Imago Mundi Tecnologie di osservazione della terra e comunicazione Como, 17 febbraio 2009
La storia In orbita con la Gravitazione Universale Trasmettere da un satellite: La qualità delle telecomunicazioni Cos è un segnale I problemi I vantaggi La soluzione: trasmettere in alta frequenza L opportunità: la miniaturizzazione dei circuiti Il ruolo dell elettronica La svolta: le trasmissioni digitali Le conseguenze: grandi moli di dati L opportunità: capacità di elaborazione e memorizzazione Le applicazioni: gps, immagini, radar, sounding elettromagnetico dell atmosfera
La storia Le voci russe dal cielo Laika Gagarin L apollo 15 I satelliti del sistema gps Eutelsat
La storia Possibilità di lanciare in orbita satelliti a costi sostenibili: Geostazionari Orbitanti Razzo Arianne Soyoutz Space Shuttle Yuri Gagarin
In Orbita con la gravitazione universale
La qualità nelle Telecomunicazioni
Cos è un segnale Spettro elettromagnetico: f(hz) 10 0 10 2 10 4 10 6 10 8 10 10 10 12 10 14 10 16 10 18 10 20 10 22 10 24 suono radio microonde infrarosso UV raggi X raggi gamma La relazione fondamentale tra la frequenza ƒ e la lunghezza d onda λ è λ ƒ = c/n(λ) e = hη 700 nm 400 nm dove c è la velocità della luce nel vuoto ed n( ) è l indice di rifrazione del mezzo (per esempio n è circa 2.418 nel diamante). A frequenze più grandi corrispondono lunghezze d onda più piccole luce visibile
Cos è un segnale
I problemi Un segnale trasmissivo analogico via satellite è affetto dai seguenti problemi: Grandi distanze Basse energie Dissipazione Forti disturbi (elevato rumore): o Radiazioni cosmiche o Interferenze (altre telecomunicazioni) o Calore o Radiazione di fondo dell universo o Maltempo (fulmini) o Ritardi di comunicazione (c per percorrere 70.000Km/h impiega circa 3 decimi di secondo, troppo per internet) o jitter Sicurezza: o Facili intercettazioni o Crittografia difficoltosa
I vantaggi Un segnale trasmissivo via satellite offre i seguenti vantaggi broadcast per sua natura: o Si raggiungono milioni/miliardi di utenti a costi per utente molto bassi o Raggiunge qualsiasi punto del globo anche il più impervio o solitario: Everest, Alex Bellini
La soluzione: Trasmettere in alta frequenza Le alte frequenze: Maggior fedeltà (migliorata risposta in frequenza) Minor ampiezza => minor probabilità di essere intercettate Perforano meglio gli strati dell atmosfera Sono lontane dalle frequenze (relativamente basse) tipiche degli usi civile (radio, televisione, phon, ecc.) => minori disturbi Però.
Il ruolo dell elettronica necessitano di circuiteria che: Possa oscillare alle frequenze richieste per trasmettere il segnale Possa sincronizzarsi sulle frequenze di ricezione ed amplificarle opportunamente (alta risposta in frequenza di ricevitori e dei loro amplificatori) Possa funzionare con potenze molto contenute (non posso installare un centrale Enel sul satellite!) Garantisca estrema precisione (forme d onda, fase, ecc.) Contenga i pesi Miniaturizzazione
La svolta: Le trasmissioni digitali La soluzione si chiama: segnale digitale Risolve il problema dei disturbi a livello di progetto Consente di implementare codici autocorrettori (sky) Grazie alla tecnologia di campionamento può trasportare immagini e voce Necessita di ampia banda, ma con le attuali tecnologie che consentono frequenze di Ghz, non è un problema, anzi E possibile criptare il segnale con facilità o anche in modo raffinato e quindi non decodificabile (chipping) Alto SNR (buono) Basso SNR (non buono) segnale rumore segnale + rumore t t t segnale rumore segnale + rumore t t t
Le conseguenze: grandi moli di dati
L opportunità: capacità di elaborazione e memorizzazione
Le applicazioni: qualche esempio Gps Satelliti orbitanti Trasmissione digitale Frequenze elevate Criticità nella sincronizzazione dei treni d onda per sincronizzare i clock Radar Sounding Elettromagnetico dell atmosfera La Tv via satellite: Satelliti geostazionari Trasmissione digitale Elevate frequenze Codici autocorrettori raffinati Trasmissione broadcast in un solo senso Telefono satellitare Hubble
GPS
Esempio Rete Internet Globale Esempio di equipaggiamento di un Mezzo Mobile di soccorso Stazione DECT