ARISS: Радіоаматорський зв'язок з МКС

  UY0LL 16 November 2016

ARISS (від англ. Amateur Radio on the International Space Station) пропонує студентам всього світу можливість випробувати радіоаматорство в розмовах безпосередньо з астронавтами на борту Міжнародної Космічної Станції, що дозволяє проявляти інтерес до кар'єри в області науки, технології, інженерії та математики. Педагоги, батьки і громада можуть бачити, що радіоаматорство може викликати інтерес до науки, технології і знання. Ви можете відвідати сайт ARISS та ARISS-EU для отримання додаткової інформації.

Розмова з астронавтами та іншими членами екіпажу є унікальним досвідом. ARISS хотів би скористатися можливістю, щоб залучити найбільшу кількість людей, особливо молоді, технології і міжнародних космічних програм через радіоаматорів.

 

Антени МКС

Для всіх тих, хто самостійно монтував антени, буде очевидно, що в просторі існують обмеження, які важко прогнозувати на Землі. Наприклад, неможливо жодним чином зробити отвір в стінці МКС, щоб провести коаксіальний кабель перед герметизацією силіконовим герметиком. Тут все повинно бути забезпечено герметичними проходами, які не дозволять дорогоцінному кисню вийти за межі борту.

 

З цією метою, ЄКА створила герметичний роз'єм з 8 коаксіальних переходів. Для відеоканалу, який працює на частоті 2,4 ГГц, вибір припав на патч-антени:

Які частоти?

На сайті ARISS ви знайдете докладну інформацію про частоти, які використовуються. Слід зазначити, що в зв'язку з швидким рухом МКС по орбіті, частотам притаманний ефект Доплера, що зміщує частоту в одному напрямку, коли МКС наближаються та в іншому напрямку, коли вона віддаляється. Це те ж саме явище, яке відбувається на Землі, коли змінюється тон сирени карети швидкої допомоги при наближенні і віддаленні від вас. Існують програми, наприклад Gpredict, що надають інформацію, необхідну для налаштування обладнання, що забезпечує зв'язок. Программа може автоматично безпосередньо управляти частотою приймача.

Направлені антени

Знаючи, де знаходиться МКС одна річ, потрібно  зорієнтувати антени у напрямку МКС. Сеанс зв'язку з МКС триває в кращому випадку десять хвилин і ви повинні віслідувати траєкторію МКС вручну, або за допомогою автоматизованої системи. Програма Gpredict це дозволяєі може взаємодіяти з різними моделями антенних роторів, щоб тримати антени у напрямку на МКС.

Крім того, можна зробити свою власну систему наведення. Існують різні системи такі, як на основі Arduino і датчиків, що використовуються школярами.

При ручному наведенні на екрані планшет або смартфона отрімаєте дані про положення МКС в небі. Для тестування можна використати орбіти, коли МКС проходить по суті вертикально над антенами і спрямувати антени жорстко без змін - час прийому буде скорочено, але необхідні перевірки можна встигнути зробити.

Крім того, напрямок антени на МКС можна втановлювати по даних з монітору, що змонтований просто на антені як на фото:

Аматорське телебачення МКС

Європейське космічне агентстве (ЄКА) розробило і виготовило DATV передавач S діапазону (2-4 ГГц). Цей передавач, на прізвисько "Ham Відео", встановлено на борту Європейської лабораторії Колумб і генерує "порожні" кадри. Він також використовується для встановлення контактів, коли станція здатна отримувати зображення і екіпаж має достатньо часу, щоб приймати участь у контактах.

HAM Video DATV передавач встановлений в модулі Columbus має наступні характеристики:

    Частота Downlink 2395 МГц / права кругова поляризація
    DVB-S (QPSK)
    Швидкість передачі даних: 2.0 Мс/с
    FEC (пряме виправлення помилок): ½
    SIF (Джерело вхідного сигналу Формат): 720x480px
    Випромінювана потужність: близько 10 Вт ЕІRP

HAM Video працює з професійною відеокамерою Canon XF-305, що встановлена НАСА для наземної лінії зв'язку. На даний момент немає жодного проекту DATV приймача.

11 лютого 2016 о 18:11 UTC мав місце радіоконтакт ARISS  з школою для дівчаток з Rickmansworth, Великобританія. Зв'язок зі школою встановив Тім Піка, KG5BVI в рамках місії Principia. Це була історична подія, оскільки радіозв'язок був встановений по відео! Саме Tim Піке активував передавач HAM Video на борту Columbus.

Декодування сигналів DATV  (Digital Amateur TV)

Існує кілька методів для декодування зображень, що відправляються нз МКС, але, звичайно, що нас цікавлять дешеві рішення, наприклад на Raspberry Pi.:

hamtv

На схемі вище , ми бачимо різні компоненти, які беруть участь в цьому прийомі:

DATV сигнал, що несе зображення з МКС. Сигнал надходить до параболи, яка концентрує хвилі на антені, підключеної до LNB (Low Noise Block - конвертер низького рівня шуму ), відповідального за зменшення частоти сигналу (перенос спектру на менші частоти), щоб використовувати частоти, з якими може працювати RTL-USB Dongle SDR. LNB має ту ж функцію, що і ті, що використовуються для прийому супутникового телебачення (праворуч), але працює на іншій частоті. . Програмне забезпечення, встановлене в Raspberry Pi (Soft DVB Config на схемі) відповідає за перетворення сигналів в відеопотоків MPEG. Саме цей потік, який буде відображатися.

DATV rtl 1696

Як для перевірки змоделювати відеопотік з МКС Йдеться про те, що МКС не постійно передає відео і не від вас залежить коли вона це робить. Тобто вона не завжди передає сигнали DATV, а це значно скорочує можливості для тестування приймальних пристроїв. F5OEO Еваріст, пристрасний любитель DATV, розробив симулятор DATV сигналу на Raspberry Pi. Программа названа RPIDATV доступна на Github і він відтворює відеопотік, що передається з МКС і полегшує регулювання системи.

hamtv iss simulator

rpidatvgui

Відео

Сеанс студентського радіоаматорського з'вязку з МКС

ARISS HAMTV demo at Monteux Radioamateur hamfest with Raspberry PI

Відео Тіма Піка з аматорською радіоапаратурою на МКС

Login to post comments

Популярне

Повiдомлення на форумi

  • Супутники • Re: Разное о SAT
    Запущен и уже 56 часов на орбите радиолюбительский спутник FOX1B (RadFxSat).
    Частота RX - 145.960 MHz, частота ТХ - 435.250 MHz, CTCSS - 67.0 Hz. FM репитер - U/V будет активирован в ближайшее время. Внести в Орбитрон и отслеживать его орбиту можно уже...
  • Супутники • Re: Разное о SAT
    UY5UZ писав:
    почему-то CAS-4B слышен в 2-раза громче, чем CAS-4A, работают то только неделю, а уже это заметно.

    А сейчас на CAS-4A уже пару дней вообще никого... тишина - наверное "бобик сдох". Интересно сколько протянет...
  • Супутники • Re: Разное о SAT

    Чего-то народ не активничает SSB/CW на новых спутниках...
  • Супутники • 3D sat c МКС.
    В августе планируется запуск с МКС в ручном режиме спутника размером с переносной радиоприемник. Напечатанный на 3D принтере спутник Томск-ТПУ 120 собираются запустить с МКС 17.08.2017. Спутник уже находится на борту МКС, сегодня должны быть проверены системы спутника, зарядка батареи будет...
  • Супутники • Re: PolyITAN-2
    POLYITAN-2-SAU
    1 42732U 98067MM 17148.48508267 .00020462 00000-0 30805-3 0 9992
    2 42732 51.6385 136.5157 0007231 178.2714 181.8303 15.54768613 278

    Статистика: Додано UY0LL — 29

    ...