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Un satélite de órbita baja pasa sobre tu cabeza durante unos diez minutos y, mientras dura ese contacto, reparte unos pocos vatios sobre media Tierra. Lo que llega a tu tejado es del orden de 10−13 W: una diezmillonésima de microvatio. Que ese susurro termine convertido en una imagen meteorológica o en una tabla con la temperatura de las baterías de un cubesat no es magia. Es una cadena de bloques que se puede dibujar, medir y depurar uno por uno. Este curso consiste en recorrer esa cadena de izquierda a derecha, y esta primera lección es el mapa.
Conviene decir desde el principio qué no es este curso. En Redes Satelitales de esta academia estudiaste órbitas, constelaciones y presupuestos de enlace a nivel de sistema; en Señales y Sistemas, la teoría de Fourier y los sistemas lineales invariantes. Aquí no repetimos ninguna de las dos: aquí se conecta un cable, se apunta una antena y se sacan bits. Todo lo que veas se puede reproducir con hardware que cabe en una mochila.
Los siete bloques de la cadena
La cadena canónica que usaremos durante todo el curso es esta:
Antena: convierte el campo electromagnético en una corriente en un conductor. Define la banda, la ganancia y la polarización. Sin ella no hay nada; con la equivocada, tampoco.
LNA (low-noise amplifier, amplificador de bajo ruido): amplifica la señal diminuta añadiéndole el mínimo ruido posible. Va pegado a la antena, antes del cable, por una razón que cuantificaremos en la lección 2: el primer elemento activo de la cadena domina el ruido de todo el conjunto, y cada decibelio de pérdida que ocurra antes del LNA se paga íntegro en la relación señal a ruido final.
Filtro: elimina lo que no te interesa. En ciudad, una estación de FM comercial o un enlace de telefonía celular a decenas de metros puede saturar el receptor aunque estés escuchando otra banda. Sin filtro aparecen productos de intermodulación: señales fantasma en frecuencias donde no hay nada.
SDR (software-defined radio, radio definida por software): digitaliza. Su lema es "digitalizar lo antes posible"; todo lo que viene después es software.
DSP (digital signal processing, procesamiento digital de señales): desplaza en frecuencia, filtra, diezma y corrige Doppler. Es donde vive la FFT y el waterfall de la lección 4.
Demodulador: recupera la información de la portadora — envolvente en AM, frecuencia instantánea en FM, fase en BPSK.
Decodificador: convierte el flujo de bits en tramas con estructura (AX.25, CCSDS), verifica el CRC y entrega campos con unidades físicas.
La utilidad de este mapa es diagnóstica. Si no ves nada en el waterfall, el problema está entre la antena y el SDR. Si ves la señal pero el audio es ruido, falla el demodulador o el ajuste de frecuencia. Si el audio suena bien pero no salen tramas, el problema es el sincronismo de bits o el decodificador. Cada bloque tiene su síntoma.
Estaciones fijas y estaciones portátiles
Una estación fija vive en un tejado: antena direccional sobre un rotor de azimut y elevación, LNA en el mástil, cable de baja pérdida, alimentación permanente y un computador que corre las 24 horas. Ve todos los pases, incluidos los de las 03:00, pero exige obra, permisos y protección contra rayos.
Una estación portátil cabe en una mochila: una antena omnidireccional o una Yagi de mano, un SDR por USB (universal serial bus) y una laptop. Pierde los pases que no estés despierto para atender y depende de que apuntes tú, pero se monta en un parque en cinco minutos y es como empieza prácticamente todo el mundo. La progresión sana es portátil primero, fija después: no automatices algo que todavía no sabes hacer a mano.
Ejemplo resuelto: cuánto tiempo ves realmente un satélite
Un satélite en órbita baja a unos 800 km de altura da unas 14 vueltas al día. Desde una latitud media, típicamente 5 de esos pases quedan lo bastante altos sobre el horizonte como para ser útiles, con una duración media de 11 minutos cada uno. El tiempo total de contacto diario es:
Tcontacto=5×11min=55min144055=0.0382=3.8%
Menos del 4 % del día. Esa cifra explica dos decisiones de diseño que aparecerán una y otra vez: por qué la automatización de pases (lección 8) importa tanto — perder un pase por estar dormido cuesta el 20 % de tu jornada de datos — y por qué una red de estaciones distribuidas (lección 9) ve muchísimo más que la mejor estación individual del mundo.
Ejemplo resuelto: cuánta imagen cabe en un pase APT
El formato APT (automatic picture transmission, transmisión automática de imágenes) de los satélites NOAA envía 2 líneas por segundo, con 2080 palabras por línea (dos canales de imagen de 909 píxeles cada uno más marcas de sincronismo y telemetría), a 8 bits por palabra. La tasa de la línea de video es:
En un pase de 11 minutos (660 s) eso da 660×4160=2.75 MB de imagen, equivalentes a 660×2=1320 líneas de altura. Una imagen de 2080 por 1320 píxeles cubriendo unos 3000 km de territorio, recibida con una antena que puedes construir con dos varillas de aluminio. La densidad de información no es alta comparada con un enlace moderno, pero es tuya: nadie te la sirvió por una API.
OrbitEye: una estación real del ecosistema CODE
OrbitEye es la estación terrena del clúster CODE Aerospace. Su arquitectura es exactamente la cadena de arriba, con tres capas de software encima: un predictor que propaga los TLE (two-line element set, conjunto de dos líneas de elementos orbitales) para saber cuándo pasa cada satélite; un ejecutor que toma el control exclusivo del SDR y del rotor durante la ventana, aplica corrección Doppler en vivo y graba; y un procesador que demodula, decodifica y publica los productos. La lección 8 desmonta ese ejecutor en detalle, incluido el patrón de bloqueos de hardware que impide que dos pases se peleen por la misma radio.
Qué puedes recibir hoy con 30 dólares
Con un RTL-SDR (un sintonizador de televisión digital reconvertido en receptor de propósito general) y una antena en V de dos varillas, sin LNA y sin rotor, están a tu alcance:
NOAA APT en 137 MHz: imágenes meteorológicas en vivo, el clásico absoluto para empezar.
Meteor-M2 LRPT en 137 MHz: imágenes digitales en color, mejor calidad, algo más de trabajo de decodificación.
Telemetría de cubesats en 435–438 MHz: paquetes AX.25 a 1200 o 9600 bits por segundo (lecciones 6 y 7).
Voz de la ISS y su repetidor de FM, cuando están activos.
ADS-B en 1090 MHz: no es satelital, pero es la mejor prueba de que toda tu cadena funciona.
Fija el vocabulario de la cadena antes de continuar:
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Comprueba si ubicas el bloque crítico:
Si el waterfall no muestra ninguna señal durante un pase que sabes que existe, ¿en qué tramo de la cadena buscarías primero?
El resto del curso recorre la cadena en orden: la lección 2 da el lenguaje de la radio (frecuencia, decibelios y ruido); la 3 abre el SDR y el muestreo IQ; la 4 construye el waterfall; las 5 y 6 demodulan señales analógicas y digitales; la 7 llega hasta la trama decodificada; la 8 automatiza el pase completo; y la 9 conecta tu estación con una red mundial. Al final tendrás el diseño de tu propia estación, con presupuesto y plan de observación.