ondas electromagneticas en la atmosfera

Ondas Electromagnéticas en la atmosfera.

Las diferentes señales electromagnéticas existentes se clasifican según su frecuencia en el llamado espectro electromagnético. Este incluye, en orden de frecuencias crecientes: radio frecuencia (RF), infrarrojos (IR), luz visible, ultravioletas (UV), rayos X, y rayos gamma. Esas designaciones describen sólo diferentes frecuencias del mismo fenómeno:radiación electromagnética.
Las radiaciones electromagnéticas con frecuencias entre 10 kHz. y 100 GHz. son conocidas como radiofrecuencias (RF). Éstas son las que nos interesan para comunicaciones en misiones interplanetarias. Las RF están divididas en grupos de similares características llamados "bandas". Las bandas a su vez están divididas en pequeños rangos de frecuencia llamados "canales",algunos de los cuales están reservados para su uso en las telecomunicaciones con el espacio profundo. La mayor parte de los vehículos espaciales usan la banda S o la banda X, las cuales están en un rango de 2 a 10 GHz. Estas frecuencias suelen ser llamadas microondas ya que su longitud de onda es muy corta, del orden de centímetros.
Un enlace de comunicaciones de espacio profundo desde la Tierratiene una serie de problemas que afectan a la calidad del mismo. Vamos a ver algunas de estas dificultades con las que nos topamos a la hora de comunicarnos con una sonda espacial. A causa de ellas tendremos un nivel de fondo de ruido electromagnético entre el que las señales de las naves deben ser detectadas. La relación entre el nivel de la señal y el del ruido se conoce como "nivel señal-a-ruido"(SNR ó S/N) y debe ser alto para permitir la adecuada recepción de las señales emitidas por las sondas.
En ciertas longitudes de onda la observación desde la superficie de la Tierra es imposible, ya que existe absorción por parte de nuestra atmósfera. La atmósfera es opaca para la mayor parte del espectro, pero existen algunos rangos de frecuencia en los que las características de absorción bajany las señales pueden pasar. Esos rangos se llaman ventanas y hacen posible ver la luz visible y recibir radiofrecuencias, por ejemplo. Esto motiva el uso de las bandas X y S en comunicaciones espaciales, ya que a sus frecuencias la atmósfera afecta poco a la señal.
Incluso aunque la atmósfera sea transparente a la banda X, existe un problema cuando hay agua en la atmósfera. El agua produce ruidoen las frecuencias de la banda X, por eso la lluvia en los lugares de recepción incrementa el nivel de la temperatura de ruido, lo que puede hacer que la SNR sea tan baja que no permita la recepción de las comunicaciones.
Otro fenómeno que afecta a las comunicaciones es el efecto Doppler. Este efecto hace que la frecuencia que observamos difiera de la frecuencia radiada por la fuente si existemovimiento que varíe la distancia entre la fuente y el observador. Cuando la distancia entre la fuente y el receptor de las ondas electromagnéticas permanece constante, la frecuencia de la fuente y la de la onda recibida son las mismas. Cuando la distancia entre la fuente y el receptor está incrementándose, la frecuencia de la onda recibida es menor que la frecuencia de la fuente. El caso contrarioocurre cuando la distancia disminuye. La siguiente grafica representa lo dicho anteriormente:








El efecto Doppler es habitualmente observado en las frecuencias de las señales recibidas por las estaciones terrestres cuando siguen a una nave. El incremento o decremento de las distancias entre la nave y la estación receptora puede venir provocado por la trayectoria de la nave, suórbita alrededor de un planeta (o la misma Tierra), el giro de la Tierra alrededor del Sol, o la rotación diaria de la Tierra sobre su eje. Una nave que se acerque a la Tierra produce un incremento positivo en la frecuencia de la señal recibida. Sin embargo, si se aleja de la Tierra este incremento es negativo. Solamente será cero cuando la trayectoria sea totalmente perpendicular a la...