Iniţiere în lucrul cu sateliţii de amator
de John Heath, G7HIA
Acest articol a fost publicat în martie 2007 în RadCom, revista radioamatorilor britanici şi a fost preluat recent pe saitul AMSAT-UK. Mulţumesc d-lui Giles Read G1MFG, editor tehnic al RadCom pentru amabila permisiune de a-l publica în traducere românească.
DE CE SATELIŢI?
Conform vechilor reguli, ca posesor al unei autorizaţii de clasa B nu aveam nici un fel de acces la benzile de unde scurte. Sateliţii constituiau pentru mine o provocare tehnică, dar şi posibilitatea de a lucra DX-uri frumoase pe benzile de 2 metri şi 70 de cm. Prima mea legătură transatlantică a fost realizată prin acum defunctul RS-10, folosind o mică antenă Yagi pentru uplink şi un dipol sloper pentru a recepţiona semnalul downlink în banda de 10 metri. Am avut nevoie de mai multe luni pentru a obţine această primă legătură transatlantică, pentru că mai întâi a trebuit să-mi îmbunătăţesc abilităţile de operare şi să-mi ameliorez sistemul de recepţie. Pentru a micşora zgomotul cules din interiorul locuinţei antena era montată în fundul grădinii, iar un preamplificator RF autoconstruit compensa pierderile pe cablu şi amplifica semnalul. Transmiterea şi recepţionarea de semnale în şi din spaţiu şi realizarea acelei legături prin intermediul unui satelit pe orbită mi-a oferit un puternic sentiment de satisfacţie. Şi acum mă cuprinde emoţia când reuşesc o comunicare printr-un vehicul spaţial.
Comunitatea celor pasionaţi de sateliţi este destul de redusă, comparativ cu numărul utilizatorilor undelor scurte. Atunci când devii un utilizator frecvent pe un anumit satelit îţi faci repede prieteni prin eter, ceea ce face operarea deosebit de plăcută. Unii veterani îmi spun că în prezent atmosfera pe sateliţi este asemănătoare cu aceea din undele scurte de acum mulţi ani.
Dacă eşti nou venit pe sateliţi vei avea probabil impresia că treaba e foarte complicată, că trebuie să ai o diplomă de inginer şi că aparatura costă o mică avere. E adevărat fără îndoială că te aventurezi pe un teritoriu necunoscut şi că atunci când procedurile sunt explicate pe o pagină tipărită ele par mai dificile decât sunt în realitate. Ţine minte că sateliţii sunt asemănători repetorilor tereştri, cu patru deosebiri fundamentale:
· Ei se află în permanentă mişcare, aşa că trebuie să ştim încotro să ne îndreptăm antenele;
· Inputul şi outputul vor fi în două benzi diferite;
· Semnalele lor prezintă întotdeauna o alunecare rapidă în frecvenţă (drift) - efectul Doppler;
· Comunicaţiile sunt în duplex total - trebuie să fii în stare să-ţi auzi propria transmisiune revenind de pe satelit.
Din punct de vedere tehnic, dar totuşi de o mare importanţă în momentul începutului, sunt următoarele:
· Ascultă câteva treceri de satelit, pentru a-ţi face o idee despre ce se întâmplă şi pentru a-ţi verifica funcţionarea corectă a părţii de recepţie;
· Atunci când încerci să realizezi prima ta legătură fii răbdător, s-ar putea să fie necesare numeroase treceri înainte de a pune toate lucrurile cap la cap. Dar din momentul în care ai reuşit e ca mersul pe bicicletă.
GRUPURI DE SATELIŢI
Există trei grupuri de sateliţi de bază, definiţi prin traiectoriile lor orbitale.
Sateliţi LEO - (low earth orbit) cu orbită terestră joasă, la o înălţime tipică de 1000 km., plasaţi pe o orbită aproape circulară care trece peste poli;
Sateliţi HEO - (high elliptical orbit) cu orbită înaltă eliptică, plasaţi la o înălţime tipică de câteva sute de kilometri în punctul cel mai apropiat de Terra şi la 40000 de km. sau mai sus în punctul cel mai îndepărtat. Orbita descrie o elipsă.
Sateliţi GEO - geostaţionari sau, mai precis exprimat, geosincroni, plasaţi la o înălţime tipică de 37000 km., în sincronism cu rotaţia Pământului, şi de aceea apărând ca fiind staţionare.
Mulţi dintre sateliţii noştri de amator sunt LEO şi de regulă ei au nevoie de circa 100 de minute pentru a parcurge o orbită completă. Staţia spaţială internaţională este un caz special, ea este un super-LEO, fiind situată la o înălţime de doar 300 de km. şi având o perioadă orbitală de 91 de minute. Fără un ajutor din partea motoarelor navei de alimentare SSI ar cădea înapoi pe Pământ.
CE FAC ACEŞTI SATELIŢI?
Trebuie să reţinem că există diferite tipuri de sateliţi:
Sateliţi de radioamator prin care se lucrează în CW, SSTV, fonie, packet, PSK31, APRS şi FM - pentru fonie numai prin sateliţii cu un canal unic.
Staţia spaţială internaţională prin care se lucrează în fonie (cu membrii de echipaj), packet şi APRS (în curând şi SSTV) (s-au şi trimis imagini prin SSTV - nota mea, YO4PX).
Cube Sats prin care se transmit date telemetrice şi ştiinţifice, posibil dotate şi cu un transponder de fonie pe viitorii sateliţi.
Suit Sat - un costum spaţial, echipat cu aparatură radio, prin care se poate transmite SSTV, telemetrie, mesaje preînregistrate şi posibil şi un transponder. SuitSat 2 va fi lansat probabil mai târziu în cursul acestui an. Majoritatea sateliţilor de radioamator au emiţătoare-baliză şi cei mai mulţi dintre ei transmit telemetrie. Cube Sats transmit şi ei date telemetrice ale vehiculului spaţial, precum şi date ştiinţifice.
COMUNICAREA PRIN INTERMEDIUL SATELIŢILOR
Principalele benzi folosite sunt 2 metri şi 70 de cm. Sateliţii FM sunt în general utilizabili pentru fonie şi/sau packet. Sateliţii de SSB pot fi folosiţi pentru CW, fonie, SSTV şi PSK31. Noile generaţii de sateliţi pot opera în diferite moduri şi pe diferite benzi, fiind controlaţi de staţia terestră. Cei mai mulţi sateliţi au un emiţător-baliză care transmite ID-ul satelitului şi, în general, date despre starea satelitului şi a sistemelor aflate la bordul său. Aceste date se numesc "telemetrice", iar recepţionarea şi studierea lor poate fi deosebit de interesantă.
CE FEL DE APARATURĂ E NECESARĂ?
Fie că doreşti să operezi în amplasament portabil cu un transiver mobil (handy), sau de la o staţie de bază, este esenţial să ai capabilitate de duplex total. Aceasta îţi permite să-ţi auzi propriul semnal revenit de pe satelit în timp ce transmiţi. O astfel de facilitate nu este disponibilă pe toate aparatele dual-band. Cu un transiver FM poţi opera prin mai mulţi satelţi, cum ar fi AO-51, SO-50, AO-27. Cu un transiver multimod se poate lucra şi prin sateliţii de SSB AO-7, FO-29, VO-52. Mai multe transivere moderne au reale capabilităţi dual-band în benzile de 2 metri şi 70 de cm. Dacă plănuieşti să lucrezi din portabil folosind un handy dual-band, posibilităţile tale vor fi limitate, dat fiind că nu toate transiverele mobile oferă posibilitatea lucrului în duplex. Transiverul Kenwood TH-D7 cu TNC incorporat are duplex total şi este foarte util pentru sateliţii de fonie, packet şi APRS. Andy Thomas G0SFJ a organizat mai multe mini-DXpediţii cu un astfel de Kenwood şi a obţinut rezultate bune. Fireşte că duplex total se poate obţine şi folosind două transivere, unul pentru emisie şi celălalt pentru recepţie. Aceasta ar putea fi o opţiune economicoasă şi ar evita complicaţia de a învăţa manevrarea unui aparat multimod, echipat cu toate facilităţile posibile. Un bun aparat de recepţie pentru 70 de cm. şi un transiver de ocazie pentru 2 metri îţi vor da posibilitatea de a porni la drum şi de a acumula o experienţă valoroasă, înainte de a cumpăra un radio înzestrat cu toţi fluiericii şi clopoţeii disponibili la ora actuală. Această soluţie este valabilă mai ales pentru sateliţii FM atunci când se lucrează din portabil. Emiţătorul pe 2 metri poate fi fixat pe frecvenţa de uplink, care rămâne neschimbată în cursul trecerii. Cu 5 waţi şi un mic Yagi sau un mic quad ţinuţi în mână se pot accesa cu uşurinţă sateliţii. Uitaţi-vă la mica publicitate de pe RadCom, staţii mobile de FM în 2 metri de stil vechi pot fi cumpărate la preţul de circa 80 de lire sterline.
SUGESTII DE OPERARE CU SATELIŢII FM
AO-51 are mai multe moduri de operare, aşa că trebuie să ştii care este transponderul în funcţiune. Verifică programul de operare pe saitul AMSAT-NA. AO-50 are nevoie de ton CTSS de 67.0 Hz în transmisiunea ta pentru ca satelitul să fie accesat. Una dintre cele mai folositoare pentru a te antrena în a opera şi a te menţine pe frecvenţă. O şmecherie utilă este aceea de a trece emiţătorul şi receptorul pe CW şi de a transmite câteva puncte, în loc de a fluiera. Pe transiverul meu FT-847 am o pedală legată la intrarea destinată cheii de manipulare frecvente cauze ale frustrărilor începătorilor este utilizarea greşită a squelch-ului. Ţine-l complet deschis, semnalulul satelitului poate să nu fie suficient de puternic ca să ţi-l deschidă. Foloseşte o cască de ureche sau căşti normale, pentru a se evita crearea unui ecou. Aceasta face şi operarea mai uşoară. Utilizează un aparat de înregistrat sau o oarecare evidenţă a legăturilor. Pe sateliţii FM cu un unic canal, de obicei foarte solicitat, fă una sau două legături scurte, apoi lasă canalul liber pentru a fi folosit şi de alţii. Fiind vorba de o fereastră de operare disponibilă de doar 10-15 minute este un gest antisocial să monopolizezi satelitul. În timpul sfârşiturilor de săptămână prin sateliţi se vehiculează mult trafic. Când începi lucrul alege trecerile de satelit în care Europa continentală nu este cuprinsă în "amprentă" (sugestie valabilă pentru Marea Britanie - nota trad.). Am avut câteva legături plăcute cu GM şi LA în aceste condiţii mai liniştite. Încearcă să lucrezi cu satelitul noaptea târziu sau ziua în cursul săptămânii.
SUGESTII DE OPERARE CU SATELIŢII SSB
Sateliţii AO-7, FO-29 şi VO-52 folosesc cu toţii SSB şi au o bandă de trecere de mai mulţi kilohertzi. Prin convenţie, treimea inferioară a benzii este folosită pentru telegrafie şi modurile digitale, lăsându-se restul pentru fonie şi alte moduri analogice. În privinţa frecvenţelor pentru VO-52, banda de uplink este 435.220 - 435.280 MHz, iar banda corespunzătoare de downlink este 145.930 - 145.870 MHz (vezi tabelul 1). Tot prin convenţie pe sateliţii SSB recepţia se face pe USB şi emisia pe LSB.
TABELUL 1: Frecvenţe de uplink şi downlink pentru VO-52
Baliza 1 145.936MHz purtătoare
Rx (MHz) USB Tx (MHz) LSB
===========================
145.930 435.220
145.928 435.222
145.926 435.224
145.924 435.226
145.922 435.228
145.920 435.230
145.918 435.232
145.916 435.234
145.914 435.236
145.912 435.238
145.910 435.240
145.908 435.242
145.906 435.244
145.904 435.246
145.902 435.248
145.900 435.250
145.898 435.252
145.896 435.254
145.894 435.256
145.892 435.258
145.890 435.260
145.888 435.262
145.886 435.264
145.884 435.266
145.882 435.268
145.880 435.270
145.878 435.272
145.876 435.274
145.874 435.276
145.872 435.278
145.870 435.280
(La shift Doppler zero)
CE NE FACEM CU EFECTUL DOPPLER?
Efectul Doppler este ilustrat de obicei prin referirea la schimbarea tonalităţii sirenei maşinii de poliţie în timp ce aceasta trece în viteză. Pe măsură ce vehiculul se apropie viteza sa micşorează lungimea de undă a semnalului, astfel că tonalitatea acestuia pare înaltă. Pe măsură ce se îndepărtează, viteza vehiculului descreşte lungimea de undă şi tonalitatea devine coborâtă. Amploarea efectului depinde de viteza vehiculului în raport cu observatorul şi de frecvenţa semnalului. Viteza orbitală a sateliţilor face ca deplasarea Doppler să fie foarte pronunţată, ceea ce creează efectul de alunecare constantă a semnalului (drift). Aceasta afectează atât semnalul pe care îl recepţionăm de la satelit cât şi semnalul pe care îl trimitem spre satelit. În timpul unui contact noi trebuie să ajustăm constant în paşi mici frecvenţele de emisie şi de recepţie, pentru a menţine contactul pe frecvenţă. Cu niţel antrenament acest lucru se poate face cu uşurinţă manual. Cu aparatele care au porturi de calculator CAT controlul se poate face de calculator şi cu programul de urmărire a sateliţilor. Un satelit care orbitează la o înălţime de 1000 de km. se va afla la circa 1000 de km. distanţă atunci când trece deasupra noastră. Pe de altă parte, acelaşi satelit, dacă e lângă orizont, se va afla la o înălţime de circa 4000 de km. Atunci când e atât de departe viteza sa va părea mult mai mică; gândeşte-te la un tren rapid văzut de la distanţă, în comparaţie cu unul care trece pe lângă tine pe peron. Totul e în funcţie de viteză în raport cu observatorul. Foloseşte acest avantaj pentru a te antrena pe treceri cu elevaţie joasă, în care deplasarea Doppler e mai redusă.
Dat fiind că pe sateliţii SSB e mai mult spaţiu disponibil este posibil să găseşti o frecvenţă liniştită lângă extremitatea superioară a benzii şi încearcă transmisiuni de încercare. Nu uita să-ţi pui căştile, vei evita astfel crearea unui ecou. Fluieră (indicativul tău) şi spune "test, test", este perfect acceptabil şi se poate înscrie în log ca o emisiune de test. Este o metodă foarte folositoare pentru a te antrena în a opera şi a te menţine pe frecvenţă. O şmecherie utilă este aceea de a trece emiţătorul şi receptorul pe CW şi de a transmite câteva puncte, în loc de a fluiera. Pe transiverul meu FT-847 am o pedală legată la intrarea destinată cheii de manipulare. O scurtă apăsare pe pedală îmi produce un plăcut sunet telegrafic cu ajutorul căruia mă acordez. Comută pe SSB, apoi dă-ţi indicativul pentru o ajustare finală.
Tabelul 1 este util în lucrul cu sateliţii, se poate vedea rapid că atunci când ascultăm pe 145,900 MHz trebuie să transmitem în jur de 435,250 MHz. Spun "în jur de" pentru că tabelul este valabil pentru shift Doppler zero. Câteva apeluri de test şi mici ajustări ale frecvenţei te pot îndruma rapid pe frecvenţă. Întocmeşte un tabel pentru toţi sateliţii pe care vrei să lucrezi. Operatorii pe sateliţi sunt foarte toleranţi, ei îi primesc cu braţele deschise pe noii-veniţi şi nu fac caz de câteva greşeli, noi cu toţii am fost începători la un moment dat. Poţi evita unele dintre greşeli dând curs sugestiilor de faţă. Te rog, nu fluiera în disperare în timp ce patinezi cu frecvenţa în sus şi în jos în banda de trecere, încercând să auzi ceva. Este un gest deosebit de antisocial şi nu faci decât să-i interferezi pe cei aflaţi în legătură. Foloseşte tabelul, alege-ţi treceri cu elevaţie joasă ca antrenament şi încearcă să lucrezi în perioade ale zilei şi săptămânii mai puţin aglomerate.
Pentru sateliţii FM SO-50 şi AO-51 corecţia Doppler este mult mai simplă. Dat fiind că semnalul este în FM, banda de trecere a receptorului de la bord este suficient de largă pentru a compensa alunecarea Doppler (drift), iar frecvenţa poate fi fixată pe frecvenţa nominală a satelitului, şi nu trebuie ajustată pentru driftul Doppler. Pentru frecvenţa de recepţie ai putea programa câteva memorii la distanţă de câte 5 kHz. Având în vedere că satelitul vine deasupra orizontului, el va fi mai înalt în frecvenţă, aşa că paşii ar putea arăta astfel:
+10 kHz, +5 kHz, frecvenţă nominală
-5 kHz, -10 kHz, satelit în afara zonei de cuprindere
În timpul operării este simplu să sari din memorie în memorie în cursul trecerii, pentru a menţine un semnal bun la recepţie.
