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業餘無線電視 ATV
太空梭業餘無線電實驗 SAREX
與 "即時電視"

No.01   1991 Sep.   p128~132,
原作者 Rosalie White / WA1STO, Brian Battles / WS1O
譯者 劉昌賢,BV4VB



未來每個人都會在全球出名 15 分鐘。 - Andy Warhol Stockholm, 1968

    在成為全世界第一位將活動的電視畫面傳送到太空中的美國人眼前之後,在四月七日那一整天我的感覺確是如此。

    過去的數年裡,太空人曾經發送過許多活生生的影像給地面的通訊站,即使連 NASA 也未曾將 TV 信號送上太空。那天早晨的成功祇是一個起步,也沒料到會有許多的記者和電視採訪來到我家。


緣起與準備工夫

    該說是 (四月七日前) 三週半前 Tom O'Hara / W6ORG 的一通電話,Tom 是 ARRL 裡 ATV (Amateur TV) 的技術顧問時亦負責頻率管理。由於早先安排參與的電台無法繼續進行,而 Tom 知道我恰好有這些所需要的裝備,便打電話問我「想不想在下個月發送 ATV 影像到亞特蘭提斯 (Atlantis) 號上頭?」我明瞭這是一生中的契機,便一口答應試看看。Tom 便立即與太空梭業餘無線電實驗 (SAREX) 小組與 ARRL 總部取得連繫,聯盟將我的呼號送請 FCC 當局同意我們在 3MHz 頻寬 (435~438MHz 為業餘無線電衛星、太空通信用範圍) 裡頭 ,於此實驗時間內得以使用 9MHz 帶寬的 ATV 信號。我也把 70-cm 高功率輸出同意申請函轉交當地 FCC 辦公處,以便利實驗所需。在此地,加州政府僅同意 430MHz 段輸出功率低於 50 瓦特。


不能沒有聲音

Fig 01
這是歷史上第一次 FSTV 影像由飛行中的大空船所收到的畫面。由太空梭駕駛 Ken Cameron / KB5AWP 於 1991 年四月 7 日 1434Z 於 Atlantis 號太空梭中完成。

    我擁有的 70-cm 頻帶用裝置,包括一組激勵器 (exciter) 和自己做的 K2RIW 型功率增幅器,使用功率達到 600 瓦 PEP 輸出。K2RIW 型增幅器 (線性放大器) 原適用 SSB 與 CW,頻寬約 2MHz 而已,用於 ATV 時則會衰減色素及音頻部份的信號,或將導致太空梭接收到黑白且沒有聲音的影像。沒有彩色的黑白影像我或許還可忍受,但是沒有聲音?怎麼說都不行。我決定用另一分離式聲音調變發射器,由一舊型 RCA 真空管及碳晶麥克風組成,修改線路使其符合 25KHz 頻移再去推動 50 瓦功率放大器,這已經足夠讓亞特蘭提斯號太空梭 收到信號。

    要在這短時間內完成這些工作可不容易,要感謝下列諸友人的協助:Will Anderson / AA6DD; Doug Gilbert / WA6LXB; Steve Grimm / WB6SLR;Dave Gutierrez / WA6PMX;George Stokes / WT6U 等。

    太空梭發射升空前兩週,在我家召開一次天線會議,裝備了一個仰角調整器 (Elevation Rotator),一組 2 米波圓形極化波天線,一組高增益水平極化波 432MHz Quagi 天線用作聲音發射,影像發射則用 435MHz 圓形極化波天線。不過另一個問題在於 435MHz 天線的切換繼電器 (Antenna Relay) 只能承受 250 瓦,不過把接點用烙鐵焊一焊就好了。在我那 50 呎高的天線鐵塔上,影像信號為 12KW EIRP 值而聲音為 1.5KW EIRP 值。

    本來計畫裝置更高增益的天線及自動天線方位追蹤器,但因時間不足也沒有裝上去。至於使用較低天線增益的系統,則考慮到需要一個較寬的波束寬度 (beamwidth),而委由 Doug 負責手動追蹤 Atlantis - 低軌道而快速運行的飛行物體。


錄下歷史鏡頭

    升空前一週,Steve/WB6SLR 開始用錄影機拍攝我們的動作和程序,以供偉大時刻來臨時之用。2 天前的周二夜晚,我才整理這些影帶。發射前一天,Dave 來到我家並帶著他的錄影裝備,討論拍攝位置後,決定用客廳作為攝影室,因為放置發射機的臥室實在太擁擠了。於是我們一起把饋線裝好,裝妥 2 米 FM 收發機、攝錄影機、混音機、影像開關、監視器及鏡頭、燈光,還有電腦及電話機。我用了 2 組 VCR (攝錄影機),一組播出 Steve 拍攝的帶子以供發射給 Atlantis 太空梭,另一具則全程錄影我們所做的任何一步動作。當天下午先試機看看是否有其他毛病。

    事情進行的極為順利直到我觸摸到 Steve 的 VCR 裡的帶子。當我們使用低功率時,一點問題也沒有,但是增加到全功率輸出時卻發現 VCR 會收到 RF 干擾而誤動作,這下子可麻煩了,連絡幾位朋友是否有不受 RF 干擾而可正常操作的 VCR 裝置,結果都沒人在家。此時距離太空梭預定升空的時間只有 15 小時,而且第一次通信的預定時間只有 18 小時。不得已只好求助老爸,距離我家 70 英哩遠,看看是否能借到 VCR。晚上 8 點時,我裝上這部機器一試,成功了!每一動作均正常運行,此時距離太空梭升空只有 7 個小時。大夥兒均 非常興奮而且熱切期盼這一偉大時刻提早來臨!


令人失望的第一次嘗試

    太空梭 Atlantis 號升空那天早晨,我起了個早。該次 Atlantis 的 STS-37 的任務主要是運載伽瑪射線觀測裝置 (GRO),一個大型衛星裡有四個實驗,其中 3 個有像福斯 (VW) 汽車那樣大。發射的時間較預訂的晚了 4 分 45 秒。Doug 來到之後,我們開始準備做第一次送信準備。由於事先已知道 SAREX 實驗裝置將在太空梭升空後進入第 3 圈軌道時啟動,我們遂決定在第 3 及 4 圈時即開始送信,以免失誤。當太空梭飛行第 2 圈時,電話與 NASA 確認了 Atlantis 的軌道飛行資料,於是 Doug 便開始追蹤太空梭飛行軌道。

    當時間進入第 3、4 圈軌道時,我們開始傳送影像信號,但因太空梭上的 SAREX 裝置還沒啟動,因此沒能通連,但算是一次實習吧。第 2、3 天時,FSTV 已經啟動並依預定的時間表由駕駛 Ken Cameron / KB5AWP 手控操作,預定在軌道 16 及 32 圈使用。軌道 16 號是周六清晨,32 號則是周日早晨。

    大夥兒依時在周六早上 04:30 在我家再度聚集,前一晚我睡眠有點不足以致精神無法集中。在早餐和喝過咖啡之後,再度打電話給 NASA SAREX 控制中心並知會他們一切已就緒。依計畫共有 6 個業餘電台在地面依序與太空梭通訊,NASA 為此也提供一條專線會議電話作協調連絡之用。由於位居西岸佔地利之便,我將是「第一個」看見 Atlantis 號的電台,按分配有 6 分鐘的時間可以送信。其他的電台分別是:德州的 Johnson Space Center;馬里蘭州的 Goddard Space Flight Center;阿拉巴馬州的 Marshall Space Hight Center; 依利諾州的 Andy Bachler / N9AB;佛羅里達州的 Kazimierz Siwiak / KE4PT 等。


一試再試

Fig 03
Will Anderson / AA6DD 調整 KC6A 自製的 K2RIW 型 600 瓦特功率放大器,此機櫃中另含有 1296MHz 轉頻器和 2 米波及 220MHz 功率放大器。

    當 STS-37 的 AOS (Acquisition of Signal,信號初現時刻) 還有 30 分前,我們已經把所有的系統調校完畢待機中,Doug 把天線調向 AOS 時的方位角,Dave 握著電話並且不斷注視著追蹤計算的電腦, Will 接著開始將發信機暖機, George 打開燈光並且啟動攝影機。我進入拍攝位置並且開始音量及 2 米 FM 機的調整。5 分鐘前,我告訴 Will 打開 RIM 發信機,於是按一下遙控開關並啟動發射信號。但沒有事情發生;再試一次,仍舊沒事。當我進入發信機房並且把 ATV 開關再度打開時,一股寒慄進入我心。不知道為何不能動作 ,把接頭再次檢查一次並且查看遙控開關,幸好一切功能又恢復,後來再看時才發現接頭的焊點沒有處理好,真險!我立刻奔回攝影位置並且重頭再來一次模擬,確定所有動作及功能均正常。

    到了 AOS 前 1 分鐘時,開啟 ATV 影像傳送並且在 2 米波道上呼叫 Ken。時鐘上的秒針不斷敲擊,到了 AOS 時刻我再度呼叫,仍然沒有收到回音。過了 2 分鐘,我在 2 米波段內聽到 Ken 的聲音,但夾雜在雜音信號裡。Ken 不斷試著告訴我打開影像發射機 - - 情況似乎不怎麼樂觀。Dave 讓會議電話裡的其他電台一起收聽現場實況,2 米的信號太糟以致 Ken 無法明瞭情況,Ken 連我的聲音都很難辨識,2 分鐘之後,我與太空梭 Atlantis 號失去連絡。這個情形真是不樂觀,雖然我差點就能在 2 米與 Ken 通連,但沒有影像收信成 功的機會。

    於是我把發信機關掉,大家站著聆聽電話筒裡其他電台的通信狀況。當 STS-37 越過北美大陸後, Ken 及太空梭上其他成員都無法收到來自地面業餘電台的影像傳送信號,有的只是 2 米波段裡的 FM 通信。我們再度回到餐桌享用,並且圍繞在一起討論究竟是出了什麼問題。

    當我們回來時,我與 Andy Bachler / N9AB 交談,看來似乎問題出在太空梭那一邊,Andy 緊張地流汗,因為他協助製造這次實驗所需的太空梭上的天線 - 一種複雜雙頻帶天線,有著寬廣的輻射圖形,像是太空中的「兔子的大耳朵」。稍後的時間裡,我收到的 2 米信號有清晰的 S-2 信號水平,較早先收到者為佳。其他的幾位電台人員也報告相似的結果。這使我們懷疑 STS-37 在 16 號軌道上的天線指向是否有誤。


隔天的調諧情形

    昨晚睡的很香,鬧鈴在 06:15 早晨準時喚鈴,而我卻幾乎爬不起床,由於改換夏季節約時間使我少了一個鐘頭的睡眠時間。當我醒來時腦海浮現「沒有用的,還是翻個身回去睡覺吧!」但還是要起床,有點迷糊和疲累。小組的成員陸續抵達,這時我們由有線電視裡的 NASA 頻道上看到 GRO 的裝置已經投射到定位,而太空梭的姿勢控制已經停止。聽起來好像是太空梭不再調整它的姿態以使天線能夠指向我們。當我們再度開始操作時希望幾乎破滅。到了預定的 32 號軌道前 30 分鐘,再度與 NASA 的會議電話連線,當其他人準備好後 Dave 接收控制。

    此次 AOS 的預計時間在 07:34,而 07:25 時我們緊張焦慮地各就各位。07:33 時,我打開送信機並且開始傳送影像圖及從 2 米波段呼叫 Ken。到了 AOS 時刻,依舊沒有收到 Ken 的回音,我不斷的呼叫。在 07:34:30 時,2 米 FM 信號出現一點雜音信號,但我無法斷言這是什麼信號,於是再度呼叫 Ken。在 AOS 40 秒後,我抄收到 Ken 在 2 米波裡響亮的信號,他告訴我說已經收到影像了!我的期待終於實現,我以加強式的語氣道「早安!」,和 Ken 交談了數十秒,其間我改換彩色影像信號,並把由 Steve 準備的 STS-37 升空錄 影帶及無線電室的影像傳送給 Ken ,並道「喂,亞特蘭提斯號。」我的期望不斷升高至頂點,我也詢問 Ken 收到的影像信號的報告如何。


興奮的一刻

    「看起來是黑白的影像,相當清楚,也沒有太多的雪花,」 Ken 回答,「當我發送時我就失去圖像,我會注視並且錄下這些畫面。」此時此刻的我們真是興奮!我們接著計劃嘗試活生生的 ATV 傳送,George 已經取下鏡頭蓋,我進入畫面位置,坐在客廳沙發椅上,狀似愉悅地擺動我的身體,此刻 Ken Cameron 正在 1400 哩外的太空中 (雖然太空梭距地表的距離約在 250 英哩左右) 觀看 4 吋彩色顯示器。我取出圖像錄影帶,換上我們事先已準備好的 2 分鐘影帶。

    同時,Dave 把我們情形轉述給其他電台瞭解。後來 Dave 告訴我說當他報告影像已證實接收時,他聽到其他正在等待的電台迫不急待地要享受這令人興奮參與的一刻。

    「嗨。我的名字是 Jim / KC6A,我要歡迎亞特蘭提斯號太空梭上的乘員來到 FSTV 的新奇世界」,當帶子往前轉動時我看到自己的影像和聲音,接著是介紹我們小組裡的其他成員並由其介紹自己負責的工作。Dave 說「希望我也在你們那裡」,Doug 以大拇指讚揚他們的成就並說「希望一切順利」。


時間成了永恆

Fig 02
此圖中,原作者 Jim / KC6A 以「活得長久且富足」的許願,致意給此次太空梭飛行任務中的所有太空人。

    2 分鐘的錄影帶播放時,時間好像成了永恆。電話裡的其餘電台組員都想知道情形如何,「帶子還在播放」 Dave 重覆。我在 2 米波段聽不到 Ken 的聲音,開始懷疑 Ken 是否不能收到我們的信號。終於帶子播完畢,我以「Vulcan salute」 (從 Star Trek 影片中得來) 姿勢祝福「長壽且富足,一帆風順回到家,回來後見面再聊」作結尾。

    於是我立刻切換到活動影像並問 Ken 是否收聽到聲音的副載波信號。但是沒有回音。再拿起 2 米 FM 問 Ken 收到的影像信號品質如何。


歷史性的記錄

    「Jim,太棒了!這是歷史上的第一次」,Ken 宣布,「我們已收到所有的影像,然後我看見你拿起麥克風與我通話。雖然品質有些失真,顏色有時不見,但收你的影像信號報告為 P4 (註:Picture 畫質,由 1~5 表示,類似 S 值,與 SSTV 報告相同),有時信號減弱,但畫質真的非常好,只是不能抄收到聲音副載波信號」。

Fig 04
歷史上第一次的 SAREX 的 FSTV 實驗是在此房間內做成的。作者 (最左) 正讓攝影的 George Stokes / WT6U 拍攝畫面,中間坐著頭戴耳機的是 Dave Gutiemez / WA6PMX 正追蹤著太空梭軌跡並與 NASA 中心通信。中央的電視畫面傳送的是 FSTV 傳給太空梭的畫面。

    我當時欣喜得忘形,幾乎不能相信前一天我們什麼也沒有做到,不過稍後 Ken 重播收到的影像之後,我們發現聲音被錄在帶子裡頭,但是在太空梭艙裡卻聽不清楚。

    Dave 告訴我說還剩下 20 秒時間,我告訴 Ken 我們即將把 STS -37 交給下一個接手的電台,最後告訴 Ken 及乘員「 73 」,然後關掉發射機。我聽 Ken 的最後回音,Dave 告訴 NASA 我們已經停止通信。

    當 Ken 證實我們的通話成就後,我從椅子上跳起來並對其他成員道:「完成了!」並一一握手致謝。稍後,我的侄子看見我出現在新聞報導裡,他說從不曉得他的叔叔會如此興奮。

    我們打開喇叭聆聽其他的電台的工作情形,有時寂靜無聲,偶而則傳出一陣歡呼聲。結束時,其他兩個電台也證實收到 P4 畫質的信號,不過都沒有彩色也沒有聲音。接下來的幾天,終於完成兩次的彩色 ATV 傳輸實驗。到最後,計有 N9AB, WA3NAN, WA4SZD 及我等四個電台證實 ATV 成功。


出現在真實的電視畫面上

    在這次成功的通信後,我們一起共進豐富的早餐並慶祝大夥的團隊成功。「你應該告訴記者有關這次成就,」 Dave 這麼跟我說。我有些猶豫不決,一想起記者們拿著麥克風及快門聲以及閃光燈,又問我許多的問題,看實令我冷慄害怕而無法回答問題。我真的想看自己出現在電視新聞上嗎?

    「不」我說,「我不太好吧。」我倒是情願由另外的人來報導這件事情。回到我家時,Dave 再度提出相同的問題,最後我說,「好吧, Dave,但由你請他們來。」至少記者訪問時我不會孤單一人!況且,我也想知道到底他對這個想法究竟有多堅持。

    差不多連絡了一個鐘頭,Dave 滿懷自信地坐下來,等待好戲上場。幾分鐘以後,電話開始響,一通接看另一通,有電視台、廣播電台和報紙記者的電話,有的要求安排面談事宜。我放心地讓 Dave 綜理這一切,他也不負所望,處理的非常好,耐心地一遍又一遍地解釋細節。

    洛杉磯時報 (LOS Angeles Times) 對我們的故事最為仔細。在聽了 Dave 的敘述後,記者要求打電話回去求證,一會兒之後他說:「NASA 說這種實驗已經做過好多次了。」


真正的全球第一

    「他們做過好多次是什麼意思?」 Dave 反問。

    「影像用 SSTV (慢速掃描) 傳送已經有好多次了。」

    「這可不是 SSTV,」 Dave 解釋說,「這是 FSTV。」然後 Dave 解釋 SSTV 與 FSTV 的差異點,時報的記者說他最好再次查證,連絡了幾次之後,記者說「恭喜你們。我們真的相信你,你們確是全球第一。」

    第一個電視台記者在 11 點鐘到達,然後到下午 5 點的那段時間真是混亂。TV 工作小組到達時其他的人都在,一來就架起他們裝備,燈光及攝影機等等。記者們不斷的問問題,訪問所有的人,看來真像是全責的專業諮詢人員。而電話鈴未曾間斷過。有一位記者不停地看著我們所使用的裝備,看看這些燈光和攝影機,連說「真是粗糙」。「等一等」,第三次聽到她說這個字後我忍不住糾正,「這一點也不粗糙,這些東西可能很簡單,但絕不是粗糙。」幸好這個記者用「簡單」這個字眼來描述,然而我認為這是其中最好的報導。


戲耍媒體

    當我正接受一媒體記者電話訪問時,有另兩組電視台與報社記者希望能作個別採訪,我只好答應重覆播映這次過程並拷貝影帶給他們,而電話裡的記者希望能聽到錄音。剛開始時,他們以不相信的眼光看著這些記錄影片,直到太空梭駕駛 Ken Cameron 的聲音從喇叭箱裡傳出來,他們才警覺到我們所說的是真實的。

    一旦他們瞭解我們所做的事情並且確信真有其事,就立刻開始拍攝照片,拍一些我坐在操作房裡的姿勢。他們也開始拍攝無線電、顯示太空梭位置的電腦、功率放大器及天線系統。其中有位還拍了掛在牆上的 QSL 卡照片,和我坐在 HF 機器前操作的照片。「我可不是用這些設備」,我急忙說。
「沒有關係啦,」攝影記者說,「反正不會有人知道」。
「我一看就曉得」。
「這個可是真實的 TV 啊,」他說,「我們用『製造相信』的方法。」

    我猜想這大概指我不是發射真實的 TV 信號吧!

    他們繼續拍攝我使用麥克風的情形,用各種角度拍攝我的姿勢並要我開口說一說話。不知你有沒有對看麥克風講話而沒人回答 (對牛彈琴?!) 於是我說「希望你們不要播出這一段話,因為該說的話都已經講完了」。

    其中一個記者笑看說道:「你或許可以唸一唸字母再回頭看看!我們通常都是這麼做。」

    最後,他們要求我坐下來,用鏡頭對準我的臉,在我的鼻子下放一個麥克風,並且在我的臉上打光,然後開始問我問題。這是最令我起雞皮疙瘩的事,我想既然是錄影剪接,大概只會播出他們認為感興趣的事,其餘的或許不見了,在我開始講些不著邊際的話之前我想大概沒事。幸運的很,我的臆測是對的


我贏得了尊敬

    最後一位記者在下午五點前離開,電話也不再響了,只剩下 Will 和我兩人。我們真是累壞了,還是有點不太相信我們所做的成就,倒在椅子上休息了一個鐘頭。最後當晚間新聞時間一到,播出 STS-37 置放 GRO 的動作,太空人 Jerry Ross / N5SCW 與 Jay Apt / N5QWL 兩人正進行 NASA 五年來首次的艙外行動以釋放這個衛星,這個消息每個頻道皆有播出。然後出現我們的新聞,看看自己出現在晚間新聞節目裡真是感動,我已忘了後來怎樣,不過當時真是高興。有 4 家洛杉磯電視台 (包括 3 家全國網路電台,那個晚上均播出我們的 成就。

    隔天,在洛杉磯時報上登出我的照片和這次事件,而長堤的新聞電訊 (Press Telegram) 則在頭版上刊出。我回到工作崗位時,因新聞媒體的報導使我贏得尊敬。我只想說我從未想要有那樣的壞事 -- 寧願沒有發生。

    這或許是「15 分鐘的名聲」,但對我們小組六個人來說,這是深烙在記憶裡永難忘懷的時刻。 END


QST 編末語

    (ATV 與 SAREX 一文原載於 July 1991 QST)

    Johnson Space Center 發言人 Brian Welch 稱這次成功的業餘無線電視傳送 (ATV) 為「創新革命的,我們要讚許這項成就」,並指出此次太空計畫的參與人員「建立地面與未來在太空中的實驗站或地球與月亮或地球與漫步太空人間的首度的雙向的通聯路徑」。太空是一種複雜且苛酷的環境,而無法通信將會是一件危險的事。(太空旅行的 TV 通訊) 或將拯救生命或將使面對的工作挑戰得以順利完成。

    SAREX 主席 Roy Neal/K6DUE 則表示:「這是首次由地面上,就像你我家中一樣,向著太空中發送的活生生的 TV 信號,這是一項崇高的實驗。我們也期望業餘無線電能成為個人式的鏈接,服務太空站裡的人們與他們在地面上的家庭成員」。



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