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Um Pouco Sobre Rotores

Baseado nas informações de: http://aprs.org/LEO-tracking.html
Por PU4VLT – Vinícius Leite

Devido aos altos custos de lançamento, hoje praticamente todos os satélites de uso de radioamadores e grande parte dos direcionados a pesquisa científica se encontram na chamada orbita terrestre baixa (LEO) do inglês Low Earth Orbit. Os satélites localizados nesta órbita têm como caraterísticas principais, as rápidas passagens e em intervalos maiores, durando em torno de 13 minutos e com 2 passagens em média sobre o mesmo ponto na terra durante o período de 24 horas.

E quanto custa para um radioamador montar uma estação terrestre para recepção dos sinais enviados a partir da orbita terrestre baixa? Dentre um dos fatores principais a serem considerados, está o custo de aquisição de um rotor para que as antenas possam acompanhar o satélite durante sua passagem. Mas será necessário, apesar de desejável, incluir o alto custo de um rotor de elevação? Além disso, será que conseguimos acompanhar esta passagem, mesmo na operação fixa, de forma manual?

A resposta é que sim, podemos iniciar com uma estação mais modesta, porém mais simples de operar e com menor custo de aquisição. E um dos fatores que aumenta o custo e a complexidade da operação é o controle de elevação das antenas.

A elevação, a grosso modo, trata do ângulo em que o satélite está, em referência ao horizonte da terra (veja as referências no final do texto). Assim quando o satélite está em baixa elevação, ele está próximo de 0 Graus e quando está exatamente na vertical do ponto na terra, ele estará a 90 Graus de elevação. Durante as passagens esse ângulo sobe quando o satélite se aproxima da estação terrestre e diminui quando ele se afasta.

Já o Azimute (veja as referências no final do texto), trata da posição do satélite no plano horizontal (direita, esquerda) e no qual utilizamos as coordenadas magnéticas reais como referências.

Considerando estes fatores, para recepção de sinais de de órbita terrestre baixa (LEO), uma antena de ganho modesto, em torno de 10dBi, fixada em um ângulo de 15 graus de elevação é suficiente para receber sinais de áudio e telemetria. Um rotor que acompanhe a passagem do satélite variando o azimute, é suficiente para se começar com bons contatos.

Os satélites LEO estão aproximadamente 96% do período das passagens abaixo de 50 Graus. Com uma antena fixa a aproximadamente 15 graus de elevação, temos o maior ganho no momento que mais precisamos (satélite mais baixo, mais longe). Quando o satélite está mais alto, a menor distância compensa o ângulo fixo mais baixo.

Assim sendo, um rotor de azimute, com custo bem mais acessível do que um de controle de elevação e azimute é suficiente para um bom começo.
O controle do azimute durante a passagem pode ser feito de duas maneiras: manual ou controlado pelo PC.

Em experiências práticas realizadas na estação PU4VLT, percebe-se que este ângulo não é tão crítico, em função do lóbulo de ganho da antena. Assim sendo, uma variação de 5 a 10 Graus a cada 10 segundos é satisfatória.

Caso o operador faça a opção do controle de azimute pelo PC, existe uma solução baseada em arduino do radioamador K3NG, que faz a interface entre o rotor e o programa de rastreio (Orbitron) com baixo custo e fácil adaptação.

Este sistema pode ser inclusive utilizado para atualização de rotores antigos (retrofit), servindo até mesmo como controlador independente do rotor, sem a interface original. Um sistema de reles, ligados em paralelo aos botões de acionamento do rotor e utilizando o sistema original de indicação de posição do rotor atende as necessidades técnicas necessárias para conexão do rotor ao PC, que pode a partir de programas de rastreio, tal como o Orbitron, fazer o controle do azimute através de uma conexão via USB.

73 de PU4VLT

Referências:

Estudo completo sobre ângulo fixo X passagem de satélites LEO:
http://aprs.org/LEO-tracking.html

Orbita terrestre baixa:
https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%93rbita_terrestre_baixa

Elevação:
https://pt.wikipedia.org/wiki/Altura_(astronomia)

Azimute:
https://pt.wikipedia.org/wiki/Azimute

Software de K3NG para adaptação em Rotores:
http://blog.radioartisan.com/yaesu-rotator-computer-serial-interface/