Amateurfunk über Satelliten - DD1US

Agenda• Geschichte & Überblick (Sounds from Space)• Satellitenbahnen (GEO, MEO, HEO, LEO)• Frequenzbereiche und Betriebsarten• Aktive Amateurfunksatelliten und deren Hörbarkeit• Berechnung der Bahnen von Amateurfunksatelliten• Equipment• Funkbetrieb mit der ISS• Zukunft

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Historie• Der erste Satellit war Sputnik1 und wurde am 4. Oktober 1957 vonder UdSSR ins All geschickt.• Der erste Amateurfunksatellit war OSCAR-1 (Orbiting SatelliteCarrying Amateur Radio) und wurde von einer Gruppe vonFunkamateuren in Kalifornien / USA gebaut und am 12. Dezember1961 gestartet.• Die Raumstation MIR wurde 1986 gestartet und wurde 2010kontrolliert zum Absturz gebracht. Von dort aus gab es zahlreicheAmateurfunkaktivitäten.• Der Bau der Internationalen Raumstation ISS wurde 1998 begonnenund sie ist bis heute in Betrieb. Von der ISS wurden diverseAmateurfunkaktivitäten durchgeführt, insbesondere vieleSchulkontakte und auch in Zukunft sind neue Modi wie ATV geplant.Quelle: http://www.dd1us.de

Sounds from Space• Auf meiner Homepage www.dd1us.de finden Sie eineSektion „Sounds from Space“, die mehr als 1000Tondokumente von Satellitensignalen enthält.Darunter sind auch viele Aufzeichnungen vonAmateurfunksatelliten und Raumstationen.• Viele der Informationen aus dieser Präsentation finden Siedort.• Sie finden dort auch eine ausführliche Linkliste zu denThemen Astronomie, Amateurfunk und Satellitenfunk.• Ich freue mich stets über Rückmeldungen undVerbesserungsvorschläge.

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SatellitenbahnenQuelle: The Van Allen Belt and typical satellite orbits – The Aerospace Corporation

SatellitenbahnenAbhängig von ihrer Flughöhe werden Satelliten in verschiedene Typen aufgeteilt:GEO (Geostationary Orbit):Geostationäre Satelliten mit einer Flughöhe von 35790 km. Die Umlaufzeit beträgtgenau einen Tag. In Bezug auf die Erdoberfläche sind diese Satelliten ortsfest.Beispiele: Astra, Eutelsat, Inmarsat, MeteosatMEO (Medium Earth Orbit):Satelliten mit einer Flughöhe von 6000-36000 km und einer Umlaufdauer von 4–24 Stunden. Beispiele: GPS, GLONASS, GalileoHEO (Highly Elliptical Orbit):Satelliten bewegen sich auf elliptischen Bahnen mit großer Exzentrizität, das heißtgroßem Verhältnis von Perigäum (erdnächstem Punkt) und Apogäum(erdfernstem Punkt). Beispiele: AO10, AO13, AO40LEO (Low Earth Orbit):Satelliten mit einer Flughöhe von 200–1500 km und einer Umlaufdauer von 1,5–2Stunden. Beispiele: AO-7, AO-51, ISS, Wettersatelliten NOAA, IridiumQuelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Satellitenorbit

SatellitenbahnenQuelle: The Van Allen Belt and typical satellite orbits – The Aerospace Corporation

Satellitenbahnen – Astra (GEO)Grosser Sichtbarkeitsbereich von Astra-1D in einem GEO (Geostationary Orbit)

Satellitenbahnen – AO10 (HEO)Grosser Sichtbarkeitsbereich von AO-10 in einem HEO (Highly Elliptical Orbit) im Apogäum

Satellitenbahnen – AO40 (HEO)• Auch AO-40 hatte einen HEO(Highly Elliptical Orbit).• Über AO-40 konnte man oft stundenlangweltweit funken. In der Nähe des Apogäumsstand er fast bewegungslos am Himmel(man musste lange Zeit keine Antennenachführen).• Er ist aber leider seit 2004 verstummt.

Satellitenbahnen – AO7 (LEO)Begrenzter Sichtbarkeitsbereich von AO-7 in einem LEO (Low Earth Orbit)

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Frequenzbereiche• Ursprünglich wurden auch die oberen Kurzwellenbereich z.B. 10mals Downlink verwendet. Nur AO-7 sendet dort weiterhin.• AO-10 und AO-40 verwendeten auch das 23cm und 13cm Band.• Die heutigen Satelliten verwenden aber fast alle Frequenzen im2m und 70cm Band.• Ein Transponder im Modus VU empfängt im 2m Band und sendetim 70cm Band.

Betriebsarten• Früher gab es viele Satelliten mit Lineartranspondern. Es wurde ein Bereich(ca. 100-200kHz) auf einem Band (z.B. 2m) empfangen und auf einem anderenBand (z.B. 70cm) wieder ausgesendet.• Derzeit ist nur noch AO-7 verfügbar der einen solchen Lineartransponder besitzt.• Damit sind viele Schmalbandverbindungen (in CW, SSB, SSTV) parallelmöglich.• Wichtig ist, dass die Bodenstationen ihre Sendeleistung kontrollieren um denTransponder nicht zu weit auszusteuern und damit schwächere Stationen imPassband zu benachteiligen.• Neuere Kleinstsatelliten (Cubesats etc) haben oft nur Telemetrieaussendungenoder einfache Umsetzer, die einen einzelnen FM-Kanal umsetzen (ähnlich einesFM-Relais). Die Kompensation der Dopplerverschiebung ist damit einfacher.• Viele der LEO Satelliten besitzen Packet Radio Stationen incl. Mailboxen dieNachrichten weltweit verteilen können. Dies rückt aber zunehmend in denHintergrund. APRS (auf die später eingegangen wird) bleibt aber eine gängigeBetriebsart.

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Welche Satelliten sind aktiv ?Doppelklick auf unterstrichene Satelliten (links) zeigt weitere InfosDoppelklick auf farbige Kästchen zeigt wer den Satelliten wann gehört hatQuelle: http://oscar.dcarr.org/index.php

Welche Satelliten sind aktiv ?Quelle: http://www.amsat.org/amsat-new/satellites/status.php

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Berechnung der SatellitenbahnenEs gibt diverse meist kostenlose Programme für Windows und den MAC aberauch diverse Onlinequellen, mit denen die aktuelle Position der Satelliten bzw.deren Subsatellitenpunkte berechnet und angezeigt werden können.OSCARLOCATOR Erstes eigenes Tracking- InstantTrack für DOS(manueller Rechner) programm für CPM-Rechner

Berechnung der Satellitenbahnenhttp://www.heavens-above.com/

Berechnung der SatellitenbahnenDieses Programm „WinEarth“ zeigt online die aktuelle Position der ISS sowie denAusblick aus der ISS auf die Erde an.http://winearth.terc.edu/appOrbital/issorbital.html

Berechnung der SatellitenbahnenOrbitronvonSebastianStoffhttp://www.stoff.pl/

Berechnung der SatellitenbahnenSatPCvonDK1TBhttp://www.amsat-dl.de

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EquipmentWie gross ist der Aufwand, den man treiben muss ?Bilder der IUZ Sternwarte in Bochum, http://www.amsat-dl.de/Quelle: http://www.amsat-dl.de/

Equipment• Der Aufwand für den Satellitenfunk hängt stark von den beabsichtigenBetriebsmodi und Satelliten ab.• Über die HEO Satelliten wurde SSB genutzt, aber auch SSTV und anderedigitale Betriebsarten. Hier waren Allmode-TRX und Richtantennenvorzugsweise mit zirkularer Polarisation (Kreuzyagi, X-Quad, Helix) nötig.• LEO Satelliten fliegen tief und damit ist die Entfernung bis zur eigenen Stationgeringer. Es reichen oft schon Rundstrahlantennen wie Turnstyle, Eggbeateroder QFH. Besser sind kleine Richtantennen. Dies müssen nicht unbedingt inder Elevation beweglich sein. Es reicht für eine Vielzahl der Überflüge aus,wenn die Antenne fest ca. 25 Grad nach oben geneigt wird und dieAntennenanlage dann nur im Azimut gedreht wird. Linear polarisierte Yagisreichen oft schon aus. Allerdings dauert ein Überflug nur 10-20 Minuten unddaher müssen die Richtantennen recht schnell nachgeführt werden.• Für LEOs wie AO51, der einen FM-Repeater besitzt, reicht auch schon einrecht einfaches Equipment wie ein vollduplexfähiges Handsprechfunkgerät (z.B.FT-530) und eine von Hand nachgeführte Duobandantenne (z.B. Arrow, Elk).

Equipment – Beispiel AO-51• Für erste Versuche eignet sich ein Versuch über AO-51 in FMDownlink 435,300 MhzUplink 145,920 MHz• Auf 70cm ist die Doppler-Verschiebung bereits recht gross, damit ist die RX-QRGbeim Aufgang ca. 435,315 MHz, beim Untergang ca. 435,285 MHz.• Ein Satellitentrackingprogramm zeigt die jeweils aktuelle RX- und TX-QRG an.Eine Diskriminatoranzeige ist sehr hilfreich.• Sehr gut funkioniert eine in der Hand gehaltene Duobandantenne (Arrow, Elk).Quelle: PA1IVO

Equipment – Beispiel AO-13• Für AO-10 und AO-13 habe ich selbst einen Aufbau mit einer 2m X-Quad,70cm X-Quad, 23cm 4-fach Helix und 13cm Helixantenne benutzt. Für alleBänder wurden Empfangsvorverstärker bzw. Konverter benutzt, dieSendeleistung betrug max. 50W.• Damit konnte ich beim „ZRO“-Test, welcher die Güte der Empfangsanlageprüft, den Level 8 erreichen. Ich konnte auf 2m und 70cm CW-Signale, die24dB schwächer als die Satellitenbake waren, korrekt dekodieren.• Es sind also selbst für die HEOs keine grossen Antennenanlagen nötig !

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Funkbetrieb mit/über die ISS

Daten der ISSStart : 1998Länge : 51 mBreite : 109 mHöhe : 20 mGewicht : 376 tApogäum : 360 kmPerigäum : 347 kmInclination : 51,6 GradUmlaufzeit : 91,5 MinutenGeschwindigkeit : 7706 m/s = 27.743 km/h

Frequenzen der ISS

ISS Hörbarkeit & BetriebDie Station ist nicht immer aktiv. Prüfen Sie hier:http://oscar.dcarr.org/index.phpAktuelle Informationen sind erhältlich bei der AMSAT, bei derARISS, der NASA und dem ISS-FanClub.

APRS über Satelliten• Das Automatic Packet Reporting System (APRS)ist eine spezielle Form von Packet Radio (1200 Baud)im Amateurfunk.• Aufgrund der einfachen und preiswerten Technik(TNC, Steckermodem oder Soundkarte) bestehtauch für Anfänger ein einfacher Einstieg in diesefaszinierende Kommunikation.

APRS über SatellitenQuelle: Udo DJ5UO

APRS über SatellitenQuelle: http://www.findu.com/cgi-bin/pcsat.cgi

Schulkontakte mit der ISS

Schulkontakte mit der ISS

Viele Kontakte die ich mit derMIR und ISS hatte sind in derSounds from Space Sammungunter www.dd1us.de abgelegt

Kontakte mit der ISSIch hatte in 2010 mehrere Kontaktemit Doug Wheelock NA1SS währender in der ISS arbeitete. Am 11.6.2011konnte ihn dann im Technik Museumin Speyer persönlich kennen lernen.

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Wie geht es weiter ?• Derzeit werden international recht viele kleine Satelliten(Cubesats) in LEO gebracht. Hier gibt es vieleStartmöglichkeiten, denn solche Satelliten sind klein und alssekundäre Nutzlast leicht mitzunehmen.• Gerade auch Länder wie China oder Indien nutzen dies umKnowhow in der Satellitentechnik aufzubauen.• Es gibt auch kleine Lineartransponder die in einige derCubesats integriert werden sollen.

Wie geht es in DL weiter ?Derzeitiges Hauptproblem ist das Finden einer geeigneten undfinanzierbaren Startmöglichkeit für die grösseren HEO Satelliten.http://www.amsat-dl.de

Bitte unterstützen Sie die AMSAThttp://www.p3e-satellite.org/Vielen Dank !