Il Satellite DO-17
di Maurizio Bertolino, I1-21171
Revisione: Maggio 1997
1) Immagine del Dove. Ben visibili i pannelli con le celle solari, i supporti per l'aggancio dell'ASAP,
le antenne per la banda S e la stilo, in alto, per i 2 metri.
SOMMARIO |
 DATI TECNICI
DESCRIZIONE
LINEA di TELEMETRIA
ESEMPIO REALE di TELEMETRIA
LINEA di STATO
LINEA di STATO LOAD
LINEA di MBLCTL
RICEVITORI
ANTENNE
DEMODULATORI PACKET
PROGRAMMI di DECODIFICA
PROGRAMMI di TRACKING
ELEMENTI KEPLERIANI
ESPERIMENTI con il DOVE
SCHEMA di STAZIONE RICEVENTE
L'AMSAT
RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI
QSL del DOVE
RISORSE su INTERNET
Costruisci il modellino del DOVE
RINGRAZIAMENTI
ACRONIMI ed ABBREVIAZIONI |
| Nome | DOVE-OSCAR-17 detto DOVE (Digital Orbiting Voice Encoder) |
| Numero di Catalogo NASA | 20440 |
| Numero di Catalogo Internazionale | 1990-05E |
| Lanciato il | 22 Gennaio 1990 |
| Orbita | Circolare (Polare) |
| Inclinazione | 98.6 Gradi |
| Altezza | 793 Km.(perigeo) - 804 Km.(apogeo) |
| Durata Orbita | 100.8 Minuti |
| Frequenze Radio | TX1: 145.82516 MHz 1200 bps AFSK (FM) AX.25 o Voce Digitale
TX2: 145.82438 MHz 1200 bps AFSK (FM) AX.25 o Voce Digitale
Banda S: 2401.220 MHz bps BPSK |
2) Esploso del Dove. Si può notare l'alloggiamento per la parte elettronica.
Il Dove è nato grazie alla sponsorizzazione della BRAMSAT(Amsat-Brasiliana, membro della AMSAT-NA), guidata dal Dr. Junior Torres DeCastro (PY2BJO). Il Dr. DeCastro voleva fortemente un satellite che fosse dedicato ai "ragazzi dagli otto ai diciott'anni", pertanto venne progettato un sistema che trasmettesse dallo spazio una voce digitalizzata, con messaggi di pace chiaramente ricevibili anche dai principianti. Per questo progetto denominato LAP1 (Language Arts Project 1) diverse scolaresche da ogni parte del mondo registrarono i messaggi in altrettante lingue affinché venissero memorizzati sul Dove e quindi ritrasmessi a terra. I messaggi non dovevano essere piu' lunghi di 40 parole senza contenuti politici né religiosi. Le lingue inizialmente scelte erano l'Inglese, il Portoghese, lo Spagnolo ed il Russo. Sfortunatamente questo progetto non funzionò ed ancora oggi molti problemi software ne impediscono la realizzazione.
Usando un integrato per la digitalizzazione della voce, il Dove, nel 1992, riuscì a trasmettere per una settimana il messaggio "State ascoltando il Microsat Dove". Ma un guaio al computer di bordo pose termine al primo tentativo vocale di Dove. Durante l'estate del 1994 il satellite ritornò con la frase "Salve, questo e' il Dove dallo spazio". Questo messaggio venne ripetuto per alcuni mesi fino a che fu disattivato dai controllori di terra.
I tecnici stanno ancora cercando di risolvere i vari problemi al software del Dove e noi tutti siamo speranzosi di risentire la sua voce dallo spazio.
Il Dove venne lanciato dalla base di Kourou nella Guyana Francese il 22 Gennaio 1990 , a cura della ESA (Agenzia Spaziale Europea), come carico utile secondario sul razzo francese V35 Ariane 40, nell'ambito del cosiddetto ASAP 1 (Ariane Structure for Auxiliary Payloads), una struttura ad anello contenente i vari satelliti ed attaccato alla base dell'ultimo stadio dell'Ariane. Oltre al DO-17, nello stesso lancio vennero messi in orbita anche il PACSAT (AO-16), il WEBERSAT (WO-18), il LUSAT (LO-19) ed i due satelliti UoSAT 14 e 15 della University of Surrey.
Strutturalmente il Dove è un cubo di circa 25 cm per lato e del peso di soli 10 Kg. Le sei "facce" del cubo sono ricoperte di celle solari (quattro pannelli per ogni faccia) che provvedono l'alimentazione per la sopravvivenza dell'intero sistema elettronico interno (microprocessore V40 con 8 Mbytes di RAM). La parte inferiore, inoltre, alloca i sostegni che lo fissavano alla struttura ad anello dell'ASAP e le quattro antenne per la banda S. L'antenna per i 2 metri è piazzata sulla sommità del cubo, uno stilo di circa 50 cm.
Già sin dagli esordi il Dove patì diverse vicissitudini e durante la fase di sviluppo ed upload del software il trasmettitore dei 2 metri si bloccò in posizione "ON". Dato che il satellite riceve (dal team di controllo a terra) e trasmette sulla stessa frequenza, non era possibile mandare al Dove nessun tipo di comando. Ci volle la forza di una potente stazione EME (Earth-Moon-Earth, Terra-Luna-Terra), per trasmettere un segnale così notevole da "zittire" il trasmettitore e far tornare il Dove in condizioni normali. Prima di questo sfortunato contrattempo il segnale del Dove era così forte da poter essere ricevuto con un normale palmare per i 144 Mhz (vedi la sezione "RICEVITORI").
Anche se Dove non trasmette i suoi messaggi vocali di pace, possiamo comunque ricevere i suoi dati telemetrici che vengono costantemente emessi, dandoci così una chiara immagini delle condizioni "di salute" del satellite stesso. I dati telemetrici, che sono dello stesso formato usato dai "cugini" satelliti PACSAT (AO-16), LUSAT (LO-19) , WEBERSAT (WO-18) e ITAMSAT (IO-16), sono dati fondamentali per capire il funzionamento del satellite, istante per istante, controllando le temperature, le tensioni e le correnti delle batterie, lo stato dei trasmettitori. Solo grazie ad un attento controllo di questi dati è possibile capire le eventuali anomalie e provvedere per tempo al ripristino delle condizioni normali, affinché il satellite rimanga attivo il più possibile.
Per la interpretazione dei dati telemetrici vi rimando al paragrafo "LINEA di TELEMETRIA" oppure al magnifico libro di WA4SXM, i cui estremi li trovate nel paragrafo "RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI".
3) Junior DeCastro (PY2BJO), sullo sfondo, col camice bianco,
sta posizionando il Dove sulla struttura ASAP.
4) CPU del Dove, tre schede, due cavi di interconnesione ed un cavo di prova.
La linea di telemetria viene trasmessa ogni minuto per la durata di alcuni secondi. Inizia con la parola "TLM:" e contiene i dati relativi ai 57 canali che riportano lo stato dei vari componenti del Dove, per un accurato controllo di tutti i suoi elementi. I dati telemetrici sono la parte più affascinante della ricezione dei segnali radio e consentono di seguire in tempo reale la "vita" del satellite. Esistono diversi programmi che possono decodificare tali dati, sia direttamente durante l'acquisizione del segnale, sia prelevandoli da files ASCII opportunamente salvati dopo ogni passaggio, per poter ricostruire la storia della telemetria nei passaggi precedenti.
Per meglio comprendere come questi programmi mettono in chiaro dei valori che, a prima vista, possono sembrare indecifrabili, bisogna avere in mente una regola ben precisa. I canali sono espressi in modo esadecimale da 00 a 38 (in decimale da 0 a 57); la linea di telemetria visualizza i dati in due gruppi, trasmettendo prima i dati relativi ai canali 00 - 20 e successivamente quelli dei canali 21 - 38. Per ogni canale vi è accanto il valore (sempre in esadecimale) riferito all'ultimo controllo telemetrico.
I 57 dati verranno sempre visualizzati nella forma XX:YY dove XX è il numero del canale (00 - 38) ed YY è il valore del relativo canale espresso in esadecimale (00 - FF). Per ogni canale potremo dunque avere un dato telemetrico che va da 0 a 255 (decimale).
Nella tabella di pag. 11 vi sono i parametri utili per calcolare i reali valori telemetrici. Convertite il dato esadecimale per ciascun canale in valore decimale (vedere la Tabella di Conversione a pag. 8) ed applicate la formula che segue:
Valore = (C * X^2) + ( B * X) + A
dove:
X è il valore decimale del singolo canale ricevuto.
A è il Dato A nella Tabella Parametri che segue.
B è il Dato B nella Tabella Parametri che segue.
C è il Dato C nella Tabella Parametri che segue.
^2 significa elevare al quadrato il valore X
Ecco ora un esempio pratico:
immaginiamo che il dato telemetrico trasmesso dal Dove relativo al primo canale (00) sia 58 (esadecimale). Trasformiamo il valore 58 in decimale: separiamo le due cifre 5 e 8. La cifra più a sinistra si moltiplica per 16, quindi si aggiunge la seconda, ovvero 16 * 5 + 8 = 88. Lavorando con valori esadecimali sarà facile incontrare non solo cifre ma anche lettere. Infatti la codifica esadecimale una serie di sedici valori mentre la decimale ne usa solo dieci.
Codifica decimale : 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Codifica esadecimale : 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F
Tabella di conversione esadecimale(ES)/decimale(DE)
ES DE|ES DE|ES DE|ES DE|ES DE|ES DE|ES DE|ES DE
00 0|10 16|20 32|30 48|40 64|50 80|60 96|70 112
01 1|11 17|21 33|31 49|41 65|51 81|61 97|71 113
02 2|12 18|22 34|32 50|42 66|52 82|62 98|72 114
03 3|13 19|23 35|33 51|43 67|53 83|63 99|73 115
04 4|14 20|24 36|34 52|44 68|54 84|64 100|74 116
05 5|15 21|25 37|35 53|45 69|55 85|65 101|75 117
06 6|16 22|26 38|36 54|46 70|56 86|66 102|76 118
07 7|17 23|27 39|37 55|47 71|57 87|67 103|77 119
08 8|18 24|28 40|38 56|48 72|58 88|68 104|78 120
09 9|19 25|29 41|39 57|49 73|59 89|69 105|79 121
0A 10|1A 26|2A 42|3A 58|4A 74|5A 90|6A 106|7A 122
0B 11|1B 27|2B 43|3B 59|4B 75|5B 91|6B 107|7B 123
0C 12|1C 28|2C 44|3C 60|4C 76|5C 92|6C 108|7C 124
0D 13|1D 29|2D 45|3D 61|4D 77|5D 93|6D 109|7D 125
0E 14|1E 30|2E 46|3E 62|4E 78|5E 94|6E 110|7E 126
0F 15|1F 31|2F 47|3F 63|4F 79|5F 95|6F 111|7F 127
ES DE|ES DE|ES DE|ES DE|ES DE|ES DE|ES DE|ES DE
80 128|90 144|A0 160|B0 176|C0 192|D0 208|E0 224|F0 240
81 129|91 145|A1 161|B1 177|C1 193|D1 209|E1 225|F1 241
82 130|92 146|A2 162|B2 178|C2 194|D2 210|E2 226|F2 242
83 131|93 147|A3 163|B3 179|C3 195|D3 211|E3 227|F3 243
84 132|94 148|A4 164|B4 180|C4 196|D4 212|E4 228|F4 244
85 133|95 149|A5 165|B5 181|C5 197|D5 213|E5 229|F5 245
86 134|96 150|A6 166|B6 182|C6 198|D6 214|E6 230|F6 246
87 135|97 151|A7 167|B7 183|C7 199|D7 215|E7 231|F7 247
88 136|98 152|A8 168|B8 184|C8 200|D8 216|E8 232|F8 248
89 137|99 153|A9 169|B9 185|C9 201|D9 217|E9 233|F9 249
8A 138|9A 154|AA 170|BA 186|CA 202|DA 218|EA 234|FA 250
8B 139|9B 155|AB 171|BB 187|CB 203|DB 219|EB 235|FB 251
8C 140|9C 156|AC 172|BC 188|CC 204|DC 220|EC 236|FC 252
8D 141|9D 157|AD 173|BD 189|CD 205|DD 221|ED 237|FD 253
8E 142|9E 158|AE 174|BE 190|CE 206|DE 222|EE 238|FE 254
8F 143|9F 159|AF 175|BF 191|CF 207|DF 223|EF 239|FF 255
Prima abbiamo visto la conversione del valore 58 che diventa 88 in decimale. Proviamo con un altro valore: 2A. Separiamo i due caratteri 2 e A. Il 2 lo moltiplichiamo per 16 ed aggiungiamo la A (che vale 10 nella tabella di conversione appena vista), quindi 2 * 16 + 10 = 42.
Altri esempi sparsi:
3F : 3 * 16 + 15 = 63
49 : 4 * 16 + 9 = 73
A2 : (A vale 10) 10 * 16 + 2 = 162.
Con la codifica esadecimale si possono esprimere valori da 00 ad FF, cioè da 0 a 255, un range dunque di 256 valori.
Torniamo ora ai dati telemetrici trasmessi dal Dove. Eravamo rimasti al valore 58 che dopo la conversione sappiamo essere 88.
Applichiamo adesso la formula Valore = (C * X^2) + (B * X) + A per ottenere il valore del canale.
Essendo il canale 00 quello che ha trasmesso il dato 58, sostituiamo alla formula i valori della tabella qui sotto e precisamente :
A = +0.000
B = +0.0246
C = 0.00
X = 88
La formula dunque diventa: (0.000 * 88^2) + (0.0246 * 88) + 0.000 il cui risultato è +2.1648. L'unità di misura sono Volts.
Proviamo con un altro dato telemetrico, quello del tredicesimo canale (0D) immaginando che il Dove abbia trasmesso il valore esadecimale DB. Dalla Tabella di Conversione di pag. 8 ricaviamo il valore decimale 219, il nostro X. Essendo questo relativo al secondo canale dalla tabella qui sotto avremo i seguenti parametri:
A = +0.000
B = +0.0391
C = 0.00
X = 219
La formula dunque diventa: (0.000 * 219^2) + (0.0391 * 219) + 0.000 il cui risultato è +8.5629. L'unità di misura sono Volts.
Con questa regola e con l'aiuto della tabella parametri di pag.11 potrete "facilmente" calcolare i valori di tutti i canali durante il passaggio del Dove.
5) Da sinistra a destra: Tom Lafleur, KA6IQA; Paul Williamson, KB5MU;
Franklin Antonio, N6NKF alla ricerca dei possibili difetti progettuali.
6) La scheda bank switched CPU del Dove.
Per la prima volta si usò la tecnica dei
componenti montati sulla superficie.
Nr Descrizione Dato A Dato B Dato C Unità
00 Rx E/F Audio(W) +0.000 +0.0246 0.000 V(p-p)
01 Rx E/F Audio(N) +0.000 +0.0246 0.000 V(p-p)
02 Mixer Bias V: +0.000 +0.0102 0.000 Volts
03 Osc. Bisd V: +0.000 +0.0102 0.000 Volts
04 Rx A Audio (W): +0.000 +0.0246 0.000 V(p-p)
05 Rx A Audio (N): +0.000 +0.0246 0.000 V(p-p)
06 Rx A DISC: +10.427 -0.09274 0.000 kHz
07 Rx A S meter: +0.000 +1.000 0.000 Counts
08 Rx E/F DISC: +9.6234 -0.09911 0.000 kHz
09 Rx E/F S meter: +0.000 +1.000 0.000 Counts
0A +5 Volt Bus: +0.000 +0.0305 0.000 Volts
0B +5V Rx Corrente: +0.000 +0.000100 0.000 Amps
0C +2.5V VREF: +0.000 +0.0108 0.000 Volts
0D 8.5V BUS: +0.000 +0.0391 0.000 Volts
0E IR Detector: +0.000 +1.000 0.000 Counts
0F LO Monitor I: +0.000 +0.000037 0.000 Amps
10 +10V Bus: +0.000 +0.05075 0.000 Volts
11 GASFET Bias I: +0.000 +0.000026 0.000 Amps
12 Ground REF: +0.000 +0.0100 0.000 Volts
13 +Z Pannello V: +0.000 +0.1023 0.000 Volts
14 Ricevitore temp: +101.05 -0.6051 0.000 Deg. C
15 +X Pann. (RX) Temp: +101.05 -0.6051 0.000 Deg. C
16 Batteria 1: +1.7932 -0.0034084 0.000 Volts
17 Batteria 2: +1.7978 -0.0035316 0.000 Volts
18 Batteria 3: +1.8046 -0.0035723 0.000 Volts
19 Batteria 4: +1.7782 -0.0034590 0.000 Volts
1A Batteria 5: +1.8410 -0.0038355 0.000 Volts
1B Batteria 6: +1.8381 -0.0038450 0.000 Volts
1C Batteria 7: +1.8568 -0.0037757 0.000 Volts
1D Batteria 8: +1.7868 -0.0034068 0.000 Volts
1E Pannelli sol. Volt: +7.205 +0.07200 0.000 Volts
1F +5V Bus: +1.932 +0.0312 0.000 Volts
20 +8.5V Bus: +5.265 +0.0173 0.000 Volts
21 +10V Bus: +7.469 +0.021765 0.000 Volts
22 BCR Set Point: -8.762 +1.1590 0.000 Counts
23 BCR Load Cur: -0.0871 +0.00698 0.000 Amps
24 +8.5V Bus Cur: -0.00920 +0.001899 0.000 Amps
25 +5V Bus Cur: +0.00502 +0.00431 0.000 Amps
26 -X Pannello Corr: -0.01075 +0.00215 0.000 Amps
27 +X Pannello Corr: -0.01349 +0.00270 0.000 Amps
28 -Y Pannello Corr: -0.01196 +0.00239 0.000 Amps
29 +Y Pannello Corr: -0.01141 +0.00228 0.000 Amps
2A -Z Pannello Corr: -0.01653 +0.00245 0.000 Amps
2B +Z Pannello Corr: -0.01137 +0.00228 0.000 Amps
2C Ext Power Cur: -0.02000 +0.00250 0.000 Amps
2D BCR Input Cur: +0.06122 +0.00317 0.000 Amps
2E BCR Output Cur: -0.01724 +0.00345 0.000 Amps
2F Batteria 1 Temp: +101.05 -0.6051 0.000 Deg. C
30 Batteria 2 Temp: +101.05 -0.6051 0.000 Deg. C
31 Baseplt Temp: +101.05 -0.6051 0.000 Deg. C
32 FM TX#1 RF OUT: +0.0256 -0.000884 +0.0000836 Watts
33 FM TX#2 RF OUT: -0.0027 +0.001257 +0.0000730 Watts
34 PSK TX HPA Temp +101.05 -0.6051 0.000 Deg. C
35 +Y Pannello Temp: +101.05 -0.6051 0.000 Deg. C
36 RC PSK HPA Temp +101.05 -0.6051 0.000 Deg. C
37 RC PSK BP Temp: +101.05 -0.6051 0.000 Deg. C
38 +Z Pannello Temp: +101.05 -0.6051 0.000 Deg. C
Ecco un interessante esempio di telemetria ricevuta all'epoca della stesura di questo booklet, grazie alla collaborazione di Anthony J. Monteiro (AA2TX). Si possono notare i messaggi del Team di Comando con l'annuncio che il trasmettitore in Banda S è stato riattivato.
SWITCH-0>SWITCH-0 DM
SWITCH-0>SWITCH-0 DM
DOVE-1>BCRXMT-0 UI: PID=F0
vmax=758275 battop=766771 temp=397363
DOVE-1>LSTAT-0 UI: PID=F0
I P:0x3103 o:0 l:3153 f:6780, d:0 st:0
SWITCH-0>SWITCH-0 DM
SWITCH-0>SWITCH-0 DM
DOVE-1>TIME-1 UI: PID=F0
PHT: uptime is 520/13:20:45. Time is Mon Nov 13 03:27:14 1995
SWITCH-0>SWITCH-0 DM
DOVE-1>BRAMST-0 UI: PID=F0
10/29/95
Software load complete. S-band is on and should stay on.
Accurate measurements of it's frequency (2401.220 MHz) appreciated
to wd0e@amsat.org
DOVE Command Team (WD0E)
DOVE-1>LSTAT-0 UI: PID=F0
I P:0x3103 o:0 l:3153 f:6780, d:0 st:0
SWITCH-0>SWITCH-0 DM
DOVE-1>TIME-1 UI: PID=F0
PHT: uptime is 520/13:21:15. Time is Mon Nov 13 03:27:44 1995
SWITCH-0>SWITCH-0 DM
SWITCH-0>SWITCH-0 DM
DOVE-1>TIME-1 UI: PID=F0
PHT: uptime is 520/13:21:45. Time is Mon Nov 13 03:28:14 1995
DOVE-1>STATUS-0 UI: PID=F0
80 00 00 1E F9 18 99 02 00 10 00 00 09 0E 3C 05 0F 31 01 0B 00
DOVE-1>BRAMST-0 UI: PID=F0
10/29/95
Software load complete. S-band is on and should stay on.
Accurate measurements of it's frequency (2401.220 MHz) appreciated
to wd0e@amsat.org
DOVE Command Team (WD0E)
DOVE-1>BCRXMT-0 UI: PID=F0
vmax=759160 battop=766771 temp=357713
DOVE-1>LSTAT-0 UI: PID=F0
I P:0x3103 o:0 l:3153 f:6780, d:0 st:0
SWITCH-0>SWITCH-0 DM
DOVE-1>TIME-1 UI: PID=F0
PHT: uptime is 520/13:22:15. Time is Mon Nov 13 03:28:44 1995
SWITCH-0>SWITCH-0 DM
DOVE-1>TLM-0 UI: PID=F0
00:57 01:57 02:84 03:32 04:57 05:57 06:6C 07:56 08:6C 09:74 0A:A0
0B:E4 0C:E8 0D:D6 0E:00 0F:24 10:CC 11:9B 12:00 13:02 14:A6 15:90
16:96 17:94 18:95 19:95 1A:9E 1B:93 1C:9A 1D:97 1E:22 1F:5C 20:95
DOVE-1>TLM-0 UI: PID=F0
21:8A 22:18 23:18 24:13 25:3C 26:00 27:00 28:00 29:00 2A:00 2B:00
2C:00 2D:2F 2E:00 2F:9E 30:CC 31:9E 32:00 33:00 34:C2 35:A6 36:AB
37:A9 38:B0
SWITCH-0>SWITCH-0 DM
DOVE-1>TIME-1 UI: PID=F0
PHT: uptime is 520/13:22:45. Time is Mon Nov 13 03:29:14 1995
SWITCH-0>SWITCH-0 DM
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2C:00 2D:30 2E:00 2F:9E 30:CC 31:9F 32:00 33:00 34:C6 35:A7 36:AD
37:AC 38:B7
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2C:00 2D:30 2E:00 2F:9F 30:D0 31:9F 32:00 33:00 34:C7 35:A8 36:B0
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37:AC 38:B9
DOVE-1>STATUS-0 UI: PID=F0
80 00 00 1E F9 18 99 02 00 10 00 00 09 0E 3C 05 0F 31 01 0B 00
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SWITCH-0>SWITCH-0 DM
SWITCH-0>SWITCH-0 DM
SWITCH-0>SWITCH-0 DM
-----------------------------------------------------------------------------
-RX Audio- -RF OUT Watts- -Amps-
00 W V(p-p) E/F 32 TX FM1 0B +5V RX
01 N V(p-p) E/F 33 TX FM2 0F LO Monitor I
04 W V(p-p) A 3A TX SBAND 11 GASFET BIAS I
05 N V(p-p) A 23 BCR Load
06 DISC kHz A -Volts- 24 +8.5 V Bus
07 SMeter A 02 Mixer Bias 25 +5V Bus
08 DISC kHz E/F 03 Osc. Bias 2C Ext Power
09 SMeter E/F 0A +5V Bus 2D BCR Input
-Temperatures Degr C- 0C +2.5V VREF 2E BCR Output
14 RX 0D +8.5V BUS -Battery Volts
15 +X Array RX 10 +10V Bus 16 1 1A 5
2F Bat 1 12 Ground REF 17 2 1B 6
30 Bat 2 13 +Z Array 18 3 1C 7
31 Baseplt 1E Array 19 4 1D 8
34 PSK TX HPA 1F +5V Bus
35 +Y Array 20 +8.5V Bus 26 -X 27 +X
36 RC PSK HPA 21 +10V Bus 28 -Y 29 +Y
37 RC PSK BP -Counts- 2A -Z 2B +Z
38 +Z Array 0E IR Detector
39 S Band HPA 22 BCR SetPoint
F1-HELP F3-SCAN F5-PRINT F7-GRAPH F9-DELETE PgUp-Prev PgDn-Next ESC-QUIT
-----------------------------------------------------------------------------
La videata precedente rappresenta la decodifica della telemetria del Dove, espressa
in tutti i suoi canali, eseguita col mio programma DUVTLM citato nel paragrafo "PROGRAMMI
di DECODIFICA". A fianco della descrizione vi saranno i valori ricavati
dall'ultimo frame ricevuto. Ricordo che questo è un prodotto freeware.
7) Il Modula Weber State Attic (in primo piano) connesso alla CPU del Microsat per la prima volta durante un test alla Qualcomm. La Qualcomm prestò il laboratorio spaziale per molte settimane durante il check della CPU.
La linea di stato viene trasmessa dopo i dati telemetrici ed inizia appunto con la parola "STATUS:" così come i dati telemetrici iniziano con la parola "TLM:". A seconda del software implementato da terra ognuno dei ventun dati (00 - 20) riporta specifiche informazioni. I dettagli che vengono qui riportati non rispecchiano quindi gli eventuali aggiornamenti che i controllori di terra mandano al Dove. In mancanza d'altro, comunque, i dati vengono così interpretati, leggendoli da sinistra a destra e tenendo conto che sono in formato esadecimale.
Dato & Significato
0 - Stato del ricevitore. Bits 0 - 3 = Stato del Filtro dell'RX
A-D: 0 = 1200, 1 = 4800
Bits 4 - 7 = settaggi del guadagno del sensore IR.
Normale = 8 = modo log.
Il dato classico è 80, in condizioni normali,
cioè filtri a 1200 ed IR in log.
NOTA: i ricevitori del Dove servono solo per il
controllo da terra.
1 - Non usato
2 - Non usato
3 - Punto di set del BCR. E' regolato dal software interno per fornire il miglior
trasferimento di potenza dai pannelli solari ai regolatori. Normalmente 1E durante
l'eclisse e sopra l'80 quando in luce solare. Corrisponde approssimativamente al dato
telemetrico del canale 22(esadecimale).
4 - Numero delle ore trascorse dall'ultimo comando da terra. Vedi Dato 18.
5 - Bits di stato del BCR. Indica lo stato delle varie chiavi nel BCR usate per accumulare
la telemetria.
6 - Livello di potenza del trasmettitore, da 0 ad F. Il primo numero è riferito al TX1, il
secondo al TX2 nonostante essi siano normalmente identici. Questo parametro e'
fondamentale per capire con quanta potenza trasmette il Dove. Da quando il
trasmettitore in Banda S e' stato riattivato, i due TX in 144 MHz han visto ridotta la
loro potenza, passando dai 3,6 Watts ad 1,4 Watts, sia durante l'esposizione solare che
in fase di eclisse. La corrispondenza tra il dato telemetrico e la potenza e' la
seguente:
Dato Potenza Dato Potenza Dato Potenza Dato Potenza
0 0,55 mW 4 78 mW 8 1 W C 2,5 W
1 3 mW 5 0,2 W 9 1,4 W D 3,2 W
2 15 mW 6 0,5 W A 1,7 W E 3,6 W
3 41 mW 7 0,7 W B 2 W F 4,15 W
Un valore 99 nel settimo bit significa ad esempio che entrambi i trasmettitori (TX1 e
TX2) hanno una potenza di 1,4 Watts, oppure 0E significa 0,5 Watts per il
trasmettitore TX1 e 3,6 Watts per il TX2.
7 - Specifica quale trasmettitore è in uso. Il bit 0 è il TX1, il bit 1 è il TX2, quindi
02 indica che e' in uso il TX2, 01 invece per il TX1.
8 - Non usato
9 - Stato dei commutatori nel modulo voce/packet/banda-S.
10 - Non usato
11 - Quando il WOD è in uso, visualizza il numero dei campioni ricevuti diviso 16. Questo
indica che un campionamento è positivamento iniziato, quanto ha già processato e
quando e' saturo di dati.
12 - Valore minimo del range di potenza del trasmettitore principale. Vedi dato 13.
13 - Valore massimo del range di potenza del trasmettitore principale. Il software interno
cambia la potenza del trasmettitore tra questi due valori (min e max) per controllare
la carica/scarica delle batterie e lasciare il trasmettitore alla potenza più elevata
possibile.
14 - Tempo trascorso dall'esecuzione del software di controllo della potenza in secondi.
15 - Livello di potenza del trasmettitore settato se le batterie si scaricano in modo
anomalo. Normalmente è 05.
16 - Contatore degli errori nel bus interno s/c. Questo contatore aumenta se il modulo 4
non risponde ripetutamente.
17 - Overflow dal Dato 16.
18 - Giorni trascorsi prima che il timer dei comandi scada. Il default è 02 alla partenza
del software. Normalmente è lasciato a 0F. Questo è un altro dei controlli software
per assicurare che il trasmettitore sui 2 metri non s'incanti nuovamente. Se il bus
s/c non riceve un comando da terra entro questo numero di giorni, passa al firmware
della ROM che automaticamente spegne tutti i trasmettitori.
19 - Conteggio degli errori che giungono dal Dato 16
20 - Stato interno riferito all'impossibilità che il trasmettitore rimanga bloccato in
trasmissione. Normalmente 1.
Nota: questi dati vengono modificati ad ogni implementazione di un nuovo software. Pertanto i valori di default qui evidenziati possono essere diversi durante la ricezione dei segnali dal Dove.
Esempio:
DOVE-1>STATUS: 80 00 00 1E 5D 18 FF 02 00 90 00 00 0C 0F 3C 05 0F 31 01 0A 52
Il primo dato (80) riferisce la condizione normale del Dove.
Il secondo ed il terzo non sono usati.
Il quarto dato (1E valore decimale = 30) ci indica che il Dove si trovava in ombra (eclisse).
Il quinto dato (5D valore decimale = 93) riporta il numero di ore (93) passate dall'ultimo comando da terra.
Si continua così per tutti gli altri dati, seguendo la tabella sopra riportata; è facile dunque controllare lo stato del satellite.
8) Jose Machao, LU7JCN (sinistra) e Jeff Zerr lavorano su un Microsat dopo averlo montato sulla piattaforma ASAP (Ariane Structure for Auxiliary Payloads). Questa foto è stata scattata nella località di lancio, a Kourou, Guyana Francese.
Questa linea si riferisce allo stato del software presente sul satellite. Non è di particolare interesse per la ricezione hobbystica mentre riveste particolare importanza per le operazioni di comando terrestri in quanto contiene utili elementi per il mantenimento del software stesso.
Una tipica linea LSTAT è ad esempio:
DOVE-1>LSTAT:I P:0x25B2 o:0 l:3837 f:6778, d:0 st:0
- I: stato Inattivo del caricamento software (sarebbe A nel caso di upload in corso).
- P: 0x indica l'indirizzo esadecimale dell'ultimo programma iniziato.
- o: indicatore di overflow = numero decimale di bytes persi a causa del buffer di output
pieno.
- l: numero decimale riferito all'ammontare di memoria contigua libera.
- f: numero decimale riferito all'ammontare di memoria libera. Uguale o maggiore del
parametro l, nel caso in cui ci sia memoria libera frammentata.
- d: stato del digipeater 1 se attivo, 0 se spento.Infatti Dove non funziona come ripetitore
per cui questo parametro è sempre 0.
- st:numero dell'ultimo lavoro iniziato
Essendo questi dati particolarmente riferiti allo stato della memoria e del software del satellite non rivestono una grande importanza per capire l'effettivo "stato di salute" del Dove, quindi non li approfondiremo oltre.
Grazie a WD0E per le spiegazioni apparse sull Amsat Bulletin ANS-317.01, 13 Nov.1993
9) Ingrandimento dei supporti di aggancio all'ASAP.
Quando il software dell CPU viene perso, il comando da Terra deve ritrasmetterlo e
gli appassionati devono pazientemente attendere il ripristino della funzionalità.
La situazione di upload del software è evidenziata da una telemetria anomala,
preceduta dall'identificativo MBLCTL. I seguenti frames sono stati ricevuti il 10 maggio
1997:
DOVE>MBLCTL :
V:9J EC:B0 ST:0804 IL:2F00:0CE9 IV:1800 EL:0D96 AH:0000 WS:2900
21:0E 2E:9B 31:AE 32:AE 0A:A3 0D:BC 10:AE
Il formato ed il contenuto dei dati trasmessi rispecchiano l'upload del nuovo
software operativo. Il satellite trasmette dati da una versione RAM del
programma MBL (Microsat Boot Loader). La prima linea del frame contiene dati circa l'operatività di tale software. I primi caratteri di ogni gruppo sono l'dentificativo
ID. I dati in formato esadecimale seguono i due punti:
V è la versione del software.
EC è il contatore d'errore EDAC
ST rappresenta i dati di stato il cui significato cambia a seconda delle interazioni tra il software MBL ed il software del controllo terrestre.
IL rappresenta l'indirizzo di memoria nel quale l'attuale software sta girando seguito dal valore offset del dato IV. Questo è un modulo di linguaggio assembler scritto da Bob Diersing, N5AHD. Il satellite ha 256k bytes di memoria EDAC nei quali vengono memorizzati i programmi ed i dati. The load address of 2000 hex is in 16 byte paragraphs
Il programma è caricato 131072 bytes sopra l'inizio della memoria (2F00h = 12032d X 16d = 192512d). Il valore successivo (OCE9h) è l'offest in bytes alla locazione del valore (IV) che controlla ogni quanto la telemetria è trasmessa. La conoscenza di questo valore permette ai controllori di cambiarlo con un comando di patch. In gennaio, i controllori usarono una versione dell'MBL caricato a 2F00h per uploadare i primi due moduli del normale software. Il rimo (il kernel) viene caricato in memoria bassa. Il secondo viene caricato proprio sopra l'MBL a 3000h. L'area della memoria tra 2F00h e 3000h non è usato dal software operativo così i controllori sono in grado di copiarvi l'MBL per poi usarlo quando il satellite si resetta. Questa versione del software trasmette telemetria occasionale in 2 metri, eliminando la necessità di usare il trasmettitore in banda S il cui modulatore si guastò durante il lancio. Quando il satellite si resetta in ROM MBL, i controllori possono semplicemente usarla per eseguire la copia
della RAM MBL a 2F00h ed uploadare l'altro software.
IV rappresenta il valore del timer di telemetria. 1000h corrisponde approssimativamente a 10 secondi, 1800h è circa 1 minuto. Tuttavia nello spazio, il software deve ascoltare e cercare di dare un senso a tutto cio' che sente negli uplinks. Questa attività ha la priorità su tutto il resto. Se il satellite percepisce molti segnali non ha la possibilità di spedire la telemetria così sovente. Come risultato, trasmette la telemetria ad un intervallo che varia dai pochi secondi ad un paio di minuti dipendentemente da cio' che percepisce sui suoi ricevitori di controllo.
EL è la lunghezza del modulo, D96 hex (3478 decimale) bytes.
AH è il contatore che rappresenta il numero di volte della routine nel software che comunica al bus AART in time out, in attesa di una risposta da un altro modulo hardware.
Questo contatore ha evidenziato che non ci sono problemi col bus.
WS indica il segmento della memoria che viene ripulito nel momento in cui questo dato viene raccolto. Esso cambia in modo random perchè tutta l'EDAC viene ripulita in una rapida sequenza e non c'e' temporizzazione per la raccolta dati.
I restanti dati riguardano la telemtria analogica nello stesso formato del normale software del DOVE, inteso come numero del canale seguito dal valore esadecimale. La maggior parte di questi dati, comunque, non è accurata ed affidabile.
Non occorrono ricevitori particolari per ascoltare il segnale del Dove, grazie al fatto che il satellite è situato in un'orbita bassa, che dista dalla Terra solo 804 Km nel punto di massima lontananza. Come ho scritto nell'apertura pare che il segnale del Dove prima dei guai al trasmittitore in VHF fosse ricevibile con un normale apparato portatile (o palmare). Ora dobbiamo accontentarci di una potenza inferiore che comunque garantisce un'ottima ricezione dei dati telemetrici.
Qualunque ricevitore (o ricetrasmettitore) che possa sintonizzare la frequenza 145.825 Mhz va bene, non ci sono problemi per il modo di emissione perchè tutti gli apparati ricevono in FM (o N-FM) e quindi anche gli scanners svolgono un eccellente compito.
E' buona abitudine, ascoltando in due metri FM, usare lo SQUELCH per eliminare il rumore di fondo in assenza di modulazione. Io vi consiglio caldamente di non adottare questa pratica perchè potreste eliminare il segnale del Dove quando è nei suoi passaggi peggiori (lontani cioè dalla portata della vostra antenna). Ho avuto infatti sovente l'opportunità di ricevere la telemetria del satellite anche quando non pensavo ciò fosse possibile. Un'apertura di propagazione può consegnarvi inaspettatamente alcuni frames (spezzoni) di dati che potrebbero essere importanti. Non perdete dunque l'occasione di sintonizzarvi sui 145.825 Mhz anche cinque minuti prima del passaggio previsto dal vostro programma di tracciamento (vedi il paragrafo "PROGRAMMI di TRACKING"), così come è consigliabile restare sulla stessa frequenza anche qualche minuto dopo. Non si sa mai.
10) Casa NK6K durante il lancio dell'Ariane. Da sinistra a destra: Harold Price, NK6K; Chris Wachs, WA2KDL (in piedi); Jeff Shields (N9CZA); Skip Hansen, WB6YMH; Jan King, W3GEY.
Il Dove non è un satellite geostazionario (fisso cioè su ben precise coordinate) bensì ruota attorno alla Terra, come detto, compiendo un giro ogni 100,8 minuti. Per cercare di ricevere il segnale durante un completo passaggio, dovremmo poter disporre di un'antenna che "vede" il Dove quando è ancora lontano (appena sopra l'orizzonte) così come quand'è al punto di massimo segnale (90 gradi è praticamente sopra la nostra antenna, pur sempre ad 800 Km di distanza!).
Per ricevere il segnale quando il Dove è all'AOS (acquisizione del segnale) cioè quando si sta avvicinando a noi ed anche quando si trova al punto di LOS (perdita del segnale), allontanandosi, sarebbe indispensabile una buona antenna direttiva a più elementi. Tanti più elementi possiede una antenna quanto più lontano riceve, ma restringe anche la "fetta" di cielo utile.
Facciamo un paragone adeguato: immaginate di guardare la Luna con un normale binocolo (antenna a pochi elementi) e con un potente telescopio (antenna a più elementi). Col telescopio potrete vedere anche i singoli crateri della Luna ma se lo muovete di un solo centimetro avrete perso del tutto la visuale finendo magari su Marte. Con un binocolo, invece, non vedrete i dettagli ma la Luna resterà visibile nella sua interezza. Però attenzione: la Luna e' lì ferma (si fa per dire), il Dove invece si muove velocemente !
11) Al Chaminade College si installano le antenne per i 70 cm ed i 2 metri
Se pensate di utilizzare un'antenna a più elementi sappiate che dovrete "inseguire" il satellite, puntando cioè l'antenna continuamente verso il Dove per una ricezione ottimale. Tutto questo è un costo, non indifferente. Vi occorre un software in grado di gestire i movimenti dell'antenna (a meno che non vogliate mettervi a controllare i due motori del rotore manualmente, ma non credo proprio che valga la pena, vista la suddetta velocità del Dove) e vi occorre un particolare rotore d'antenna con doppia rotazione. Se pensate di attrezzare una stazione per il traffico satellitare (Oscar, RS) allora potrebbe essere il momento giusto per affrontare una simile spesa, ma se volete introdurvi con il minimo sacrificio economico al mondo satellitare allora vi consiglio una normale, economica ground plane o anche una verticale.
Queste sono antenne dal basso guadagno che probabilmente acquisiranno il segnale del Dove solo quando il passaggio è decisamente favorevole (alta elevazione) ma per iniziare sono le migliori. Io personalmente ho avuto comunque modo di ricevere magnificamente diversi frames per singolo passaggio utilizzando sia una discone (antenna tipo ground plane utilizzabile per frequenze VHF e UHF) che una direttiva a 5 elementi (usata per il segnale del Packet Cluster). Ad essere sinceri, ho ricevuto la telemetria del Dove anche quando il satellite si trovava ormai dietro la direttiva, segno questo della potenza del segnale.
12) Due studentesse del Chaminade College durante la ricezione del Dove.
I dati telemetrici giungono a noi con segnali packet (metodo di trasmissione a "pacchetti" delle informazioni) che vengono demodulati da apparati noti col termine TNC (Terminal Node Controller). Praticamente essi sono dei convertitori, posti tra il ricevitore ed il computer, che trasformano il segnale, da audio a digitale, per venir interpretato dall'opportuno software.
Un demodulatore packet ha un costo variabile; se pensate di usarlo anche in trasmissione allora vale la pena spendere qualcosina in più ma se, come nel mio caso, vi serve solo per la ricezione allora vi consiglio di cercare quello più conveniente possibile, meglio se compatibile con i più comuni programmi di log (lo sono quasi tutti). Se volete farvi tentare da modems Baycom-like sappiate che potete ricevere la telemetria anche con questi demodulatori miniaturizzati, ma avrete problemi ad usarli con la maggioranza del software esistente.
Insomma i classici Kantronics, AEA, PacComm vanno sicuramente bene. Tutti vi daranno la possibilità di demodulare i segnali AFSK alla velocità di 1200 baud con protocollo AX.25; date uno sguardo alle caratterisitche del TNC di vostro piacimento e sicuramente troverete ciò che fa per voi.
Il TNC si "interfaccia" tra il ricevitore ed il computer. Normalmente l'uscita audio si ricava dalla presa del registratore o dall'uscita per un altoparlante esterno, tale segnale entra nel demodulatore packet ed esce digitalizzato per poter essere accettato dalla porta seriale del PC (RS232), sia esso la porta 1 o 2 (COM1 o COM2).
Per poter visualizzare i dati provenienti dal TNC occorre un programma (software) terminale che, molto semplicemente, ci permetta di rendere leggibili i caratteri decodificati. E' effettivamente uno spasso vedere come un suono gracchiante come quello del packet porti con sè, quasi per magia, queste informazioni che, senza un TNC, ci sarebbe impossibile ricevere.
Il programma terminale oltre a visualizzare i dati ricevuti ci permetterà anche di salvarli in archivi (files) per poter essere successivamente elaborati (vedi "PROGRAMMI di DECODIFICA") con le opportune procedure.
13) Sempre al Chaminade College, si studiano i grafici della telemetria.
Esistono diversi programmi per decodificare i dati telemetrici provenienti dal Dove, sia per MS-DOS che per Windows. Alcuni leggono i dati da file ASCII preventivamente memorizzati ad ogni passaggio del satellite, altri invece rilevano i dati in tempo reale, durante la ricezione stessa. Normalmente il dato utile visualizzato è sempre quello relativo all'ultimo frame (stringa di dati) ma alcuni programmi provvedono anche l'analisi dei dati storici per singolo canale anche dei passaggi precedenti.
I programmi qui elencati sono prelevabili via ftp anonimo presso il sito dell'Amsat (ftp.amsat.org) o nella mia BBS telefonica raggiungibile allo 011/482751 (+39-11-482751 dall'estero) 28,8 bps completamente gratuita.
DUVTLM30.ZIP - di M. Bertolino (SWL I1-21171) decodifica i dati da un file ASCII precedentemente salvato contenente i valori telemetrici. Particolare del programma è l'analisi storica grafica di ciascun canale nell'arco di tutti i passaggi memorizzati, per vedere i cambiamenti nel tempo. Documentazione in Italiano ed Inglese.
WU130EXE.ZIP - di Joe Kasser (G3ZCZ) cattura, decodifica, visualizza ed estrae l'analisi telemetrica dai satelliti UO-9, UO-11, FO-12, AO-13, AO-16, DO-17, WO-18, LO-19 e FO-20. Controlla la frequenza degli apparati Kenwood e permette anche il tracking dei satelliti. Configurato per il PK-232.
DUVDEC11.ZIP - di John Magliacane (KD2BD) semplice e facile da usare, decodifica la telemetria da un file ASCII e visualizza l'ultimo frame ricevuto.
TLMDC4.ZIP - di Bob McGwier (N4HY) legge e decodifica la telemetria dei satelliti AO-16, WO-18, LO-19 e DO-17 da un file KISS o direttamente durante il passaggio del satellite da un TNC settato in modalità KISS. Può anche salvare la telemetria ricevuta in un file di log, sempre KISS.
TLMUTIL.ZIP - di Bruce Rahn (WB9ANQ) una serie di utilities per i files in modalità KISS che contengono dati telemetrici. Comprende cinque programmi semplici da usare.
TLMDCMT.ZIP - di Bruce Rahn (WB9ANQ) una versione modificata di TLMDC che registra i dati confrontando l'orologio del satellite con il clock del PC.
WOD.ZIP - di Alberto Zagni (I2KBD) visualizza i valori esadecimali da un file o in tempo reale alla porta seriale e produce un file compatibile al formato Lotus 1-2-3 per una successiva analisi dei dati.
DOVEDV20.ZIP - di Bruce Forsberg (WB6IZG) decodifica la telemetria di Dove e memorizza i dati in un database. I dati possono poi venir visualizzati in forma grafica. Per Windows.
SIMP.ZIP - di Jim Lynch (K4GVO) semplice programma terminale per visualizzare e salvare i dati ricevuti dal Dove.
Nel caso in cui foste a conoscenza di ulteriore software o se voi stessi avete scritto un programma che può essere di interesse per gli appassionati del Dove, scrivetemi all'indirizzo Internet i121171@amsat.org e sarò ben lieto di renderli disponibili tramite ftp o bbs.
ISTANTTRACK - Il più conosciuto programma di Tracking di Franklin Antonio (N6NKF) che si può reperire solo tramite l'AMSAT. Non è un programma shareware ed infatti gli introiti vanno appunto a tale organizzazione. E' veramente completo: display real-time, mappe in alta risoluzione, gestisce sino a 200 satelliti ed un database di 1754 città in tutto il mondo, modo background, previsioni, aggiornamento con kepleriani formato Amsat o NASA e molto molto ancora.
FODTRK12.ZIP - di Manfred Mornhinweg (XQ2FOD) semplice ma valido programma per il controllo azimutale-elevazione del rotore d'antenna, connesso alla porta parallela del PC.
LEOVIS.ZIP - di Courtney Duncan (N5BF) calcola quanto tempo resta un satellite ad un certo angolo di elevazione in funzione della latitudine. Il sorgente in linguaggio C è anche incluso.
PCTRK31.ZIP - di Thomas Johnson (KF8NX) programma veramente completo per il tracciamento dei satelliti. Richiede DOS 286 o superiore e 2Mbytes di memoria, videate grafiche VGA con mappe multiple e tracciamento simultaneo di piu' satelliti.
PREDICT.ZIP - di John Magliacane (KD2BD) programma di tracciamento ottimizzato per la velocità. Semplice ed immediato in modalità testo. Adatto ai novizi.
STSPLUS.ZIP - di David Ransom Jr, una più recente versione del programma originale STSORBIT, che simula la sala di controllo della NASA a Houston. Necessario un processore 386 o migliore, coprocessore raccomandato ma non indispensabile.
S
TP.ZIP - di Christie Harper (KD4QIO) semplicissimo programma di tracking che calcola l'AOS/LOS, in formato previsionale o in tempo reale, dei satelliti, del Sole e della Luna, leggendo i file kepleriani in formato NASA.
MORESTP.ZIP - di Christie Harper (KD4QIO) files aggiuntivi per STP.ZIP
ORBITS - di Roy D. Welch (W0SL) reperibile sempre all'Amsat, e' molto efficace per la sua semplicità d'uso. Visualizzazione su mappa grafica o in finestra testo e possibilità di aggiornamento dai dati Kepleriani.
WINORB28.ZIP - di Carl Gregory (K8CG) un eccellente programma per Windows con molteplici funzioni. Visualizza fino a 20 satelliti su diverse finestre, calcola i passaggi previsti, legge i Kepleriani anche dai bollettini e molte altre funzioni.
14) Vista ravvicinata dell'ASAP. Si nota il Dove in basso sulla struttura ad anello con gli altri Microsats.
Gli elementi Kepleriani (dal nome del famoso Johann Keplero [1571-1630]) costituiscono la sola possibilità per calcolare esattamente il momento in cui un determinato satellite si troverà a passare nel cielo sopra la nostra postazione. E' vitale sapere con precisione la data e l'ora in cui il Dove sarà udibile e questo possiamo farlo solo se disponiamo di tali informazioni).
Dove poter trovare i KEP ? Per chi ha la connessione Internet c'è l'imbarazzo della scelta, comunque un sito ftp sicuro per avere gli elementi di tutti i satelliti, non soltanto quelli amatoriali è il grivel.une.edu.au sotto la directory:
/pub/ham-radio/funet/ham/satellite/orbits/ oppure all'ottima Spacelink della NASA dove troverete sotto la directory:
/Instructional.Materials/Software/Tracking.Elements/Satellite.Tracking.Elements i dati Kepleriani di moltissimi satelliti, non solo quelli amatoriali. I files sono aggiornati anche più volte a settimana.
Vediamo ora di capire come leggere questi KEP, prima ancora che vengano immessi nei programmi di tracking per aggiornare il calcolo delle orbite; distinguiamo subito che ci sono due modalità di espressione: il formato NASA ed il formato AMSAT. Il primo (NASA) esprime i dati su due sole righe, il secondo invece (AMSAT) è molto più esplicativo con i valori già etichettati. Il vantaggio del primo è quello di condensare i dati di molti satelliti in uno spazio limitato, il vantaggio del secondo è quello di rappresentarli in modo meno ermetico. Vediamoli:
Formato NASA (2 linee):
OSCAR 17 (DO-17)
1 20440U 90005E 95184.76470776 .00000028 00000-0 27739-4 0 9076
2 20440 98.5802 271.0293 0011319 145.2768 214.9153 14.30086298284152
Formato AMSAT:
Satellite: OSCAR 17 (DO-17)
Catalog number: 20440
Epoch time: 95184.76470776
Element set: 907
Inclination: 98.5802 deg
RA of node: 271.0293 deg
Eccentricity: 0.0011319
Arg of perigee: 145.2768 deg
Mean anomaly: 214.9153 deg
Mean motion: 14.30086298 rev/day
Decay rate: 2.8e-07 rev/day^2
Epoch rev: 28415
Sicuramente siete riusciti a trovare la corrispondenza dei dati tra i due formati. E' evidente la comodità del formato AMSAT ma vi assicuro, una volta capito cosa contengono i KEP, il format NASA sarà quello più usato, perchè più comodo. Se vi interessa convertire i dati di uno o più satelliti da formato NASA a formato AMSAT vi suggerisco un mio semplicissimo programma NASA2AMS.ZIP, uno dei miei primi approcci alla comprensione degli elementi Kepleriani.
Vogliamo comprendere un pò di più il significato di alcuni di questi dati? Partiamo dunque alla scoperta di questo mistero chiamato "i Kepleriani", grazie anche alle spiegazioni di Bruce Paige (KK5DO) che a sua volta le ha ricavate da Franklin Antonio (N6NKF), l'autore di Istant Track. Altri spunti sono ricavati anche dal manuale del WHATS-UP di Joe Kasser, G3ZCZ.
Epoch Time (detto anche Epoch o T0)
Un insieme di dati Kepleriani è visto come un istante, preso in un particolare momento, dell'orbita di un satellite. L'Epoch Time è semplicemente un numero che specifica il momento in cui questo istante è stato colto, espresso in anno e giorni trascorsi. Nell'esempio del Dove 95184.76470776 significa il giorno 184.76470776 dell'anno 1995. Che poi se contiamo i giorni trascorsi dal 1 Gennaio, il giorno 184 e' il 3 Luglio. I decimali .76470776 ci daranno anche l'ora, i minuti ed i secondi, ma non credo sia il caso di far tutti i conti.
Element set
Questo è il numero progressivo del set di elementi fornitoci, qui leggiamo 907, i prossimi KEP del Dove saranno il set numero 908.
Inclination (detto anche Orbital Inclination o I0)
L'orbita ellittica di un satellite può anche non essere parallela all'equatore terrestre (se così fosse solo e sempre coloro che abitano in quelle zone potrebbero ricevere il satellite in questione) e può quindi assumere una inclinazione rispetto appunto all'equatore di alcuni gradi. La convenzione dice che l'inclinazione è l'angolo formato tra il piano orbitale ed il piano dell'equatore. Il suo valore può variare tra 0 e 180 gradi.
RA of node (detto anche RAAN o Right Ascension of Ascending Node o O0)
Questo è difficile ! Due dati orientano il piano orbitale nello spazio. Uno è l'Inclination (visto prima), l'altro è questo. Dopo aver specificato la inclinazione, c'e' ancora un numero infinito di possibili piani orbitali. Mentre il satellite si muove attorno alla Terra, quest'ultima ruota attorno al proprio asse e poi ancora attorno al Sole. La RAAN e' necessaria per avere un preciso punto di riferimento nello spazio. Il piano orbitale di un satellite interseca il piano dell'equatore in due punti (uno agli antipodi dell'altro, cioè esattamente sulla parte opposta) detti "punti dei nodi". Tracciamo una linea che passa per questi due punti e che continua ancora nel cielo. Questa linea si chiama "linea dei nodi". Quando il satellite attraverso la linea dell'equatore andando da sud a nord quel punto si chiama "nodo ascendente". Al contrario, scendendo dall'emisfero nord a quello sud, il punto si chiama "nodo discendente". La Terra ruota attorno al Sole proprio come fa un satellite attorno alla Terra. Anche la t
erra ha un nodo ascendente ed un nodo discendente rispetto al Sole. Il piano orbitale della Terra è noto col termina "Ellittica". La direzione nello spazio dal centro della Terra verso l'intersecazione dell'Ellittica ed il piano equatoriale terrestre è chiamato Equinozio Primaverile o anche Primo Punto dell'Ariete (in quanto punta la costellazione dell'Ariete).
L'angolo tra la linea dei nodi per il nodo ascendente e l'equinozio primaverile quando misurato in una direzione orientale (verso destra) è definito come Ascendente Destro del Nodo Ascendente (RAAN).
Eccentricity (detto anche Ecce o E0 o E)
Questo è un parametro semplice da capire. Nel modello Kepleriano, l'orbita del satellite è a forma di ellisse. L'eccentricità determina la forma dell'ellisse. Quando E=0 l'ellisse è in realtà un cerchio. Quando E è molto vicino ad 1 l'ellisse è molto allungato. Nel caso del Dove che ha una eccentricità di 0.0011319 l'orbita è quasi circolare.
Arg of perigee (detto anche ARGP o W0)
Arg sta per argomento, un parola un pò stravagante per definire un angolo. Ora che abbiamo orientato il piano orbitale nello spazio, dobbiamo orientare l'orbita ellittica. Lo si fa specificando un angolo conosciuto come Argomento del Perigeo. Due parole circa le orbite ellittiche. Il punto dove il satellite è più vicino alla Terra si chiama Perigeo. Il punto in cui, invece, il satellite è più lontano dalla Terra è detto Apogeo. Se tracciamo una linea dal Perigeo all'Apogeo, questa linea prende il nome di "Linea degli Apsidi" o asse maggiore dell'ellisse. Tale linea passa al centro della Terra. Avevamo gia definito precedentemente una linea che passava dal centro della Terra, era la "Linea dei Nodi". L'angolo tra queste due linee è chiamato appunto Argomento del Perigeo. Là dove due linee si intersecano, formano due angoli complementari cosi' per essere precisi diremo che l'Argomento del perigeo è l'angolo (misurato al centro della Terra) dal Nodo Ascendente al Perigeo.
Mean motion (detto anche N0)
Ora ci serve sapere la grandezza dell'orbita ellittica, cioè, in parole povere, qunto lontano è il satellite. La terza legge di Keplero sul moto orbitale ci fornisce una precisa relazione sulla velocità del satellite e la sua distanza da Terra. I satelliti che sono vicini alla Terra orbitano molto velocemente, quelli più lontani viaggiano più lentamente. Possiamo quindi arrivare alla stessa conclusione sia che parliamo di velocità del satellite o della sua distanza dalla Terra. I satelliti in orbita circolare ruotano a velocità costante. Facile. Basta definire la velocità, il resto è fatto. I satelliti in orbita ellittica invece viaggiano più velocemente quando sono più vicino alla Terra e più lentamente tanto più sono lontani da essa. La pratica comune è mediare le velocità. Potremmo chiamare questo parametro "velocità media" ma gli astronomi lo chiamano "Movimento medio". L'unità di misura sono le rivoluzioni (rotazioni attorno alla Terra) per giorno. Normalmente, i satelliti hanno un "Movimento Medio" tra
1 e 16 rivoluzioni al giorno.
Mean anomaly (detto anche M0 o MA o Phase)
Ora che abbiamo stabilito la grandezza, la forma e l'orientamento dell'orbita, la sola cosa che ci resta da fare è specificare dove si trova esattamente il satellite in un particolare istante. Il primo elemento Kepleriano (Epoch Time) specifica un particolare attimo (anno, mese, giorno, ora, minuti e secondi); cosa ora occorre sapere è dove si trovava il satellite in quel momento. "Anomaly" è un altro termine astronomico per definire un angolo. Mean Anomaly (Anomalia Media) è semplicemente un angolo che cambia uniformemente nel tempo da 0 a 360 gradi durante una rivoluzione (giro completo attorno alla Terra). È definito essere 0 gradi al Perigeo e 180 gradi all'Apogeo. Immaginate un satellite in orbita circolare (che si muove quindi a velocità costante) ed immaginate inoltre di trovarvi al centro della Terra. Se misurate l'angolo dell'Anomaly a partire dal Perigeo punterete sicuramente sul satellite. I satelliti in un'orbita non circolare viaggiano ad una velocità non costante, cosi' questo precedente esempio
non regge. Però questa relazione vale per almeno due punti dell'orbita, indipendentemente dalla eccentricità: il Perigeo è sempre a MA (Mean Anomaly)=0 e l'Apogeo a MA=180 gradi. Si parla di Anomalia Media in quanto il calcolo si basa sul calcolo della velocità media del satellite, non essendo essa costante.
Decay Rate (detto anche DRAG o N1)
La resistenza provocata dall'atmosfera terrestre tende a far discendere i satelliti. Ma appena si abbassano la loro velocità aumenta. Il Decay rate (tasso di perdita) ci dice con che frequenza la Mean Motion cambia a causa dell'attrito con l'atmosfera o per altri effetti correlati. L'unità di misura è in rivoluzioni per giorno. È normalmente un valore molto molto piccolo, dell'ordine di 10^-4 (0,001) per i satelliti a bassa orbita (come il Dove) o di 10^-7 (0,000001) per quelli ad orbita più elevata.
Epoch rev
Questo numero si riferisce al totale delle rivoluzioni compiute dal satellite nel momento definito dall'Epoch Time. In quel particolare giorno dell'anno, a quell'ora, il satellite si trovava alla sua 28415esima orbita (nell'esempio del Dove).
15) Vista dell'ASAP a distanza dove si nota la struttura posizionata tra il primo ed il terzo stadio dell'Ariane.
Il Dove si presta magnificamente per effettuare alcuni esperimenti ricavati direttamente dalla decodifica della telemetria ricevuta. Alcuni insegnanti hanno usato il Dove per esemplificare lo studio della Fisica alle loro scolaresche (ad es. Dave Reeves alla Chaminade College Preparatory in California).
Rotazione solare.
I dati telemetrici relativi ai canali dal 26 al 2B (decimali dal 38esimo al 43esimo) riportano i valori di corrente prodotti dai pannelli solari del Dove (tutte le sei facce del satellite hanno pannelli solari).
Il pannello superiore è denominato +Z (canale 2B=43), l'inferiore -Z (canale 2A=42), i pannelli laterali visti in senso orario sono il +X (canale 27=39), il -Y (canale 28=40), il -X (canale 26=38) ed il +Y (canale 29=41).
È importante sapere che il Dove ruota su sè stesso grazie al fatto che le quattro antenne poste sul pannello inferiore sono dipinte di nero da un lato e di bianco dall'altro. Sappiamo che il bianco respinge i fotoni solari mentre il nero li assorbe. Ecco dunque che la luce del Sole permette al Dove di ruotare esponendo i pannelli di celle solari in modo graduale. Quando il satellite è in fase di eclisse, nascosto cioè dalla Terra, la corrente prodotta è praticamente nulla e la telemetria ce ne darà conferma. La rotazione serve anche per mantenere il satellite alla stessa temperatura esponendo l'intera superficie al Sole, limitando anche l'usura delle celle.
Quello che è curioso capire ora è: in quale direzione ruota il Dove ? Può sembrare impossibile decifrarlo ma non è tanto complicato. Se su una tabella riportiamo tutti i valori dei canali da 26 a 2B (quelli relativi al valore di corrente sviluppato da ogni pannello) per una certa quantità di frames ricevuti, troveremo che il Sole illumina i pannelli nell'ordine +Y, +X, -Y, -X, quindi una rotazione oraria. Questo sino al dicembre 1993 quando gli studenti di Dave Reeves, dall'analisi della telemetria, scoprirono che il Dove aveva invertito il senso di rotazione. Infatti i valori di corrente dimostravano il senso antiorario, -X, -Y, +X, +Y, rotazione che è presente ancora adesso. Importante è ora capire per quale motivo il Dove (ed anche altri Microsat) hanno cambiato il senso di rotazione. Sembra che ciò sia dovuto ad una sorta di "sbriciolamento" della vernice nera delle antenne ed ad un contemporaneo deposito sulla parte bianca. In pratica un'inversione del colore sulle antenne che ha dapprima frenato
e poi
rovesciato la rotazione del satellite.
L'indagine sulla senso di rotazione del Dove è comunque un affascinante esperimento che chiunque può facilmente constatare con la telemetria.
16) Da sinistra a destra: Jennifer Seidman, Peter Huybers, Matt Meskell (KD6GBB) e Steven Feloney con un modello in scala naturale del Dove. Questi sono gli studenti del Chaminade College che hanno calcolato la velocità di rotazione del Dove studiando i dati telemetrici.
Per i dettagli delle singole apparecchiature vedere i relativi paragrafi "ANTENNE", "RICEVITORI" e "DEMODULATORI PACKET". Per quanto riguarda il computer non è necessario disporre di processori particolari. I dati di telemetria che dal TNC arrivano al computer tramite la porta seriale RS232, viaggiano ad una velocità molto lenta e non devono essere elaborati immediatamente. Normalmente si parla sempre del sistema operativo DOS. Il Windows è necessario per usare alcuni programmi ma non è indispensabile. Anche il video può essere un semplice monocromatico. Tutto questo per dire che non avete assolutamente bisogno di acquistare un super-computer per ricevere e decodificare i dati telemetrici del Dove.
L'AMSAT(Tratto dalla brochure informativa della AMSAT)
L'AMSAT è un gruppo mondiale di radioamatori che comunicano tramite i satelliti o che ne sono semplicemente interessati. I membri dell'AMSAT sono coinvolti in prima persona nell'organizzazione a tutti i livelli, partecipando ai progetti, alla costruzione o alla messa in orbita dei satelliti amatoriali.
L'AMSAT venne fondata nel 1969 come un'organizzazione senza scopo di lucro perseguendo lo scopo di coinvolgere i Radioamatori nella ricerca spaziale. Il primo satellite messo in orbita fu l'OSCAR 1 (Orbiting Satellite Carrying Amateur Radio) il 12 Dicembre del 1961 seguito sei mesi dopo dall' OSCAR 2. Entrambi i satelliti contenevano semplici beacons usando batterie non ricaricabili che limitarono la loro vita a poche settimane. Dal 1969 i gruppi AMSAT, nel mondo, hanno partecipato al disegno, alla costruzione, lancio ed operatività di circa trenta satelliti amatoriali.
L'AMSAT fornisce una vasta serie di supporti per chi vuole avvicinarsi ai satelliti amatoriali. Per facilitare il tracciamento dei satelliti esiste del software per i più comuni computers. L'AMSAT ha un proprio QSL Bureau per gli utenti dei satelliti. Vi sono nets in HF per le ultime notizie spaziali e molte BBS telefoniche forniscono elementi aggiornati dei satelliti AMSAT.
Le opportunità educative abbondano: a partire dal Dove di cui abbiamo abbondantemente trattato, per passare ai satelliti Russi RS-12, RS-10 e RS-15, l'approccio più facile al traffico satellitare; gli OSCAR 10 e 13 sono quelli ad orbita più elevata e quelli più "difficili" da lavorare, ma sono anche quelli che danno maggiori soddisfazioni in quanto permettono di lavorare molte parti del mondo per diverse ore al giorno.
Non mancano le opportunità anche per coloro interessati alle comunicazioni digitali con i satelliti AO-16, LU-19, AO-22, KO-23 & 25 e IO-26, che dispongono di caselle postali (mailboxes) o come il WO-18 di apparecchiature fotografiche che memorizzano immagini della Terra e possono essere prelevate da chiunque.
Per gli interessati ai diplomi vi sono il WAS, DXCC ed il VUCC oltre a quelli sponsorizzati direttamente dall'AMSAT. Oppure lo ZRO per chi ha la possibilità di impiantare una stazione di ricezione superlativa.
L'AMSAT in collaborazione con l'ARRL ed il Johnson Space Center hanno realizzato il progetto SAREX (Shuttle Amateur Radio EXperiment) dove gli astronauti delle missioni Shuttle possono dialogare con i radioamatori sulla Terra o con le scolaresche attrezzate al collegamento per introdurle al mondo spaziale e delle comunicazioni.
Per maggiori informazioni sul presente e sul futuro dell'AMSAT contattate l'organizzazione alseguente indirizzo:
AMSAT
P.O.BOX 27
Washington
D.C. 20044
Tel: 301-589-6062
Fax: 301-608-3410
Oppure collegatevi alla pagina WEB dell'AMSAT http://www.amsat.org
- Satellite Experimenters Handbook (*)
- Decoding Telemetry from the Amateur Satellites (*)
- How To Use the Amateur Radio Satellites (*)
- The Gentle Art of Listening by John Magliacane, KD2BD - Satellite Times - Nov/Dic 1994
- Dove Spin Rate Experiment by Dave Reeves, KF6PJ - Amsat Journal vol.15 No.4
- Bollettini Satgen di GM4IHJ reperibili al sito ftp.amsat.org
- Light Induced Satellite Spin Reversal by Robert Reeves - Amsat Education News, Dec 1993
- Decoding the Dove Satellite - Spectrolines, May 1992
(*) Pubblicazioni Amsat.
Immagini cortesemente fornite da :
1,2) Amsat-NA
3,4,5,6,7,8,9,10) Harold Price, NK6K
11,12,13,16,17) Dave Reeves (KF6PJ)
14,15) Alex da Silva Curiel (G7GLY)
17) Spedite il vostro rapporto di ricezione a PY2BJO e se siete fortunati riceverete la QSL del Dove. Un pezzo sicuramente da collezione.
L'elenco di questi siti Internet è da considersarsi semplicemente come suggerimento. Gli indirizzi possono variare rispetto a quelli riportati. La lista è stata compilata su un criterio strettamente personale. Eventuali aggiornamenti o modifiche o inserimenti possono essere a me comunicati per una possibile ristampa di questo booklet:
Indirizzo Internet Descrizione sito
http://www-dx.deis.unibo.it/htdx/ 425 DX News - Sat Page
http://www.amsat.org/amsat/catalog/books.html AMSAT Books
http://www.amsat.org/amsat/AmsatHome.html AMSAT Home Page
http://www.amsat.org/amsat/catalog/software.html AMSAT Software
http://www.ee.surrey.ac.uk:80/EE/CSER/UOSAT/ About the UoSAT Spacecraft
ftp://archive.afit.af.mil/pub/space/amateur.tle Amateur Radio Sat. Kep
http://www.amsat.org/amsat/intro/sats_faq.html Amateur Satellite FAQ
http://oel-www.jpl.nasa.gov/basics/bsf.htm Basics of Space Flight -
The JPL Learners' Workbook
http://www.seaspace.com/glossary.html Glossary of Terms
http://www.ee.surrey.ac.uk/EE/CSER/UOSAT/IJSSE/ijsse.html International Journal of
Small Satellite Engineering
http://hea-www.harvard.edu/QEDT/jcm/space/jsr/jsr.html Jonathan's Space Report
http://www.accessone.com:80/~emunger/KA7LDN/ KA7LDN Satellite DX Web
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http://btree.lerc.nasa.gov/NASA_TV/NASA_TV.html NASA Television on CU-SeeMe
http://www.sti.nasa.gov/nasa-thesaurus.html NASA Thesaurus
http://www.hq.nasa.gov/office/pao/NewsRoom/today.html NASA Today
http://www.jsci.com/docs/pct31/pct31.htm PC Track Software
http://www.micronet.it/italian/itamsat/itamsathome.html ITAMSAT
http://nssdc.gsfc.nasa.gov/spacewarn/spacewarn.html SPACEWARN Bulletin Home
http://www.primenet.com/~bester/sattrack_v3.1.html SatTrack (UNIX/Linux)
http://www-leland.stanford.edu/~iburrell/sat/sattrack.html Satellite Tracking
Resources
http://www.amsat.org/amsat/articles/satgen/chron.html Satgen Chronological Index
http://www.gsfc.nasa.gov/gsfc/small_sat/small_sat.html Small Sat.Technology
http://www.ee.surrey.ac.uk/EE/CSER/UOSAT/SSHP/sshp.html Small Satellites Home
http://newproducts.jpl.nasa.gov/calendar/ Space Calendar
ftp://pilot.njin.net/pub/SpaceNews/ SpaceNews
ftp://archive.afit.af.mil/pub/space/tle.doc TLE format
http://www.ee.surrey.ac.uk/EE/CSER/UOSAT/ University of Surrey
18) Prendete un cartoncino, incollatevi la pagina e ritagliate seguendo le istruzioni di Walter K.Daniel KE3HP per il vostro personalissimo Dove.
Vorrei ringraziare tutti coloro che mi hanno procurato il materiale necessario (pubblicazioni, foto, messaggi, lettere) per ricavare tutte le informazioni sul Dove. L'elenco comprende anche tutti quelli che mi hanno esortato a continuare questo sacrificio per fornire un supporto sempre più divulgativo del satellite.
Un particolare ringraziamento a David Kent che non ha esitato ad inviare quanto in suo possesso spendendo tempo e denaro per una causa comune e testando il mio software (vedi il paragrafo "PROGRAMMI di DECODIFICA") fornendomi i suggerimenti per il miglioramento dello stesso.
Un saluto particolare va a Dave Reeves ed alla sua scolaresca del Chaminade College Prep, in West Hills, per tutte le informazioni sui loro interessantissimi esperimenti con i dati telemetrici del Dove e per il supporto allo sviluppo del mio software di decodifica.
Grazie dunque a :
- David Kent (KE4JTF)
- Adam ÒDonnell (N3RCS)
- Dennis Dease (N4NR)
- Andrew Holland (KB2SNB)
- Keith Baker (KB1SF)
- Russ Tillman (KC5JVB)
- Steven Bible (N7HPR)
- Dave Reeves (KF6PJ/WA6BYE)
- Alex da Silva Curiel (G7GLY)
- Harold Price (NK6K)
- Edward Chuang (BV1AF)
- Paul Williamson (KB5MU)
- John Magliacane (KD2BD)
- Christie Harper (KD4QIO)
- Jim White (WD0E)
- Joe Kasser (G3ZCZ)
- Anthony J Monteiro (AA2TX)
Autore:
Maurizio Bertolino
P.O.Box 2
12022 Busca (CN)
ITALY
i121171@amsat.org
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Le eventuali traduzioni dovranno rispettare la forma e l'impaginazione per poter essere rese disponibili tramite Internet.
E' vietata la riproduzione e/o traduzione a fini commerciali.
AFSK - {sommvoce"ACRONIMI ed ABBREVIAZIONI"}Audio Frequency Shift Keying
AOS - Acquisition Of Signal
ARRL - American Radio Relay League
BBS - Bulletin Board System
BCR - Battery Control Regulator
BPS - Bits Per Second
BPSK - Binary Phase Shift Keying
DOVE - Digital Orbiting Voice Encoder
EME - Earth Moon Earth
ESA - European Space Agency
FM - Frequency Modulated
IR - Infra Red
KEP - Keplerian Elements
LAP1 - Language Arts Project 1
LOS - Lost OF Signal
NASA - National Aeronautics and Space Administration
OSCAR - Orbital Satellites Carrying Amateur Radio
ROM - Read Only Memory
RS - Radio Sputnik
RX - Ricevitore
SAREX - Shuttle Amateur Radio EXperiment
TLM - Telemetria
TNC - Terminal Node Controller
TX - Trasmettitore
UHF - Ultra High Frequencies
VHF - Very High Frequency
WOD - Whole Orbit Data
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