transponder satellitari

Satelliti, struttura assai complessa

Giugno 2009. Le dimensioni dei satelliti geostazionari per tramissioni DTH (Direct To Home) sono diventate molto elevate: si tratta di mezzi con pesi di 2-3 fino a 5 tonnellate, con dimensioni trasversali, a pannelli solari dispiegati, dell’ordine di oltre 40 metri, possono gestire una potenza elettrica da 6 a 12 KW e possono funzionare in orbita per 15 anni.

Anche grazie a vettori di lancio sempre più potenti la tecnologia dei satelliti per telecomunicazioni si è sviluppata notevolmente da quando nel 1965 fu lanciato Early Bird, il primo satellite geostazionario per telecomunicazioni: pesava solo 36 Kg, aveva solo due ripetitori da 6 W e una vita operativa prevista di 18 mesi.

I moderni satelliti per telecomunicazioni presentano una struttura concepita per ottimizzare il processo di messa in orbita e per meglio soddisfare la loro funzione commerciale. Sono apparecchiature ad alta tecnologia operative per almeno 15 anni in un ambiente ostile nel vuoto spaziale soggetto a radiazioni e a condizioni termiche estreme che possono variare da -150°C a +150°C.

Un satellite è composto da una parte centrale nella quale si trovano la maggior parte delle apparecchiature, il sistema di propulsione e i relativi serbatoi (vedi figura).

Questo sistema permette di correggere le perturbazioni dovute all’attrazione solare e lunare, le irregolarità del campo gravitazionale terrestre e di mantenere il satellite nella propria posizione. Il propellente è la componente principale che determina la durata di vita del satellite.

I sensori solari servono a identificare la posizione del sole che è il principale punto di riferimento per il posizionamento del satellite. I giroscopi assicurano la stabilità del puntamento.
Il sistema di propulsione usato per mantenere il satellite nella propria posizione è costituito da una dozzina di “motori” alimentati da serbatoio di gas liquido (combustibile e comburente) posti nel corpo centrale.

Nella piattaforma o modulo di servizio si trovano le funzioni per il controllo del puntamento del satellite, della propulsione, della regolazione termica e della potenza.

Il dispositivo di controllo del puntamento è provvisto di sensori che notificano al suolo l’orientamento del satellite in modo da mantenerlo puntato verso terra.
Il pilotaggio satellitare si effettua tramite un sistema di propulsione chimica o talvolta elettrica.

Per la propulsione chimica il satellite contiene serbatoi di propellente e gas pressurizzato (di solito elio) che spinge il propellente verso i propulsori.
Il sistema di alimentazione è costituito da celle fotovoltaiche che convertono la luce solare in elettricità. Le celle solari si trovano sia sul rivestimento esterno del satellite (nei satelliti a rotazione stabilizzata) sia sui pannelli solari dispiegabili, l’energia prodotta viene immagazzinata in batterie.

I pannelli di alluminio opportunamente conformati dissipano il calore generato dalle apparecchiature elettroniche mentre le protezioni termiche esterne le isolano dall’ambiente circostante.
I pannelli solari, montati su bracci pieghevoli, posti lateralmente al satellite forniscono l’energia elettrica e le batterie ricaricabili le sostituiscono provvisoriamente quando il satellite transita nell’ombra della Terra ad ogni equinozio e durante la fase di messa in orbita.

All’interno del satellite le apparecchiature che disperdono la maggior parte di energia (ripetitore, alimentazione, controllo) sono fissate su dissipatori che fanno fuoriuscire il calore verso l’esterno mentre le apparecchiature si trovano su pannelli di carbonio.
Il carico utile (payload) dei satelliti per telecomunicazioni è costituito principalmente dai transponder.