Constelación de satélites Iridium

La velocidad orbital de los satélites es de aproximadamente 27 000 km/h (17 000 mph) . Los satélites se comunican con los satélites vecinos mediante enlaces intersatelitales en banda Ka . Cada satélite puede tener cuatro enlaces intersatelitales: uno con cada uno de los vecinos situados delante y detrás en el mismo plano orbital, y uno con cada uno de los satélites situados en planos adyacentes a cada lado. Los satélites orbitan de polo a polo con un período orbital de aproximadamente 100 minutos. ^{[ 8 ]} Este diseño implica una excelente visibilidad y cobertura del servicio satelital, especialmente en los polos Norte y Sur. El diseño orbital sobre el polo produce "costuras" donde los satélites en planos de rotación contraria adyacentes viajan en direcciones opuestas. Las transferencias de enlaces intersatelitales a través de estas "costuras" tendrían que ocurrir muy rápidamente y soportar grandes desplazamientos Doppler ; por lo tanto, Iridium solo admite enlaces intersatelitales entre satélites que orbitan en la misma dirección. La constelación de 66 satélites activos cuenta con seis planos orbitales separados por 30°, con 11 satélites en cada plano (sin contar los de reserva). El concepto original contemplaba 77 satélites, de ahí el nombre Iridium ; el elemento iridio tiene el número atómico 77, y los satélites evocaban la imagen del modelo de Bohr de los electrones orbitando alrededor de la Tierra como su núcleo. Este conjunto reducido de seis planos es suficiente para cubrir toda la superficie terrestre en todo momento.  

La constelación de primera generación fue desarrollada por Iridium SSC y financiada por Motorola . Los satélites se desplegaron entre 1997 y 2002. Todos los satélites debían estar en órbita antes de que pudiera comenzar el servicio comercial. ^{[ 1 ]}

Iridium SSC empleó una flota de cohetes de diversa procedencia para poner en órbita sus 77 satélites, incluyendo vehículos de lanzamiento (VL) de Estados Unidos, Rusia y China. Se lanzaron 60 satélites a órbita en doce cohetes Delta II con cinco satélites cada uno; 21 en tres cohetes Proton-K/DM2 con siete cada uno; dos en un cohete Rokot/Briz-KM con dos; y 12 en seis cohetes Long March 2C/SD con dos cada uno. El coste total de instalación de la flota de primera generación fue de aproximadamente 5.000 millones de dólares estadounidenses . ^{[ 1 ]}

La primera llamada de prueba se realizó a través de la red en 1998, y la cobertura global completa se logró en 2002. Sin embargo, aunque el sistema cumplió con sus requisitos técnicos, no tuvo éxito en el mercado. La mala recepción dentro de los edificios, los teléfonos voluminosos y caros, y la competencia con los teléfonos celulares convencionales contribuyeron a su fracaso. ^{[ 10 ]} La demanda del mercado para el producto era insuficiente a los precios ofrecidos por Iridium, según lo establecido por su empresa matriz Motorola. La empresa no logró generar ingresos suficientes para pagar la deuda asociada con la construcción de la constelación e Iridium quebró , una de las mayores quiebras en la historia de Estados Unidos hasta ese momento. ^{[ 1 ] [ 9 ]}

La constelación continuó operando tras la quiebra de la corporación Iridium original. Surgió una nueva entidad para operar los satélites, la cual desarrolló una estrategia diferente de precios y distribución del producto, ofreciendo servicios de comunicación a un nicho de mercado de clientes que requerían servicios confiables de este tipo en áreas del planeta no cubiertas por los servicios tradicionales de satélites de comunicación en órbita geoestacionaria . Entre los usuarios se incluyen periodistas , exploradores y unidades militares. ^{[ 9 ]}

No se lanzaron nuevos satélites entre 2002 y 2017 para reponer la constelación, a pesar de que se había proyectado que los satélites originales basados ​​en el modelo LM-700A tendrían una vida útil de diseño de solo 8 años. ^{[ 1 ]}

Los satélites Iridium-NEXT de segunda generación comenzaron a integrarse en la constelación existente en enero de 2017. Iridium Communications , la empresa sucesora de Iridium SSC, ha encargado un total de 81 nuevos satélites a Thales Alenia Space y Orbital ATK : 66 unidades operativas, nueve de reserva en órbita y seis de reserva en tierra. ^{[ 1 ]}

En agosto de 2008, Iridium seleccionó a dos empresas —Lockheed Martin y Thales Alenia Space— para participar en la fase final de la adquisición de la constelación de satélites de próxima generación. ^{[ 11 ]}

A partir de 2009, el plan original era comenzar a lanzar nuevos satélites en 2014. ^{[ 12 ]}

El diseño se completó en 2010, e Iridium declaró que la constelación de satélites existente permanecería operativa hasta que Iridium NEXT estuviera completamente operativo, y se esperaba que muchos satélites permanecieran en servicio hasta la década de 2020, mientras que los satélites NEXT tendrían un ancho de banda mejorado. El nuevo sistema sería retrocompatible con el sistema actual. En junio de 2010, se anunció que Thales Alenia Space sería el ganador del contrato, en un  acuerdo de 2100 millones de dólares suscrito por Compagnie Française d'Assurance pour le Commerce Extérieur . ^{[ 11 ]} Iridium declaró además que esperaba gastar alrededor de 800  millones de dólares para lanzar los satélites y mejorar algunas instalaciones terrestres. ^{[ 13 ]} Estos gastos se financiaron parcialmente con deuda: entre 2010 y 2017, la deuda de Iridium Communications Inc. creció de 37,4 millones de dólares a 1455,6 millones de dólares. ^{[ 14 ] [ 15 ]}

SpaceX fue contratada para lanzar todos los satélites Iridium NEXT. Todos los lanzamientos de Iridium NEXT se realizaron utilizando un cohete Falcon 9 desde la Base de la Fuerza Espacial Vandenberg en California. El despliegue de la constelación comenzó en enero de 2017 con el lanzamiento de los primeros diez satélites Iridium NEXT. ^{[ 16 ]} Más recientemente, el 11 de enero de 2019, SpaceX lanzó diez satélites adicionales, elevando el número de satélites actualizados en órbita a 75. ^{[ 17 ]}

De los 99 satélites construidos, 95 fueron lanzados entre 1997 y 2002. Cuatro satélites se mantuvieron en tierra como repuestos.

Los 95 satélites fueron lanzados en veintidós misiones (nueve en 1997, diez en 1998, una en 1999 y dos en 2002). Una misión adicional a bordo del Chang Zheng fue una prueba de carga útil y no transportó ningún satélite real.

^ El número de satélite Iridium cambió con el tiempo tras su fallo y sustitución.

Los satélites de reserva suelen mantenerse en una órbita de almacenamiento de 666 kilómetros (414 millas) . ^{[ 3 ]} Estos pueden ser elevados a la altitud correcta y puestos en servicio en caso de fallo de un satélite. Tras la salida de la empresa Iridium de la bancarrota, los nuevos propietarios decidieron lanzar siete nuevos satélites de reserva, lo que habría garantizado la disponibilidad de dos satélites de reserva en cada avión. En 2009, no todos los aviones contaban con un satélite de reserva; sin embargo, los satélites pueden trasladarse a otro avión si es necesario. El traslado puede durar varias semanas y consume combustible, lo que acorta la vida útil prevista del satélite. 

Los cambios significativos en la inclinación orbital suelen requerir mucho combustible, pero el análisis de perturbaciones orbitales ayuda en el proceso. El abultamiento ecuatorial de la Tierra provoca que la ascensión recta orbital del nodo ascendente (ARAN) precese a una velocidad que depende principalmente del período y la inclinación .

Un satélite Iridium de reserva en la órbita de almacenamiento inferior tiene un período más corto, por lo que su RAAN se desplaza hacia el oeste más rápidamente que los satélites en la órbita estándar. Iridium simplemente espera hasta alcanzar la RAAN deseada (es decir, el plano orbital deseado) y luego eleva el satélite de reserva a la altitud estándar, fijando su plano orbital con respecto a la constelación. Si bien esto ahorra cantidades considerables de combustible, puede ser un proceso que consume mucho tiempo.

Durante 2016, Iridium sufrió fallos en órbita que no pudieron corregirse con satélites de reserva en órbita, por lo que solo 64 de los 66 satélites necesarios para una cobertura global continua estaban en funcionamiento. Esto provocó algunas interrupciones del servicio hasta que se puso en servicio la constelación de próxima generación. ^{[ 23 ]}

En junio de 2010, Iridium firmó el mayor acuerdo comercial de lanzamiento de cohetes hasta ese momento, un  contrato de US$492 millones con SpaceX para lanzar 70 satélites Iridium NEXT en siete cohetes Falcon 9 entre 2015 y 2017 a través de una instalación de lanzamiento arrendada por SpaceX en la Base de la Fuerza Espacial Vandenberg . ^{[ 35 ]} Los dos últimos satélites estaban originalmente programados para ser puestos en órbita por un solo lanzamiento ^{[ 36 ]} de un ISC Kosmotras Dnepr . ^{[ 37 ]} Problemas técnicos y las consiguientes demandas de la aseguradora de Iridium retrasaron el lanzamiento del primer par de satélites Iridium NEXT hasta abril de 2016. ^{[ 38 ]}

Los planes de lanzamiento de Iridium NEXT originalmente ^{[ 39 ]} incluían el lanzamiento de satélites tanto en vehículos de lanzamiento ucranianos Dnepr como en vehículos de lanzamiento SpaceX Falcon 9 , con el lanzamiento de los primeros satélites en Dnepr en abril de 2016; sin embargo, en febrero de 2016, Iridium anunció un cambio. Debido a una prolongada demora en la obtención de las licencias de lanzamiento necesarias de las autoridades rusas, Iridium renovó toda la secuencia de lanzamiento para la constelación de 75 satélites. Lanzó y desplegó con éxito 10 satélites con SpaceX el 14 de enero de 2017, retrasado debido al clima desde el 9 de enero de 2017, ^{[ 40 ]} y el primero de esos nuevos satélites asumió las funciones de un satélite antiguo el 11 de marzo de 2017. ^{[ 41 ]}

En el momento del lanzamiento del primer lote, el segundo vuelo de diez satélites estaba planeado para lanzarse solo tres meses después, en abril de 2017. ^{[ 42 ]} Sin embargo, en un comunicado del 15 de febrero, Iridium dijo que SpaceX pospuso el lanzamiento de su segundo lote de satélites Iridium NEXT de mediados de abril a mediados de junio de 2017. Este segundo lanzamiento, que tuvo lugar el 25 de junio de 2017, puso otros diez satélites Iridium NEXT en órbita terrestre baja (LEO) en un cohete SpaceX Falcon 9. Un tercer lanzamiento, que tuvo lugar el 9 de octubre de 2017, puso otros diez satélites en LEO, según lo planeado. La misión Iridium NEXT IV se lanzó con diez satélites el 23 de diciembre de 2017. La quinta misión, Iridium NEXT V, se lanzó con diez satélites el 30 de marzo de 2018. El sexto lanzamiento el 22 de mayo de 2018 envió otros 5 satélites a LEO. ^{[ 43 ]}El penúltimo lanzamiento de Iridium NEXT tuvo lugar el 25 de julio de 2018, lanzando otros 10 satélites Iridium NEXT. ^{[ 44 ]} Los últimos diez satélites NEXT se lanzaron el 11 de enero de 2019. De los seis satélites de reserva adicionales, cinco se lanzaron el 20 de mayo de 2023, mientras que el último, Iridium 101, aún permanece en tierra. ^{[ 45 ]}

^ El número de satélite Iridium podría cambiar con el tiempo tras un fallo y su sustitución.

El Iridium 127 tuvo que ser redesignado como Iridium 100 antes del lanzamiento debido a un problema de software en tierra. ^{[ 47 ] [ 46 ]}

Las principales patentes del sistema Iridium, las patentes estadounidenses 5,410,728: "Sistema de telefonía celular y comunicación de datos por satélite" y 5,604,920, se encuentran en el campo de las comunicaciones por satélite, y el fabricante generó varios cientos de patentes que protegen la tecnología del sistema. Las iniciativas de fabricación de satélites también fueron fundamentales para el éxito técnico del sistema. Motorola contrató al ingeniero que instaló la fábrica automatizada para el Macintosh de Apple . Él creó la tecnología necesaria para producir satélites en masa sobre un cardán , en semanas en lugar de meses o años. En su apogeo durante la campaña de lanzamiento en 1997 y 1998, Motorola produjo un nuevo satélite cada 4,3 días, con un tiempo de entrega de un solo satélite de 21 días. ^{[ 48 ]}

A las 16:56 UTC del 10 de febrero de 2009, Iridium 33 colisionó con el satélite ruso fuera de servicio Kosmos 2251. [ ^{52 ] Esta} colisión accidental fue la primera colisión a hipervelocidad entre dos satélites artificiales en órbita terrestre baja . ^{[ 53 ] [ 54 ]} Iridium 33 estaba en servicio activo cuando ocurrió el accidente. Era uno de los satélites más antiguos de la constelación, ya que fue lanzado en 1997. Los satélites colisionaron a una velocidad relativa de aproximadamente 35 000 km/h (22 000 millas por hora). ^{[ 55 ]} Esta colisión creó más de 2000 fragmentos grandes de basura espacial que podrían ser peligrosos para otros satélites. ^{[ 56 ]} 

Iridium trasladó uno de sus repuestos en órbita, Iridium 91 (anteriormente conocido como Iridium 90), para reemplazar el satélite destruido, ^{[ 57 ]} completando el traslado el 4 de marzo de 2009.

La comunicación entre satélites y terminales se realiza mediante un sistema basado en TDMA y FDMA que utiliza el espectro de banda L entre 1616 y 1626,5  MHz. ^{[ 19 ]} Iridium controla exclusivamente 7,775  MHz de este espectro y comparte otros 0,95  MHz. En 1999, Iridium acordó compartir el tiempo de una porción del espectro, lo que permitió a los radioastrónomos observar las emisiones de hidroxilo . En 2010, la cantidad de espectro compartido se redujo de 2,625  MHz. ^{[ 58 ] [ 59 ]}

Las antenas externas tipo "disco de hockey" que se utilizan con los teléfonos portátiles Iridium, los módems de datos y los terminales SBD suelen definirse como de ganancia de 3 dB , impedancia de 50 ohmios con RHCP ( polarización circular derecha ) y VSWR de 1,5:1 . ^{[ 60 ]} Como las antenas Iridium funcionan a frecuencias muy cercanas a las del GPS , se puede utilizar una sola antena a través de un adaptador para la recepción tanto de Iridium como de GPS.  

El tipo de modulación utilizado normalmente es DE- QPSK , aunque DE- BPSK se utiliza en el enlace ascendente (móvil a satélite) para adquisición y sincronización. ^{[ 61 ]} Cada ranura de tiempo es de 8,28  milisegundos de duración y se encuentra en una  trama de 90 milisegundos. Dentro de cada canal FDMA hay cuatro ranuras de tiempo TDMA en cada dirección. ^{[ 62 ]} La trama TDMA comienza con un  período de 20,32 milisegundos utilizado para mensajería simplex a dispositivos como buscapersonas y para alertar a los teléfonos Iridium de una llamada entrante, seguido de las cuatro ranuras de subida y las cuatro de bajada. Esta técnica se conoce como multiplexación por división de tiempo . Se utilizan pequeños períodos de guarda entre ranuras de tiempo. Independientemente del método de modulación utilizado, la comunicación entre unidades móviles y satélites se realiza a 25 kilobaudios . 

Los canales están espaciados a 41,666  kHz y cada canal ocupa un ancho de banda de 31,5  kHz; esto deja espacio para los desplazamientos Doppler. ^{[ 63 ]}

El sistema Iridium utiliza tres tipos diferentes de transferencia . A medida que un satélite se desplaza sobre la ubicación terrestre, las llamadas se transfieren a haces puntuales adyacentes; esto ocurre aproximadamente cada cincuenta segundos. Un satélite solo permanece visible durante siete minutos en el ecuador. ^{[ 64 ]} Cuando el satélite desaparece de la vista, se intenta transferir la llamada a otro satélite. Si no hay ningún otro satélite a la vista, la conexión se interrumpe. Esto puede ocurrir cuando la señal de cualquiera de los satélites es bloqueada por un obstáculo. Cuando la transferencia entre satélites es exitosa, puede notarse una interrupción de un cuarto de segundo. ^{[ 62 ]}

Los satélites también pueden transferir unidades móviles a diferentes canales y franjas horarias dentro del mismo haz puntual.

Iridium enruta las llamadas telefónicas a través del espacio. Además de comunicarse con los teléfonos satelitales dentro de su área de cobertura, cada satélite de la constelación mantiene contacto con dos a cuatro satélites adyacentes y enruta datos entre ellos, creando así una gran red de malla . Varias estaciones terrestres se conectan a la red a través de los satélites visibles. El enlace de retorno espacial enruta los paquetes de llamadas salientes a través del espacio hasta uno de los enlaces descendentes de la estación terrestre ("enlaces de alimentación"). Las estaciones terrestres de Iridium interconectan la red satelital con infraestructuras fijas o inalámbricas terrestres en todo el mundo para mejorar la disponibilidad. ^{[ 65 ]} Las llamadas de estación a estación, de un teléfono satelital a otro, pueden enrutarse directamente a través del espacio sin pasar por una estación terrestre. A medida que los satélites abandonan el área de una estación terrestre, las tablas de enrutamiento se actualizan y los paquetes dirigidos a la estación terrestre se reenvían al siguiente satélite que entra en el campo de visión de la estación terrestre. La comunicación entre satélites y estaciones terrestres se realiza a 20 y 30  GHz. ^{[ 66 ]}

Los puntos de acceso están ubicados en

• Tempe , Arizona (EE. UU.)
• Fairbanks , Alaska (EE. UU.)
• Svalbard , Noruega (Europa)
• Izhevsk , Rusia ^{[ 67 ] [ 68 ]}
• Punta Arenas , Chile (América del Sur) ^{[ 69 ]}

La encarnación corporativa de Iridium anterior a la quiebra construyó once puertas de enlace, la mayoría de las cuales han sido cerradas desde entonces. ^{[ 70 ]}

En 2024, Iridium presentó Project Stardust, un servicio de comunicación satélite-celular basado en el estándar 3GPP , enfocado en mensajería, comunicaciones de emergencia e IoT para dispositivos como automóviles, teléfonos inteligentes, tabletas y aplicaciones de consumo relacionadas. La solución será compatible con una versión del estándar NB-IoT para redes no terrestres (NTN) 5G . Su lanzamiento está programado para 2026 y no reemplazará la solución propietaria de la compañía para voz y datos de alta velocidad; en cambio, coexistirá con ella en la red global de satélites de órbita baja existente de Iridium. ^{[ 71 ] [ 72 ]}