Команда энтузиастов успешно установила связь с космическим аппартом ISEE-3 после 15-летней заморозки

12 августа 1978 г NASA запустило космический аппарат ISEE-3 (International Sun/Earth Explorer 3 (ISEE-3) - Международный исследователь Солнца и Земли. Аппарат  находился на гало-орбите в точке Лагранжа L1. ( т.е был неподвижен относительно Солнца и Земли) и изучал излучение солнечного ветра. ISEE-3 был первым космическим кораблем пролетевшим через хвост кометы Галлея на расстоянии 7800 км от ядра, за что и получил почетное наименование -  Международный исследователь комет (ICE).  Первую миссию аппарат успешно завершил в 1981 году, а в 1997-м была закончена вся научная программа. С тех пор зонд не выходил на связь с наземными станциями. Былые заслуги не спасли его, в 1999 году NASA  потеряло интерес к кораблю, который к тому времени двигался по гелиоцентрической орбите. ISEE-3 стал "космическим летучем голландцем".

 

Энтузиасты воспользовались таким стечением обстоятельств и организовали группу, в которую вошли учёные, программисты и инженеры, заинтересовавшиеся идеей восстановления контроля над космическим аппаратом. Группой был запущен проект ISEE-3 Reboot Project, целью которого была установка связи с ISEE-3, запуск его двигателей, коррекция орбиты и продолжение проведения научных исследований при помощи остающихся работоспособными приборов. В результате кампании по организации совместного финансирования удалось собрать 159 тысяч долларов, необходимых для аренды оборудования в обсерватории и подготовки передатчика.

Для воссоздания утраченного коммуникационного оборудования, исследователи при помощи пакета GNU Radio построили его виртуальную модель, реализовали протокол связи и воспользовались типовым универсальным приёмопередатчиком. GNU Radio представляет собой набор программ и библиотек, которые позволяют создавать произвольные радиосистемы, схемы модуляции и формат принимаемых и отправляемых сигналов в которых задаются программно, а для захвата и генерации сигналов применяются простейшие аппаратные устройства. В состав также входит коллекция фильтров, канальных кодеков, модулей синхронизации, демодуляторов, эквалайзеров, голосовых кодеков, декодеров и других элементов, необходимых для создания радиосистем. В комбинации с универсальными программируемыми приёмопередатчиками, такими как HackRF, не привязанными к полосе частот и типу модуляции сигнала, платформа может быть использована для создания произвольных радиоустройств, в том числе базовых станций для сетей GSM, устройств для дистанционного чтения RFID-меток (электронные удостоверения и пропуски, смарт-карты), GPS-ресиверов, WiFi, приемников и передатчиков FM-радио, TV-декодеров, пассивных радаров, спектральных анализаторов и т.п. 

 Собранные данные были переданы в общественное достояние. На сайте проекта выложены интересные сведения о том, каким образом происходила многомесячная операция по установке связи. Идея пришла в голову двум инженерам компании Skycorp, когда они обедали в «Макдональдсе». Они поняли, что можно реализовать проект, если достать оригинальную документацию на ISEE-3. Как ни странно, та сохранилась в архивах NASA в стопках пожелтевшей от времени бумаги. Их отсканировали и начали разбираться.

Одновременно инженеры общались на форумах с другими энтузиастами и получили от них помощь. В числе помощников нашлись бывшие сотрудники NASA, операторы любительских радиостанций в разных странах мира. К маю удалось договориться с администрацией обсерватории Аресибо, чтобы использовать их 304-метровую тарелку для трансляции сигнала. Пришлось сконструировать передатчик своей конструкции.

Для выполнения этой задачи был собран вот такой Setup:

  1. SDR USRP N200, производства фирмы Ettus Research.
  2. Программное обеспечение GNU Radio.
  3. Зеркало радиотелескопа Аресибо в Пуэрто-Рико (диаметр зеркала - 304,8 м. глубина зеркала - 50,9 м.) в качестве антенны
  4. 400-от ваттный усилитель мощности (PA) S-диапазона.

Команда управления космическому скитальцу передавались на частоте 2,05 ГГц. Длинна посылки 60 бит. "Биты" частотно-манипулировали частотой 8,25 кГц,  со сдвигом 750 Гц. Такая вот не сложная FSK-модуляция использовалась. Правда нужно было еще как то передать сигнал синхронизации, поэтому сформированный FSK сигнал, пришлось промодулировать   по амплитуде синхроимпульсами.

Участники этого проекта опубликовали инструкции (и готовы выслать исходный код), чтобы любой желающий мог повторить эксперимент и послать команды зонду. Если, конечно, у вас есть достаточно большая спутниковая тарелка.

В итоге получился FSK/AM модулированный сигнал, с размером команды 60 бит.

FSK/AM модулированный сигнал

Формирование FSK/AM сигнала происходит программно, с помощью библиотеки GNU Radio на частоте 8,25 ГГц. На сайте, одного из участников проекта - John Malsbury, размещен скрин GRC-файла формирователя сигнала. Кроме этого John обещает по запросу выслать сам GRC файл.


После двух недель неудачных попыток 29 мая 2014 года, с помощью огромного радиотелескопа обсерватории Аресибо, удалось наладить связь с ISEE-3 на скорости 512 бит в секунду. Команда проекта теперь смогла получать данные телеметрии с аппарата. Если все системы будут работать нормально, в середине июня представлялась уникальная возможность, включив ненадолго двигатели аппарата (в его баках ещё должно быть немного топлива), воспользоваться гравитационным полем Луны для изменения орбиты спутника и последующего продолжения работы с ним. Для этого нужно провести диагностику и загрузить новую программу полёта. Если это сделать не удастся, ISEE-3 будет потерян уже навсегда.

 9 августа 2014 года аппарат прошёл на минимальном расстоянии возле Земли. Исследователи обнаружили, что практически все оборудование ISEE-3 находится в работоспособном состоянии, двигатели функционируют, и в баках есть запас горючего. Несмотря на это, энтузиастам не удалось запустить основной двигатель ISEE-3 — из-за недостатка азота не получилось подать топливо под необходимым давлением. Аппарат лишь смог 10 августа пролететь на расстоянии 16 500 километров от поверхности Луны, после чего отправился в глубокий космос. Предполагается, что в следующий раз зонд приблизится к Земле через 17 лет.

gnu

Трансивер для связи с ISEE-3, установленный над 305-метровым отражателем радиотелескопа.

 

Повiдомлення на форумi

  • Супутники • Re: Радиолюбительские высотные воздушные шары
    Состоялся выпуск второго нашего радиозонда (USR - 2). Проработал он до высоты 8500 метров. Данные, которые получены с него, практически совпали с данными, которые передавал метеозонд - "наша" температура была теплее на 1,5 градуса, давление - на 2 мБар (эта погрешность наблюдалась уже...
  • Супутники • Re: Радиолюбительские высотные воздушные шары
    Добрый вечер. В ночь с четверга на пятницу (с 26 на 27 апреля), в 2.30 по Киеву, предварительно планируем выпуск второго нашего зонда. На этот раз выбрали диапазон 70 см (частота 438,4325 МГц). Выходная мощность - 150 mW. Для приёма информации лучше использовать (по опыту) SDR - приёмник. И...
  • Супутники • Re: Разное о SAT


    Катарский геостационарный спутник Es'hail-2 готовится к запуску в 2018 году. Дата...
  • Супутники • Re: Радиолюбительские высотные воздушные шары
    Проблем нет, так как являюсь преподавателем по этому делу).
    В Украине 7 аэрологических станций (которые выпускаю метеозонды, мы их называем радиозонды): Харьков, Киев, Кривой Рог, Одесса, Черновцы, Львов и Шепетовка. В Киеве и Харькове для слежения за зондами стоят радиолокаторы (несущая...
  • Супутники • Re: Радиолюбительские высотные воздушные шары
    UR3LDO

    Это 100%, так как мы выпустили их (метеозондов) не один десяток.

    А вот нельзя ли подробней рассказать про обычные метеозонды? на каких частотах они работают, как часто запускают, откуда? как бы их послушать или...