Satelite-konstelazioak: Lurra amaraunean harrapaturik

Satelite-konstelazioak

Lurra orbitatzen duen edozein satelite artifizial munduaren zati baten gainean baino ez da egoten une bakoitzean eta, beraz, ezin du mundu osoa estali. Estaltze globala lortzeko, Lurraren inguruan satelite-sare bat beharko da, edozein —edo ia edozein— tokitan gaudela, beti gutxienez satelite bat "bistan" (berarekin konektatzeko moduan alegia) izan ahal izateko. Horregatik dira beharrezkoak satelite-konstelazioak.

Bi satelite-sistema nagusi daude gaur egun, orbitaren altueraren arabera:

• GEO (Geostationary Orbit) sateliteak, edo satelite geogeldikorrak, Lurraren gainean 35.786 km-ko altueran biratzen dira orbita zirkularrean eta altuera horretan errotazio-periodoa 24 ordukoa da, Lurrarena bezalakoa. Beraz, orbita horretan dauden sateliteek Lurrarekiko posizio finkoa dute, Lurraren errotazio-periodo bera baitute. Sateliteak orbita geogeldikorrean kokatuz gero, 3 satelite aski izango lirateke Lurraren azal osoa estaltzeko, sateliteak Lurretik aski urrun daudelako eta, ondorioz, bakoitzak Lurraren azalera handia estaltzen duelako (satelite bakoitzak Lurraren azaleraren ia herena estaltzen du).
  
  Baina sateliteak urruti daudenez, seinaleak Lurreko puntu batetik satelitera eta satelitetik Lurreko beste puntu batera iristeko gutxienez 0,24 segundo behar du. Atzerapen-denbora horixe da kontinente arteko telefono-deietan izan ohi den atzerapen gogaikarria eragiten duena, elkarrizketa ulertzeko arazoak ematen dituena. Atzerapen hori gogaikarria baino ez da seinaleak ahotsa transmititzen duenean, baina gehiegizkoa izango litzateke denbora errealeko aplikazioetarako, bideo-konferentzietarako adibidez.

• Satelite ez-geogeldikorrak. Sail honetan hainbat azpisail daude, baina telekomunikazio-sateliteei dagokienez, LEO (Low Earth Orbit) sateliteak edo Lurreko orbita baxuko sateliteak dira interesgarrienak. LEO satelite gehienak 600 eta 1.600 km bitarteko altuerako orbitan daude. Orbitaren periodoa, altueraren arabera, 90 minutu eta 2 ordu bitartekoa da. Hain altuera txikian egonik, seinalearen atzerapena hutsaren hurrengoa da, segundoaren ehunen batzuk baino ez. Hala ere, satelitearen estaldura —estaltzen duen Lurraren azalera— txikia da, 3.000 eta 4.000 km-ko erradioko "itzala" baino ez. LEO orbitan dagoen sateliteak ez du irauten 20 minutu baino gehiago Lurreko toki batean dagoen behatzaile baten zerumuga gainean. Beraz, orbita hori erabiltzen duten komunikazio globaleko sistemek satelite asko erabili behar dituzte. Erabiltzaile bati zerbitzua ematen ari zaion satelitea erabiltzaile horren zerumugatik desagertzen denean, ondoko beste satelite bati eman behar dio erabiltzaile horren zerbitzuaren ardura.

Teledesic, Iridium eta Globalstar-ek LEO sateliteak erabiliko dituzte. Hirurek helburu bera dute, informazioa munduko edozein tokitatik edozein tokitara eramatea. Hala ere ezberdintasun ugari daude haien artean satelite-kopuru, barne-egitura, etab.i dagokionez.

Baina sateliteen lan-moduari buruz ere zerbait esan beharra dago. Satelitea zuzenean zerekin komunikatzen den, bi konstelazio-mota daude: konstelazioa osatzen duen sateliteetako bakoitzak seinalea Lurreko estaziotik jaso eta zuzenean Lurreko beste estazio batera bidaltzen badu, ondoan dituen sateliteekin zuzenean "hitz egiten" ez duela, orduan sateliteak ez daude sarean, ez zuzenean behintzat. Satelite-konstelazio bakuna da. Horrelakoa da Globalstar sistema. Baina konstelazioko sateliteek zuzenean, Lurreko estazioen beharrik gabe, elkarri seinalea transmititzeko gai badira, orduan sateliteak zuzenean sarean daude: sareko satelite-konstelazioak dira. Horrelakoak dira Teledesic eta Iridium sistemak.

Teledesic

Hiru proiektuetarik asmorik handienekoa da, “Internet zeruan” eraiki nahi duela dio. Banda zabaleko proiektua da, hau da, ahalmen handiko transmisio-sare bat osatu nahi du (seinale-atzerapena arbuiagarria eta % 0,00000001eko errore-portzentajea izango duena), gaur egun Lurrean zuntz optikoen bidez eskaintzen diren zerbitzuen parekoak eskaintzeko: Interneterako konexioa banda zabalean —sare "azkarra" alegia—, Intranet zerbitzua, bideo-konferentziak, kalitate handiko ahots-komunikazioak, sare lokalen arteko konexioak, telefono-konpainien euskarri izatea eta abar. Zerbitzarien zerbitzari izan nahi du, beste zerbitzariei banda zabaleko datuak transmititzeko aukera emateko. Ondoren, zerbitzari horietatik azken erabiltzaileei helduko litzaizkieke datuak bide arruntetik (adibidez, kable bidez).

Zerbitzu horiek eskaintzeko proposaturiko satelite-konstelazioak 288 satelite izango ditu 1.375 km-ko altuerako orbitan, 24na sateliteko 12 planotan kokatuak. Sateliteek Lurreko estazioekin harremanetan jartzeko, konmutazioa egiteko eta beste sateliteekin lotzeko ere izango dute aukera. Oso sistema malgua da, beraz, baina, trukean, oso konplexua ere bai.

Teledesic-en satelite bakoitzak 3.000 milioi pezeta (120 milioi libera) balio du, espazioratzeko kostuak barne; beraz, 288 satelite 864.000 milioi pezeta (34.560 milioi libera). Dirudienez, aurten bertan hasiko dira jaurtiketak. Behin sateliteak orbitan daudela, konstelazioa osatuko dute. Satelite bakoitza abiadura handiko konmutazioko-sare bateko nodo baten baliokidea da eta alboko 8 sateliteekin komunikatzen da. Satelite bakoitza, gainera, beste 4 sateliterekin lotuta dago plano berean, bai eta alboko bi planoetako banarekin ere. Elkarrekiko lotura horrek mailaketa ez hierarkikoa sortzen du eta erroreak zein pilaketa lokalak saihestuko dituen sare-konfigurazio ahaltsua osatzen du. Teledesic konstelazioak kontinenteetako azaleraren % 95 eta populazioa duen azaleraren ia % 100 estaliko du.

Teledesic sistemak Lurraren azala 20.000 laukitan banatzen du, lauki bakoitzak 9 azpilauki izango dituela. Laukiak, karratuak eta 160 km-ko aldekoak, zerrenda ekuatorearekiko paraleloetan ordenatuko dira, latitudea handitu ahala, zerrenda bakoitzeko lauki-kopurua gutxituz doala. Ekuatoreko zerrendak 250 lauki izango ditu.

Satelite bakoitzaren itzalak gehienez 64 lauki edo 576 azpilauki estaliko ditu. Lauki baten ardatzetik gertuen dagoen sateliteak izango du haren ardura. Sateliteak, gainetik pasatzean, bere itzalpean dauden azpilaukietara bideratuko ditu izpiak. Azpilauki txikiei esker, interferentziak saihestu egin daitezke eta, gainera, nazioarteko mugak errespetatzeko aukera ere badago. Oso zaila litzateke hori lortzea lauki handiak edo satelitearekin batera mugituko liratekeen laukiak erabiliz gero.

Teledesic erabiltzeko terminalak zuzenean konektatuko dira satelite-sarearekin eta transmisio-abiadura handia erabiliko da; aldi berean milioika erabiltzaileri zerbitzua emateko diseinatuta dago sistema eta erabiltzaile gehienek noranzko biko konexioak —datuak jasotzeko eta bidaltzeko— izango dituzte, 64 Mbps-eko (64 megabyte segundoko) abiadurakoak, hau da, gaur egungo modem-ekin lortzen den transmisio-abiadura baino 2.000 aldiz handiagoa (adibidez, gaur egun modem bidez zerbait bidaltzeko 4 ordu behar badira, Teledesic bidez 7 segundo baino ez dira beharko). Teledesic sarea terminal finkoetarako prestatuta dago, nahiz eta, beharbada, terminal mugikorrei ere zerbitzua eman ahal izango dien. Terminalak txikiak eta potentzia txikikoak izango dira. Etxeko teilatuan instalatuko dira eta hortik sarera edo ordenagailura konektatuko dira.

Iridium

Motorolak telefonia mugikorrean duen botereari eustearren ekin zion Iridium sistema diseinatzeari. Sistemaren helburua lurreko telefonia mugikorreko sistemek eskaintzen dituzten zerbitzuei estaldura globala ematea da. Ez du lurreko telefonia ordezkatu nahi, osatu baizik, hau da, lurreko sareak estaldura ematen ez duen tokietan satelite bidezko konexioa egitea: “mundu bat, telefono bat, faktura bat” da leloa. Ahots, fax, datu zein irrati-mezularitzako zerbitzuak eskaintzen ditu.

Mundu-mailako komunikazio-sare digitala da Iridium. TDMA (banda-zabalera banatzeko denboran oinarritutako sistema) erabiltzen da sarrera-metodo moduan eta GSM sisteman (lurreko telefono mugikor zelularren sisteman) oinarriturik dago. Datuak eta faxa transmititzeko balio du eta 9.600 bps-ko abiadura eskaintzen du (alderatu Teledesic-ek eskainiko duen abiadurarekin). Sistemaren ahalmena handitzen joango da hedatu ahala.

Teledesic sisteman bezala, Iridium sistemaren muina satelitea da, nahiz eta atariak eta erabiltzaileen terminalak ere egon. Espazioan sateliteak egongo dira, eta Lurrean atariak (gateway direlakoak), erabiltzaileen terminalak sateliteekin lotzeko.
Iridium konstelazioa 66 satelitez osatua dago. Orbita zirkularrak dituzte eta ia-ia polarrak. Orbitako periodoa 100 minutu eta 28 segundokoa da, orduko 28.000 km-ko abiadurarekin.

Iridium sistemaren erdigunean atariak daude. Haien funtzio nagusiak harpidedunaren funtzioa biltegiratzea (kontuaren egiaztapena eta kokapen geografikoa begiratzen dira, deiak dagokion lekura zuzentzeko) eta sare telefoniko publiko konmutatuarekiko konexioa egitea dira. Atarien kontrol-zentroak mundu osoan barreiaturik daude.

Beste sistemetan bezala, erabiltzailearen terminalak dira azken kate-maila, erabiltzaileak berak ikusten eta erabiltzen dituen gailuak. Unitate eramangarriak edo eskuzkoak dira, beste Iridium terminal batekin konektatzeko edo, bestela, gaur egungo telefonia-sistemarekin konektatzeko, konmutazio-estazioen bitartez. GSM-Iridium telefono dualak ere badaude, hau da, bai GSM sarerako eta bai Iridium sarerako balio dutenak. Iridium terminalen hasierako prezioa oso garestia zen, 3.500 dolar inguru (1999an prezioak merkatu egin zituzten, harpidedun gehiago lortzearren). Eta telefonoa ere astun samarra da: 450 gramo pisatzen du.

Iridiumek eskaintzen dituen berrikuntzen artean aipagarrienetarikoa hauxe da: lurreko telefonia mugikorrean (GSM) ez bezala, lauki edo gelaxka bakoitzaren lurraldea ez da finkoa, estaldura-gelaxka mugikorrak baititu: 0,9 segundoz behin zerbitzua ematen duen satelitea aldatu egiten da. Sateliteak elkarrekin konektatzen dira, hau da, ez dira errepikagailu soilak. Horrek alde onak eta txarrak ditu. Abantailen artean, distantzia luzeko trafikoa espazioan zehar bideratu ahal izatea eta, horri esker, autonomia gehiago lortzea eta Lurreko loturen kostuak gutxitzea. Gainera, atari bat ere ez duten lurraldeei ere zerbitzua eman dakieke. Desabantailen artean, berriz, sateliteen arteko lotura egiteko antena orientagarriak, transmisore, hartzaile eta konmutazio-dispositiboak behar izatea. Antenek sateliteen pisua, konplexutasun teknikoa eta kostua handitu egiten dute.

Deiak nola egiten dira? Iridium sistemako telefono bat pizten denean, hurbilen dagoen satelitearekin konektatzen da, atari-sarearen bidez. Ondoren, sateliteak erabiltzailearen kontuaren egiaztapena egin eta kokapena ere jakingo du. Erabiltzaileak bi aukeraren artean hautatu beharko du, lurreko transmisio zelularra edo satelite bidezkoa. Sistema zelularrak estaldurarik ez badu, telefonoa automatikoki satelitearekin konektatuko da. Deia satelitez satelite joango da helburura heldu arte (Iridium telefono batera edo Iridium atari batera).

Iridium sistema errealitatea da, ez da proiektua. 1998ko azaroaren 1ean hasi zen zerbitzua ematen. Hasieran funtzionamendu txarra izan zuen, arazo larriak izan baitzituzten. Halere, gaur egun funtzionamendua asko hobetu da. Adibide gisa esan daiteke Everestetik deiak egin direla eta Kosovon ere erabilia izan dela gerra garaian. Badabil, baina oso garestia da. Deiaren prezioa minutuko 5 dolarrekoa zen (1999ko ekainean % 65 merkatu zen), hau da, telefono zelularren deiak baino gutxienez hiru aldiz garestiagoa. Hori dela eta, ez zuen harpidedun askorik lortu eta 1999ko abuztuan porrot ekonomikoa izan zuen. Hala ere, zerbitzua ez da eten eta konpainiak bideragarritasun ekonomikoa lortzeko plan bati ekin dio geroztik.

Globalstar

Proiektua 1986an jaio zen, Ford Aerospace konpainiak automobilentzako satelite bidezko komunikazio-zerbitzuak eskaintzea pentsatu zuenean. Ideia horretatik Globalstar garatzen joan zen eta, gaur egun, ahots-telekomunikaziorako (2.400--9.600 bps-ko abiadura) zein datuetarako (9.600 bps-ko abiadura) sistema bihurtu da. Gainera, mezularitza, posta elektronikoa, fax-a eta erabiltzailea kokatzeko zerbitzuak (GPS) ere eskaintzen ditu.

Konpainia gisa, Globalstar 1991n sortu zen Estatu Batuetan. Orbita baxuko (LEO) komunikazio-satelitez osatutako sistema bat garatzea, jaurtitzea eta martxan jartzea zuen helburu. Loral Space Communications eta Qualcomm izan ziren sortzaileak. 1994an mundu osoko 9 konpainia handi, telekomunikazioen arlokoak zein arlo aeroespazialekoak, sartu ziren Globalstarren: Air Touch Communications (EEBB), Elsacom (Italia), Dacom (Hego Korea) eta France Telecom, Vodafone eta Alcatel (Frantzia), Alenia (Italia), DASA (Daimler-Chryslerren dibisio aeroespaziala) eta Hyundai (Hego Korea).

Globalstarrek bere sistemarako sarbidea saltzen die mundu osoan telekomunikazioetako zerbitzu-hornitzaile lokalei eta hauexek dira gero zerbitzu hori bere erabiltzaileei saltzen dietenak. Beraz, Globalstar ez da oraingo konpainiekin lehiatzen, hauen zerbitzua osatu baino ez du egiten. Eta konpainia bakoitzak autonomia osoa du zerbitzu hori nahi duen prezioan saltzeko.

Globalstar-ek 48 sateliteko konstelazioa du oinarri. Satelite horien eta Lurrean dauden estazioen ("atariak") bidez —38 inguru izango dira—, telefono-sare publikoarekin eta telefono zelularren sareekin konektatzen da. Deiak sare publikoaren bidez ezin egin daitezkeenean, eta orduan bakarrik, satelite bidez bideratuko dira.

Sateliteen arteko zuzeneko konexiorik ez dago, hau da, sateliteek seinalea jasotzen dute eta atarien bidez komunikatzen dira beste sateliteekin. Beraz, Globalstar sistemaren bidez egiten diren dei guztiak Lurreko atarietatik igarotzen dira, eta horrek aukera ematen die agintari lokalei deia kontrolatzeko. Globalstar sistemaren abantaila zerbitzu telefoniko lokalekin zein eskualdeko hornitzaileekin eta komunikazio-konpainiekin lan egiteko diseinatuta egotea da, hauen zerbitzuen osatzailea eta ez ordezkatzailea izateko jaio baita. Gainera, bere arkitekturagatik, dei guztiak kable bidezko azpiegituraren bitartez edo telefono zelularren azpiegituraren bitartez bideratu behar dira nahitaez. Globalstar-en helburua ez da sare publiko konmutatua eta telefono mugikorretarako sarea ordeztea, hauek hedatzea baizik.

Globalstar-en erabiltzaileak bere terminaletik deia egiten duenean, sistema, lehenik, telefono mugikorren sarearen bidez konektatzen saiatzen da; ezin bada, Globalstar satelite-sistemaren bidez saiatzen da: deia satelite bidez atari batera eramango da eta honek, estatu bakoitzeko ohiko komunikazio-sistemaren bidez, helburura eramango du.

Sistemak sateliteen arteko konexioa onartzen ez duenez gero, lotura-estazio gehiago behar du, leku guztietara heltzeko. Seinalea satelite batera baino gehiagotara bidaltzen da. Hortaz, nahiz eta satelite batek arazoak izan, besteen bidez transmititu ahal da seinalea.

Sistemak bi atal nagusi ditu: espaziokoa eta lurrekoa. Espaziokoari dagokionez, Globalstar satelite-sistema merkea da, sateliteen barruan ez baita ezer prozesatzen: seinalea jaso, anplifikatu eta lurreko beste kokapen batera igortzen da. Sateliteek ez dituzte erabiltzaileak zuzenean konektatzen, erabiltzaileen eta Lurreko estazioen arteko loturak —ispiluak— baino ez dira. Eta Lurreko estazioek, atariek alegia, sare telefoniko konmutatuaren bidez konektatzen dute harpidedunarekin.

Satelite-konstelazioa osatzen duten 48 sateliteek (beste 4 gehiago orbitan egongo dira, baten bat hondatuz gero ordezkatu ahal izateko) % 100eko estaldura ematen dute +70º eta –70º-ko latitudeen bitartean.

Globalstar-en lurreko atalak hiru zati ditu: atariak (gateway-ak), Lurreko eragiketak kontrolatzeko zentroak (LEKZ) eta sateliteetako operazioak kontrolatzeko zentroak (SEKZ).

Atariek satelite-konstelazioaren eta lurreko telekomunikazio-sareen arteko konexioa egiten dute. Erabiltzaile bakoitzaren terminala atari batekin komunikatuko da satelite baten bitartez. Atariak sateliteekin konektatzeko terminal sofistikatuak dira eta leku estrategikoetan kokatuta daude. Satelite askoren seinaleak konbinatzean datza sistemaren berezitasuna. Hartara, eraikuntzak edo orografia dela kausa, seinalea satelite batera ezin bada bidali, atariak, bide-aniztasunari esker, blokeatuta ez dagoen beste satelite bat erabil dezake. Horregatik, satelite baterako bidea eteteak ez du komunikazioaren haustura ekarriko.

Atariak telekomunikaziorako toki egokietan kokatuko dira. Bere mugen barruan atariren bat edukiko duten estatuek bere lurraldeko erabiltzaileen sarrera-sistemaren gainean kontrol osoa izango dute.

Lurreko eragiketak kontrolatzeko zentroak (LEKZ) terminalen eta atarien arteko loturaz arduratzen dira. Sateliteetako eragiketak kontrolatzeko zentroak (SEKZ), berriz, sateliteak gobernatzen ditu. Horiek sateliteen orbitak kontrolatzeaz eta satelite-konstelazioaren telemetriaz eta komandoez arduratzen dira.

Globalstar sistemaren erabiltzaileak Iridium sistemaren erabiltzaile potentzial berak dira. Beraz, elkarren lehiakideak dira biak.

1999an Globalstar-ek ahalegin handia egin du sateliteak espazioratzen eta urrian zerbitzuaren hasiera iragarri zuen. Dena den, orain Lurraren azaleraren % 45 baino ez du estaltzen sistemak. 2000.eko martxorako zerbitzu osoa emango duela iragarri du, ordurako 38 atariak prest egongo baitira. Globalstar telefonoak Iridium telefonoak baino merkeagoak dira (1.250 dolar inguru, telefono zelular arrunta baino askoz garestiagoa, dena den) eta deiak ere merkeagoak izango dira (1,25-1,5 dolar minutuko). Nolanahi ere, uste izatekoa da prezioek behera egingo dutela harpidedunak ugaritu ahala.

Kontuan izanik Lurreko telefono zelularren sarea azken bizpahiru urteotan biziki hobetu eta zabaldu dela, satelite bidezko telefonoetarako gelditzen den merkatua txikia dela pentsa liteke. Baina horretan lanean ari diren konpainiek bestela uste dute: haien ustez, 2007. urtean 32 milioi pertsonak erabiliko dute satelite bidezko telefono-sistema eta urtean merkatu horrek 31.600 milioi dolar mugituko ditu. Munduko etxeen % 65ean ez dago telefonorik eta garapen bidean dauden herrialdeetan telefono gutxi daude oraindik. Gainera, Europan eta Estatu Batuetan oraindik Lurreko telefono zelularrak iristen ez diren tokiak badaude. Teledesic, Iridium eta Globalstar merkatu horretan lehiatuko dira.

9.000 milioi dolarreko proiektua

Ed Tuck-en ideia bati zor zaio Teledesic proiektua. Craig McCaw telekomunikazioen aitzindarietakoa konbentzitu eta 1990ean Teledesic fundatu zen. 1994an Bill Gates aberatsetan aberatsena sartu zen proiektuan (Gates, ez Microsoft). Handik aurrera, proiektua diseinatzen eta finantzazioa bilatzen ibili dira. 1997an, jadanik EEBBetako administrazioaren baimenak lorturik, Boeing konpainia sartu zen proiektuan eta hurrengo urtean Motorola ere sartu zen.

Iridium bezero bila

Iridium proiektua konpainia industrialen eta telekomunikazio-konpainien nazioarteko partzuergo pribatua da. 4.600 milioi dolarretako aurrekontua du eta Motorola da akziodun nagusia eta proiektuaren bultzatzailea (nahiz eta Motorola Teledesic proiektuan ere sartzen hasi den). Motorolaren ustez, Iridiumek milioi bat bezero beharko ditu errentagarritasuna lortzeko. Beraz, nondik aterako dira erabiltzaileak? Hona hemen aukera batzuk:

• Urruneko lekuetan eta zerbitzu telefonikoa eskasa den lekuetan lan egiten duten pertsonak zein enpresak.
• Komertzialak, kazetariak eta, oro har, distantzia handiko eta mugikortasun handiko lana duten pertsonak, hau da, une guztietan aurkitzeko moduan egon behar dutenak.
• Zerbitzu globala ordain dezaketenak eta populazio gutxiko eta estaldura zelular gabeko lurraldeetan bizi direnak.
• Askotan lekuz aldatzen diren pertsonak edo enpresak, batez ere telefono-linea instalatzeko denbora askotxo behar den lekuetan bizi behar dutenak.

Sateliteak espazioratzea ez da hain erraza

Sateliteak espazioratzeko, hasieran Errusiaren Zenit II jaurtigailuak erabili zituen Globalstarrek, baina hirugarren jaurtiketan, 1998ko irailean, akats bat izan zen eta 12 satelite —100 milioi dolar— betiko galdu ziren. Ondorioz, Globalstarren akzioak % 40 jaitsi ziren.

Geroztik, Zenit jaurtigailuak baztertu eta Soiuz jaurtigailu errusiarrak eta Delta jaurtigailu estatubatuarrak erabiltzea erabaki zuen. Hala, 1999an satelite asko espazioratu zituen Baikonur-etik (Kazakhstan) zein Cañaveral Lurmuturretik (Estatu Batuak). Urriaren bukaeran, 44 satelite zituen orbitan eta, bestelako arazorik ez badago, urtearen bukaerarako, Globalstar-ek konstelazioa osatuta izango du.