacin del espacio lejano (vase el Informe UIT-R SA.2177). La telemedida cientfica supone la transmisin de datos obtenidos mediante instrumentos cientficos de a bordo. La velocidad de datos requerida y la proporcin de errores a

22、ceptable pueden ser muy distintas en funcin de la medida y del instrumento en cuestin. En el Cuadro 1 figuran las gamas tpicas de velocidades de transmisin de datos para la telemedida cientfica y de mantenimiento. CUADRO 1 Velocidades binarias necesarias para la investigacin del espacio lejano Senti

23、do y funcin Caracterstica del enlace Independiente de las condiciones meteorolgicas Normal Velocidad binariaelevada Tierra-espacio Telemando (bit/s) Programacin de computador (kbit/s) Telefona (kbit/s) Televisin (Mbit/s) Determinacin de la distancia (Mbit/s) 1-1 000 1-50 45 1-4 1 1-1 000 1-100 45 0,

24、2-12 10 1-2 000 1-200 45 6-100 100 Espacio-Tierra Telemedida para mantenimiento (bit/s) Datos cientficos (kbit/s) Telefona (kbit/s) Televisin (Mbit/s) Determinacin de la distancia (Mbit/s) 8-500 0,008-115 45 0,2-0,8 1 8-500 1-500 45 0,2-8 10 8-2 105 40-3 105 45 6-1 000 100 Rec. UIT-R SA.1014-2 3 La

25、capacidad del enlace de telemedida ha aumentado continuamente con el desarrollo de nuevos equipos y tcnicas. Este incremento de la capacidad puede aprovecharse de dos maneras: para recoger mayor cantidad de datos cientficos sobre un planeta determinado o a una distancia dada; y para poder enviar mis

26、iones tiles a planetas ms distantes. En un sistema de telemedida dado, la mxima velocidad de transmisin de datos posible es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia de radiocomunicacin. La misma capacidad de enlace que permite obtener una velocidad de 134 kbit/s desde las cercanas de Jp

27、iter (9,3 108km) permitira una velocidad de 1,74 Mbit/s desde las cercanas de Venus (2,58 108km). Como las velocidades de transmisin de datos ms elevadas exigen anchuras de banda de transmisin ms amplias, la posibilidad de utilizar de manera efectiva la mxima capacidad de telemedida depende de la an

28、chura de las bandas atribuidas y del nmero de vehculos espaciales en misin que se encuentran simultneamente dentro del haz de la estacin terrena y se explotan en la misma banda. El desarrollo de mtodos de codificacin que permiten la explotacin con una menor relacin seal/ruido ha constituido una impo

29、rtante contribucin a la telemedida. La seal codificada exige una anchura de banda de transmisin ms amplia. La utilizacin de telemedida codificada a velocidades de transmisin de datos muy elevadas puede estar limitada por la anchura de las atribuciones. 2.2 Requisitos de telemando La fiabilidad es el

30、 requisito principal de un enlace de telemando. Las instrucciones deben recibirse con exactitud y cuando se precisen. Tpicamente, la proporcin de bits errneos admitida en el enlace de telemando no puede rebasar 1 106. Las instrucciones deben recibirse satisfactoriamente, con independencia de la orie

31、ntacin del vehculo espacial, incluso cuando la antena principal de alta ganancia no apunte hacia la Tierra. Por consiguiente para la recepcin es necesario utilizar en el vehculo espacial una antena casi omnidireccional. La p.i.r.e. de las estaciones terrenas tiene que ser muy alta debido a la baja g

32、anancia de la antena del vehculo espacial y con el fin de ofrecer una elevada fiabilidad. Cuando los vehculos espaciales llevan computadores, la ordenacin secuencial y el funcionamiento automtico de los sistemas de dichos vehculos estn en gran parte predeterminados y almacenados a bordo para su post

33、erior ejecucin. Para algunas secuencias complicadas, el funcionamiento automtico es imprescindible. Es preciso recurrir al telemando para modificar, durante la misin, las instrucciones almacenadas, lo que puede ser necesario para corregir variaciones o defectos observados en el comportamiento del ve

34、hculo espacial. Esto es especialmente importante en misiones de larga duracin y en los casos en que la ordenacin secuencial depende de eventos anteriores del vehculo espacial. Por ejemplo, las instrucciones para corregir la trayectoria del vehculo espacial se basan en mediciones de seguimiento y no

35、pueden predeterminarse. En el Cuadro 1 se indica la gama de velocidades de transmisin de datos necesarias para el telemando. Un sistema fiable de telemando requiere un sistema de telemedida de mantenimiento fiable que permita verificar si las instrucciones se reciben y se cargan en la memoria correc

36、tamente. 2.3 Requisitos de seguimiento El seguimiento proporciona informacin utilizada para la navegacin del vehculo espacial y para estudios de radiociencia. 4 Rec. UIT-R SA.1014-2 2.3.1 Navegacin Las mediciones de seguimiento para la navegacin son las del desplazamiento Doppler a frecuencias radio

37、elctricas, la del tiempo de propagacin de ida y vuelta de una seal de determinacin de distancias y la recepcin de seales adecuadas para la interferometra con lnea de base larga. Las mediciones deben efectuarse con un grado de precisin que satisfaga los requisitos de navegacin. En la precisin de la m

38、edida influyen las variaciones de la velocidad de propagacin, el conocimiento de la ubicacin de la estacin, la precisin de las seales de tiempo y el retardo del circuito electrnico en los equipos de la estacin terrena y de la estacin espacial. El Cuadro 2 muestra un ejemplo de las necesidades en cua

39、nto a la precisin de la navegacin y de las mediciones asociadas. CUADRO 2 Requisitos de precisin de navegacin y seguimiento Parmetro Valor Precisin de navegacin (m) 300 (en Jupiter) Precisin de medicin Doppler (Hz) 0,0005 Precisin de determinacin de la distancia (m) 0,15 Precisin de ubicacin de la e

40、stacin terrena (m) 1 2.3.2 Radiociencia Los enlaces de telecomunicacin con el vehculo espacial pueden tambin ser de importancia para los estudios sobre propagacin, relatividad, mecnica celeste y gravitacin. La informacin necesaria se obtiene midiendo la amplitud, la fase, la frecuencia, la polarizac

41、in y el retardo. La posibilidad de efectuar estas mediciones depende de la disponibilidad de atribuciones de frecuencias apropiadas. Por encima de 1 GHz, el retardo de transmisin y la rotacin de Faraday (efectos de las partculas cargadas y del campo magntico) disminuyen rpidamente al aumentar la fre

42、cuencia; por consiguiente, las frecuencias ms adecuadas para estudiarlos son las ms bajas de la gama. Las frecuencias ms altas son relativamente insensibles a estos efectos y se prestan ms para estudios sobre relatividad, gravitacin y mecnica celeste. Para estos estudios es preciso calibrar los efec

43、tos de las partculas cargadas a las frecuencias ms bajas de la gama. Para estos trabajos cientficos fundamentales es preciso medir la distancia con una precisin absoluta de 1 2 cm. Tal precisin exige el empleo de seales codificadas de banda ancha as como la utilizacin simultnea de distintas frecuenc

44、ias para evaluar los efectos de las partculas cargadas. 2.4 Necesidades especiales en caso de misiones tripuladas en el espacio lejano Las necesidades funcionales de estas misiones sern de tipo similar a las de las misiones no tripuladas. No obstante, la presencia de seres humanos en el vehculo espa

45、cial impondr requisitos adicionales en cuanto a la fiabilidad de las funciones de telemedida, telemando y seguimiento. Teniendo en cuenta el nivel de fiabilidad necesario, la diferencia esencial entre las misiones tripuladas y no tripuladas ser la utilizacin de enlaces de telefona y televisin para l

46、as radiocomunicaciones Tierra-espacio y espacio-Tierra. En el Cuadro 1 figuran las velocidades de transmisin de datos para estas funciones. Rec. UIT-R SA.1014-2 5 Desde el punto de vista de las telecomunicaciones, el efecto de estas funciones adicionales ser la necesidad de ampliar la anchura de ban

47、da de transmisin para dar cabida a las seales de vdeo. Dadas la calidad y la fiabilidad del enlace necesarias para las velocidades de transferencia de datos requeridas, las telecomunicaciones para las misiones de investigacin del espacio lejano con vuelos tripulados y no tripulados son similares. 3

48、Caractersticas tcnicas 3.1 Ubicaciones y caractersticas de las estaciones terrenas para el espacio lejano En el Cuadro 3 se indican las ubicaciones de las estaciones terrenas con capacidad de funcionamiento en bandas atribuidas a la investigacin del espacio lejano. CUADRO 3 Ubicacin de estaciones terrenas para el espacio lejano Administracin Ubicacin Latitud Longitud China Kashi Jiamusi 38 55 N 46 28 N 75 52 E 130 26 E Agencia Espacial Europea Cebreros (Espaa Malarge (Argentina) New Norcia (Australia) 40 27 N 35 46 N 31 20 N 4 22 W 69 22 W 116 11 E Alemania