¿Puedo enviar mensajes de texto en mi teléfono celular desde la ISS a la Tierra?

No.

• "200 km" es la distancia más corta (la altitud real de la ISS varía pero está más cerca de 400 que de 200 km), pero a esa distancia estás muy lejos del lóbulo principal de la antena de la estación terrestre. El tráfico celular suele estar a una altura por debajo de la antena (que se asienta sobre una torre), por lo que el lóbulo principal de la antena está dirigido en dirección horizontal o ligeramente por debajo. Cuando estás arriba, estás a 90º con respecto al lóbulo principal y la antena es mucho menos sensible en esta dirección.

• Por lo tanto, no puede comunicarse con la torre celular directamente debajo, debe usar una en el horizonte. ¿Qué tan lejos está eso? La ISS aparece sobre el horizonte unos 5 minutos antes de que esté en el cenit. Está a 2300 km de distancia en ese punto. (28000 km/h/12) En este punto, está en el lóbulo principal de su estación terrestre, pero 30 veces demasiado lejos para ser escuchado.

• Las torres celulares en áreas pobladas están diseñadas para tener un alcance limitado: no desea que una torre a 5 km de distancia interfiera con una torre a solo 1 km de distancia. Los únicos lugares donde encontrará torres celulares de largo alcance es en áreas escasamente pobladas.

• dependiendo de la red que esté utilizando, puede haber limitaciones físicas ( GSM tiene un límite de 35 km )

• su teléfono celular estándar en la ISS está dentro de una lata de metal, por lo que su señal se atenuará mucho. Sin embargo, poner una antena en el exterior no es suficiente para obtener cobertura.

• una celda típica tiene entre 1 y 5 km de ancho. Si usamos 5 km, la ISS pasa 0,6 segundos en una celda. Los traspasos (a la siguiente torre) serán un problema. La configuración/desmontaje de la transmisión de SMS también lleva tiempo.

Adición en respuesta a los comentarios:

• nadie va a instalar una torre celular con un alcance de 150 km: solo se pueden usar 30 km en el suelo (las señales son la línea de visión y 30 km es el horizonte), por lo que en todos los casos el alcance de la torre está muy por debajo de Que necesitas. En terreno montañoso con una estación terrestre a gran altura, el alcance puede ser más largo pero tiene algo parecido al espacio libre entre el transmisor y el receptor, por lo que ya está en un caso óptimo, no espero que una estación así tenga 400 km. de rango de espacio libre.

• La potencia de transmisión cae con el cuadrado de la distancia . Cuando transmite una señal a través de 10 veces la distancia de diseño, la señal en el receptor ahora es 100 veces más débil.

Sí, pero solo con equipos muy modificados y protocolos modificados.

Si lo piensas bien, las redes de telefonía satelital LEO son el mismo principio al revés. Usas un dispositivo similar a un teléfono celular en la Tierra y transmites hasta LEO. Si cambia la computadora de mano y los satélites, obtiene un teléfono celular que puede usar en las altitudes de la ISS.

De hecho, la primera generación de Globalstar usa un protocolo CDMA modificado, e Iridium usa un protocolo TDMA que se parece un poco a GSM. Si solo desea usar mensajes de texto, terminará con algo que se parece a Garmin inReach que se ejecuta en Iridium.

Si fuera posible usar teléfonos celulares no modificados, los habrían construido en lugar de las unidades especiales que usan Iridium y Globalstar.

(Advertencia: las redes LEO están limitadas por los costos y las capacidades de lanzamiento, por lo que podría construir algo con antenas terrestres mucho más grandes. Por otro lado, la ubicación de las estaciones terrestres está limitada por cosas como los océanos).

Sí y no :) Es complicado: es muy improbable, pero no lo descartaría del todo , dadas las condiciones muy cuidadosamente elegidas.

Comunicarse con la ISS por mensaje de texto (radio por paquetes APRS) en realidad es bastante común entre los radioaficionados (ver Cómo trabajar con la ISS usando APRS Packet Radio ). No necesita mucho equipo para hacer eso, la baja potencia será suficiente si puede usar una antena externa. Incluso estas "antenas de goma" cortas en los dispositivos de mano pueden funcionar, si obtiene un "pase" ISS directamente sobre su cabeza. - Hay mucha gente haciendo precisamente eso de forma regular. Como se trata de una transmisión, es posible que vea los paquetes recibidos por la ISS aquí en el archivo de registro .

Pero debido al movimiento relativo de la ISS y la estación terrestre, habrá mucho desplazamiento Doppler . Esto limitará la ventana de tiempo utilizable (a menos que esté dispuesto a modificar el teléfono celular o la estación terrestre para reajustar la frecuencia de trabajo en el rango de +/-1.5MHz, dependiendo del tiempo y la órbita). Aquí hay algunos gráficos y tablas . Es más fácil hacer esto con los paquetes APRS que con los mensajes SMS, ya que son solo transmisiones unidireccionales de ráfagas cortas con una duración de aproximadamente 1 s... cuando usa un teléfono celular y SMS, primero debe "reservar en la red" (es decir, apretón de manos , autenticarse) y mantener una conexión (con intercambio repetido de paquetes), que es mucho más exigente y tendría que hacerse en un período de tiempo muy corto.

Otro problema al menos con la red GSM sería el retraso en la propagación de la señal (debido a la distancia). La asignación de "intervalos de tiempo de protocolo" (introducidos para dar servicio a muchos dispositivos en una frecuencia común) requiere una sincronización estrecha. Si no recuerdo mal (lamentablemente no puedo encontrar ninguna referencia sobre el rápido), esto no funciona bien con distancias superiores a unos 60 km debido al retraso de la señal... pero esto podría ser una limitación solo para GSM; y hay muchos protocolos diferentes.

En partes del noroeste de Gales, era/es bastante común recoger Manx Telecom en su teléfono móvil (celular) en lugar de los proveedores del continente. La Isla de Man se encuentra aproximadamente equidistante entre las tierras continentales de Irlanda y Gran Bretaña a unas 50 millas (90 km). Ni cerca de la distancia de 200-400 km de la ISS, pero muy por encima de la marca de 5 km. Durante el desarrollo de la radio se hizo mucho uso del "salto" mediante el cual las transmisiones de radio rebotaban en la ionosfera para permitir la comunicación sobre el horizonte y más allá de la línea de visión. A veces experimenté esto con la radio CB, a menudo hablando con los EE. UU. desde el Reino Unido. . No soy un experto en telecomunicaciones de ninguna manera, pero ¿podría ser esto posible con celular?

¿ Sería posible enviar un mensaje de texto a alguien en la Tierra desde la ISS usando un teléfono celular estándar ?

Si y no. Examinemos primero la parte del no, luego explicaré el sí.

Un teléfono celular normal , en el que la mayoría de la gente piensa cuando habla de un teléfono celular, usa torres celulares que apuntan hacia los lados y ligeramente hacia abajo . La distancia a la ISS, más de 300 km, es demasiado grande tanto para la potencia de transmisión como para el protocolo de transmisión; si la torre pudiera recibir una señal, intentaría descartarla como interferencia y no es lo suficientemente potente como para transmitir tan lejos a una antena de teléfono celular interna estándar.

La Estación Espacial Internacional orbita en una órbita terrestre baja entre 330 y 410 km.

El Burj Khalifa es, con mucho, la estructura más alta del mundo con 828 metros (2717 pies); Si bien se dice que tiene "equipos de comunicaciones" en la aguja, no está claro que haya antenas celulares instaladas. Tiene menos de un kilómetro de altura en cualquier caso.

Quora tiene una sesión de preguntas y respuestas: "¿ Cuál es la altitud más alta a la que aún puede obtener servicio de telefonía celular desde una torre de telefonía celular? ", a la que se responde: "usando un teléfono GSM, 35,406 km (116,160 pies)" y "... en Nueva York, la gente tienen problemas para hacer llamadas de telefonía celular desde lo alto de un rascacielos (porque las antenas de la torre no apuntan hacia arriba)".

Un amplificador de teléfono celular solo te dará 32.187 km (20 millas).

Hay cobertura 4G en el Monte Everest , pero está a 5.200 metros sobre el nivel del mar.

Todo lo anterior significa que no.

Pero lo que sigue significa que sí .

SI su definición de "un teléfono celular estándar" incluye un "teléfono satelital", entonces tiene suerte, después de todo, la ISS orbita a la altitud del satélite; ¿Qué esperarías?

Básicamente, existen dos formas de usar satélites para la comunicación por teléfono, algunos satélites de telefonía satelital orbitan en una órbita terrestre baja (igual que la ISS), por lo que la "distancia" es relativamente corta. Otros satélites orbitan de forma geosincrónica , lo que coloca sus antenas que apuntan hacia abajo por encima de la ISS. De cualquier manera, debe esperar que funcionen, con los satélites en órbita geosincrónica que brindan una recepción más prolongada (probablemente constante).

Así es como se ve un teléfono satelital :

No es muy diferente a un teléfono 4G, excepto por la pequeña antena externa y el precio de U $ 1300; aunque los teléfonos usados ​​cuestan ~U $ 200 y más. El Iridium Extreme 9575 es su modelo de primera línea, por lo que el precio no es tan malo, lo que necesita saber (no quiere saber) es cuánto cuesta usar por minuto.

Pero si quieres usar un teléfono normal, dices, ¿qué tal un teléfono como este ?

Sí. ¿Qué tal una computadora portátil, una máquina de fax, ISDN, sí? La terminal Hughes 9202 BGAN mide 21,6 x 21,6 x 4,6 cm (8,5″ x 8,5″ x 1,8″ pulgadas) y como punto de acceso admite hasta 10 conexiones inalámbricas simultáneas. Eso significa que 10 teléfonos celulares estándar pueden comunicarse simultáneamente con la ISS usando este dispositivo:

No necesitarías un dispositivo tan elegante a bordo de la ISS ya que estarías mucho más cerca que un Terran .

No hubo problemas para recibir celdas 3G a 300 km de distancia en un avión a 10 km del suelo, ya que la distancia del horizonte a este nivel de vuelo es de 357 km, por lo que el rango de la línea de visión es lo suficientemente lejos y no había obstáculos en el camino. La intensidad de la señal recibida (RSRP) estuvo alrededor de -90 dBm con bastante frecuencia, pero Ec/Io fue mala (-14 a -18 dB) ya que recibí decenas de células que interfirieron al mismo tiempo. Imagine estar en algún lugar por encima de las Islas Feroe y tener todas las redes de Islandia, Reino Unido, Islas Feroe y Noruega en la lista.
Era posible recibir 2G y 4G, pero la búsqueda de celdas llevó mucho tiempo, probablemente debido a la compensación doppler.

La transmisión a las celdas de tierra fue difícil pero ocasionalmente exitosa, siempre a plena potencia de TX. Ninguna transmisión 2G o 4G fue exitosa.
Entonces, quizás sea posible recibir redes de celdas terrestres 3G desde la ISS (por encima de las áreas donde no se ven muchas celdas, por lo que la interferencia entre las celdas podría ser menor), pero supongo que la transmisión sería casi imposible.