La distanza di un satellite non è un limite universale alla trasmissione. Un satellite geostazionario si trova a circa 35.786 km sopra l’equatore, mentre la distanza obliqua da una stazione è generalmente maggiore. La ricezione dipende dal bilancio di collegamento; la latenza dipende dal percorso completo, non dalla sola quota.
Quota, raggio orbitale e distanza dalla stazione
La quota si misura dalla superficie terrestre. Il raggio orbitale si misura dal centro della Terra: per GEO è circa 42.164 km. La distanza radio è invece il segmento fra la stazione e il satellite, diverso per ogni posizione visibile.
Per un modello sferico, r = √[(R + h)² + R² − 2R(R + h)cos ψ], dove R è il raggio terrestre, h la quota e ψ l’angolo al centro fra stazione e punto subsatellitare. Quando ψ = 0, il percorso coincide con h. L’orizzonte e l’elevazione minima limitano le posizioni utilizzabili.
Perché un satellite geostazionario appare fermo
Un’orbita geostazionaria è circolare, equatoriale e percorsa nello stesso verso della rotazione terrestre, con periodo di un giorno siderale, circa 23 ore 56 minuti. Il satellite viaggia intorno a 3,07 km/s: non è fisicamente immobile.
La fascia geostazionaria viene anche associata al nome di Clarke. Un’orbita geosincrona con inclinazione o eccentricità non nulla ha lo stesso periodo, ma il satellite non resta sopra lo stesso punto del suolo. È una differenza importante per il puntamento.
LEO e MEO: altre distanze e coperture
| Regione | Quota indicativa | Conseguenza operativa |
|---|---|---|
| LEO | Generalmente sotto 2.000 km. | Passaggi e variazioni rapide della geometria. |
| MEO | Fra LEO e GEO nella classificazione usuale. | Copertura e tempi dipendono dall’orbita. |
| GEO | Circa 35.786 km. | Direzione quasi fissa dalla stazione. |
500–1.200 km è un intervallo usato da alcune costellazioni, non la definizione di tutte le orbite basse. Per un servizio continuo possono servire più satelliti e trasferimenti di collegamento; la disponibilità non si deduce dalla sola altezza.
Quanto ritarda il segnale
In prima approssimazione t = r/c. Un solo tratto verticale Terra–GEO richiede circa 119 ms. Due tratte di quella lunghezza, Terra–satellite–Terra, danno circa 239 ms di sola propagazione; andata e ritorno su quattro tratte danno circa 477 ms.
Questi sono riferimenti geometrici minimi idealizzati. Percorsi obliqui, trattamento del segnale, accesso al canale e rete terrestre aggiungono tempo. Il valore 270 ms può descrivere una certa tratta completa, ma non è il ritardo universale di un singolo salto di 36.000 km.
A 600 km e con satellite sopra la stazione, una singola tratta richiede circa 2,0 ms. Questo non significa che un accesso internet LEO abbia ping di 2 ms: il traffico percorre altre tratte e apparati.
Il collegamento si chiude con potenza, antenne e ricevitore
Nel modello di spazio libero LFS = 20 log10(4πr/λ). A frequenza e guadagni fissati, raddoppiare la distanza aumenta il termine di perdita di circa 6 dB. Il budget include inoltre polarizzazione, alimentazione, atmosfera, rumore e margine richiesto.
La frequenza Ka non garantisce da sola maggiore portata o velocità. Banda utile, codifica, modulazione e rapporto segnale/rumore determinano il servizio. Con apertura fisica fissata, anche il guadagno cambia con la frequenza: bisogna dichiarare il confronto.
Esiste una distanza massima dalla Terra?
GEO non è la massima distanza alla quale una sonda può comunicare. Missioni oltre le orbite terrestri richiedono sistemi, velocità dati e stazioni progettati per il loro percorso. Non si ricava un confine unico da una sola potenza o dal nome del satellite.
Per un progetto specifico servono orbita, distanza peggiore durante le operazioni, antenne, potenza e prestazione richiesta. Riferimenti: ESA sulle orbite e equazione di Friis.
