AMSAT Phase 3E-satelliittiprojekti Suunnittelukokous II RF-hyötykuormat Matkamuistio, osa I Perjantai 24.01.03 ------------------ Tämänkertaisen matkan kustannukset jakautuvat kuten edellisenkin: hotellin maksaa AMSAT-DL, lennot menevät omaan piikkiini ja juna- yms. pikkukulut toivon saavani RATS:in piikkiin, joka taas saattaa motivoida minua kirjoittamaan lehteen taas aiheeseen liittyviä juttuja :) Saapuminen Marburgin yliopistokaupunkiin ---------------------------------------- Saapuminen Saksan maahan tapahtuu turvallisesti aamupäivällä. Nurmikko vihertää ja lämpötila on siinä plus kuuden paikkeilla. Joululoman lomarahatkin palavat ennen hotelliin saapumista: mukaan on siunaantunut sopivaa mietiskelyhetkeä odottamaan leka yksimaltaista Caol Ila-Islaywhiskyä ja muutama kunnollinen havannalainen. Säätämöön pitäisi kyllä rakentaa kunnollinen sääkaappi-/humidor-yhdistelmä satelliittiteknologian testausta varten... Mitkä ihmeen matkustusmäärärahat ? (lahjoitukset RATS:ille, kiitos) ------------------------------------------------------------------- Tiukan aikataulun Phase 3Express-satelliitin RF-hyötykuormien kokous kestää kaksi päivää. Viimeiset pari viikkoa on mennyt erityisen tiukasti tähän valmistautuessa AMSAT-OH:n väen kanssa käydyn tiiviin sähköposti- ja puhelinkeskusteluvaihdon muodossa. Lähinnä tehokulutus-, lämmöntuotto- ja massa-asiat aiheuttavat päänvaivaa, mutta myös mekaniikkaa joutuu pähkimään tosissaan. tilaa on vähän ja tarjolla vielä tässä vaiheessa tilaa ei ole ollenkaan. Meidän pitää yrittää löytää sopiva tila itse sellaisesta paikasta, jota kukaan muu ei ole vielä keksinyt :) Budjettia AMSAT-OH:n projekteille ei vielä tässä vaiheessa ole tehty, sillä rahoittajatkin ovat vielä ilmoittautumatta... AO-13-henkinen satelliitti, vai onko ? -------------------------------------- Edellisessä yleiskokouksessahan päätettiin, että P3E:n runko tulee olemaan identtinen kopio P3A:sta, joka on samanlainen kuin AO-10 (P3B) ja AO-13 (P3C). Rungosta on olemassa jo lentokelpoinen malli Marburgin Yliopiston lääketieteellisen elektroniikan (lue: satel- liitinrakennus-) -laboratoriossa. P3E-projektin vetäjäksi on siis valittu Peter Guelzow, DB2OS, kun taas P5A-projektin (Mars-missio) vetäjäksi professori Karl Meinzer, DJ4ZC. Koska tämänkertaisen satelliittihankkeen runko on näin pieni, ei sen pintaan yksin- kertaisesti enää mahdu suurigainisia antenneja olemassaolevien 145:n, 435:n ja 1268 MHz:n antennien lisäksi. Nämähän tulevat siis olemaan pääbandit P3E:n päärahoittajan, AMSAT-DL:n jäsenistön toivomuksesta. Tästä huolimatta satelliittiin halutaan suunnittelu- ryhmän johdosta suurempitaajuisia laitteita radioamatööriteknologian eteenpäin viemiseksi. Näinollen piirustuspöydällä on tällä hetkellä 2.4/10.4 GHz:n koherentti transponderi simuloimaan Mars-luotaimen tarpeita, 2.4 GHz:n lähetin- ja vastaanotin, sekä suurempitehoinen 10.4 GHz:n lähetin. Eilen mailitse jaetuissa dokumenteissa näkyy AMSAT-OH:lta tarvittava panos neljässä kohtaa, nimittäin: - 10 GHz:n lähettimen pääteaste - 10 GHz:n lähettimen ohjaisasteet - 2.4/10 GHz:n koherentti transponderi yhdessä S53MV:n kanssa - millimetriaaltoalueen kokeellinen lähetin AMSAT-OH:n suunnitelmat remonttiin ---------------------------------- Edellisen kokouksen yhteydessähän oli esityksessäni 76 GHz:n lähettimen toteutus, jossa oli lähetysantennina 45 cm:n Cassegrain- syöttöinen paraboloidipeiliantenni, joka oli myös mukana reissussa demonstraatiovälineenä. Ikävä kyllä, tämänkokoinen antenni vain ei yksinkertaisesti mahdu AO-13-tyyppisen avaruusaluksen yläpintaan kaikkien muiden antennien kera häiritsemättä pahasti niiden säteily- kuviota. Ko. antennin apertuuri on ehdoton minimi, jos kyetään generoimaan vain 50 ... 10 mW kideohjattua tehoa tällä bandilla ja tällöinkin satelliitti olisi ollut keskivertohamssilaittein kuultavissa silloin, kun satelliitin squint-kulma olis erittäin pieni havaitsijan suuntaan (45 cm:n antennin keila on jo oleellisesti kapeampi kuin maapallon näennäinen halkaisija satelliitin ollessa apogeumisssa). Radioastronomeja olisi huomattavasti pienempikin torviantenni tyydyttänyt loistavasti, mutta edes huomattavin panoksinkaan ei olisi tavallinen radioamatööri voinut saada signaalia enää kuuluviin. Näinollen oli 76 GHz:n majakan implementointi jäädytettävä toistaiseksi. Aika olisi jo varsin kypsä, mutta laitteisto ei vain yksinkertaisesti sovellu tähän avaruusaluksen malliin, vaikka rata olisikin mitä mainioin. Samat seikat koskevat myös 47 GHz:n lähetintä, jolle alkaa löytymään myös isompia tehoja, mutta ei vielä aivan tarpeeksi. Mikäli tyydyttäisiin CW:hen tai BPSK:hon, voisi nykytekniikalla toteuttaa n. 2W kideohjattua tehoa, mutta AMSAT-budjetille sopivia lineaarisia vahvistimia ei vielä oikein tahdo olla. Koherentti transponderi ----------------------- 10 GHz:n lähettimen osalta menee tuo agenda myös mielestäni täysin uusiksi, sillä Mirek Kasal:in (OK2AQK) ja Matjaz Vidmar:in (S53MV) kanssa käymämme keskustelut ja pohtimiset ovat johtaneet Matjazin mainiolla johdolla Dual Mode-lähettimen toteuttamiseen Mars- simulaattorin osalta. DJ4ZC haluaisi, että simulaattori olisi mahdollisimman oikea, eli vaikea workittava: vastaanottimeen tulisi olla yhtä vaikea päästä sisälle kuin P5A:n RX sen ollessa Mars-etäisyy- dellä maasta (2.4 GHz:llä) ja 10 GHz:n lähettimen taas olisi oltava niin heikko kuin P5A:n lähete olisi Marsia kiertäessään. Tämä siis vaatisi kokeilevalta maa-asemalta havaittavaa luokkaa oleva EIRP 2.4 GHz:llä ja samaten havaittavaa luokkaa oleva G/T-vastaanotto- systeemissä 10.4 GHz:llä. Matjaz:in neronleimaus on yhdistää nämä ominaisuudet _herkkään_ 2.4 GHz:n vastaanottimeen ja _suuritehoiseen_ 10.4 GHz:n lähettimeen siten, että translaattori voisi toimia yhden ohjausbitin ohjauksella joko heikkosignaalisena koherenttina translaattorina ranging- yms. mittauksia varten tai sitten täysiverisenä 2.4/10.4 GHz:n transponderina SSB- ja CW-modeja varten (siis mukaanlukien kapeakaistaiset digitaalimodet). AMSAT-OH:lla mielenkiintoa gigabandien puolijohdepääteasteelle -------------------------------------------------------------- Näinollen AMSAT-OH:n toiveista jää jäljelle erillisenä käyttö- kelpoisena laitteena 24 GHz:n lähetin transponderikäyttöön (P3E:henhän suunnitellaan ainakin toistaiseksi samanlainen välitaajuusmatriisi kuin AO-40:eenkin). Tämä projekti on saanut kovasti kiinnostusta osakseen AMSAT-OH:n piireissä ja on muodostunut ihan oma 24 GHz:n tiimi, jonka osapuolet toimivat Helsingissä/Espoossa, Salossa, Tampereella, Kööpenhaminassa ja Tokiossa. Ryhmästä löytyy asian- tuntijoita, harrastajia ja tekijöitä jokaiselle vaadittavalle modulille. Näistä em. seikoista johtuen on allekirjoittanut laatinut palo- puhe-esityksen aiheesta ja hyvässä huomassani olevaa AO-13-huolto- käsikirjaa on tutkittu hyvin tarkasti, jotta voisimme ehdottaa selllaista mekaanista mallia, joka haittaisi mahdollisimman vähän niin tärkeiksi tulleita 2m/70cm:n laitteita... Jos kaikki menee tänä viikonloppuna kuten on suunniteltu, yhdistyvät P5A-simulaattori ja _herkkä_ 2.4 GHz:n RX, sekä suuritehoinen 5 - 20 W:n 10.4 GHz:n lähetin yhteen purkkiin, sekä saadaan lisäksi allokaatio suuritehoiselle (5 - 10 W) 24 GHz:n lähettimelle sellaisella antennilla, jolla saadaan kohtuullinen signaalinvoimakkuus koko näkyvälle maan pinnalle satelliitin ollessa apogeumissa. Phase 5A-simulaattori Phase 3E:hen ---------------------------------- Saavuttuani hotellille Marburgin linnan juurelle, asetun aloilleni ja soitan Karl:ille. Hän on pohtinut P5A:n lähettimen toteutusta 70 cm:n bandille Matjaz:in ehdotuksen pohjalta, mutta Bochumin 20 m:n peilin valjastaminen sekä 2.4 GHz:lle, 10.4 GHz:lle ja 435 MHz:lle yhtäaikaa on todella vaikeata hyvällä peilin valaisuhyötysuhteella. Karl haluaa keskustella tästä P5A-aiheesta minun ja Matjazin kanssa vielä tänä iltana, joten soitan Matjaz:ille, joka on kerinnyt jo ikävä kyllä lähteä Ljubljanaan matkalle tänne päin. Hänen pitäisi laskelmieni mukaan saapua hotellille iltakahdeksan ja yhdeksän välillä, joten jätän hänelle hotellivastaanottoon yhteydenottopyynnön. Piirrän myös puhtaaksi koherentin 7/30-transponderin lohkokaavion siten, että sitä voisi käyttää myös 5...20 Wattisena translaattorina joko vähentävällä tai summaavalla miksaukselle 10.7 MHz:n IF:llä. Miellyttävä tapaaminen ---------------------- Piipahdan paikallisessa ravitsemusliikkeessä aidolla kebabilla ja heitän kaupunkikierroksen mukavassa historiallisessa keskustassa. Tietenkin löydän matkallani myös oivallista Muellerin mansikkamaitoa, joka on pakattu käteviin puolen litran annoksiin. Tässä tavarassa ei todellakaan ole mitään kälyisiä keinotekoisia aromeja vaan ihan ehtaa mansikka-aromia. Arvokkaiden väkijuomien tiiviimpi uudelleensijoittelu (tätä on tullut harjoiteltua jo pari viikkoa paperilla em. 24 GHz:in purkkien kanssa) tuo huoneen ahtaaseen jääkaappiin runsaasti tilaa kahdelle mansikkamaidon kerta-annokselle ja litralle tuiki tarpeellista täysmaitoa. Elämä hymyilee. Haen jännitystä elämääni jatkamalla lento- kentältä ostamaani Jack Higgins:in Edge of Danger-bestselleriä lukemalla. Matjaz saapuu illalla hotellille kymmenen jälkeen. Myöhäisen saapumisen vuoksi päätämme jättää vierailun Karlin luokse väliin ja keskustelemme P3E:n uusista mahdollisuuksista ja omista projekteistamme. Matjaz on rakentanut viime aikoina mm. lentokoneeseensa L-bandin tutka- vastaajan, sekä mm. 6 GHz:n UWB-radion 10 Mbit/s:n siirtämiseen. UWB-härvelin kantomatka on n. 150 m. Keskustelut kestävät pikku- tunneille saakka. Lauantai 25.01.2003 ------------------- Sivujuonne: Digitaalista ATV:tä ------------------------------- Ennen palaverin alkua käyn mielenkiintoisen keskustelun Henningin hanssa hänen ryhmänsä DVB MPEG-2 -kokeiluista. Pääasiallisin modulaatio on QPSK, mutta myös COFDM on putkessa, mutta luonnollisesti vielä kovien ponnistelujen takana. Enkooderi, Transport Stream- multiplekseri (nelituloinen), sekä 1.3/2.4 GHz:n QPSK-modulaattori ovat ilmeisesti kaupallisesti saatavilla olevia tuotteita radio- amatöörikäyttöön. Ryhmä koolla ------------ Phase 3Express-satelliitin RF-hyötykuormien kokoukseen osallistuvat seuraavat henkilöt: Peter Osswald, Konrad Hupfer, Mirek Kasal, Freddie DeGuchteneire, Heike Straube, Karl Meinzer, Matjaz Vidmar, William Leijenaar isänsä kera, Peter Guelzow, Danny Orban, Wolf-Henning Rech, Frank Sperber, Gerald Moernaut, sekä allekirjoittanut. Ei matriisia ------------ Eräs merkittävä päätös, joka tehdään välittömästi on välitaajuus- matriisin poisjäänti. LEILA-toimintoa toki tarvittaisiin, mutta kireä aikataulu huomioonottaen tämä jäänee pois. William kuitenkin haluaa tutkia asiaa hieman: suurin työ on oikeastaan P3D:n mallin modifiointi SMD-tekniikalle. Vajaa vuosi aikaa ----------------- Aikataulusta senverran, että rautaa sopii toimittaa marraskuun tienoilla, viimeistään vuoden vaihteessa. Koko vuosi 2004 tarvitaan integroimiseen ja testaukseen vuoden 2005 laukaisua varten. Myös SBS-pitää valmistaa, joka tulee olemaan osa laukausumaksua Arianespacen Ariane 5-kantoraketilla. Tilanahtaudesta antaa myös kuvan se tosiseikka, että AO-13- tyyppisessä rungossa on käytettävissä vain noin yksi sakara kolmesta. Keskustelua käydään mm. komentodekooderin moderni- soinnista, sillä tämä yksikkö on varsin kookas ja se olisi mahdollista puristaa jopa komentovastaanottimen kanssa samaan purkkiin. Majakkasignaalin jakelu ----------------------- Merkittävä päätös on myös välitaajuisen majakkasignaalin jako jokaiselle lähettimelle erikseen. Tämä tarkoittaa sitä, että vastaanottimen ja majakan välitaajuiset signaalit summataan aina lähettimellä. Primääri- ja sekundäärikomennusyhteyksien määrittely eri ratamanöövereja varten sanelee myös sen tosi- seikan, että ilman RF-releitä ei tulla lähettimien osalta toimeen, vaan näitä elektromekaanisia hirvityksiä joudutaan edelleenkin käyttämään missiokriittisissä kohdissa. Rajallinen pinta-ala aiheuttaa antennihaasteita ----------------------------------------------- N. puoli päivää kuluu käytäessä keskustelua P3E:n antenneista ja hyötykuormien tarpeellisuudesta ja trendeistä. Keskustelu on toisinaan äärimmäisen poliittista, sillä toisaalta satelliitin tulee toiminnoiltaan miellyttää rahoittajia, eli lähinnä AMSAT-DL:n jäsenistöä, mutta toisaalta meidän tehtävänämme on tietenkin myös viedä teknologiaa eteenpäin ja olla tiennäyttäjinä radioamatööri- tekniikalle. Kaikki keskustelu johtaa siihen, että koko P3E:n antennijärjestelmä menee täysin remonttiin. Haittapuolena tästä on se, että työmäärä uusien antennien kehittämisessä, labrauksessa ja valmistamisessa lentokelpoisiksi on huomattava, eikä vajaan vuoden tuotekehitysaika asioita harrastuksekseen vapaa-aikana tekevälle ole mitenkään erityisen riittävä... Etuna on taas kuitenkin se positiivinen seikka, että avaruus- aluksen pinnalle voidaankin nyt rakentaa riittävästi antenneja myös muillekin kuin 145 MHz:n ja 435 MHz:n taajuusalueille. Satelliitin käyttömuodoille otetaan sellainen puhtaasti tekninen perustelu, että VHF-/UHF-liikenne käydään satelliitin ollessa perigeumissa ja tästä +- ehkä noin 23.000 km:n korkeuteen eli noin MA-luvuilla 225 - 30. MA-luvuilla 30 - 85 ja 170 - 225 käytettäisiin taas 1.3 GHz:n ja 2.4 GHz:n bandeja, eli aina tuonne 37.500 km:n korkeuteen. Tällä välillä on Doppler-siirtymä jo siedettävä ja voidaan käyttää +Z-akselin suuntaisia suunta- antenneja (VHF:llä ja UHF:llä olisi käytössä vinottaiset trappi- säteilijät, monopoleja tai dipoleita). Mentäessä lähemmäksi apogeumia, MA-luvuilla 85 - 170, käytettäisiin suurempigainisia antenneja vielä suuremmilla taajuuksilla, jolloin säteilykuvio optimoitaisiin apogeumia varten ja jolloin myös Dopplersiirtymä ja sen muutosnopeus ovat vielä hillitympiä. Apogeumissa käytettäisiin näinollen 5.7 GHz:n vastaanotinta, toista 2.4 GHz:n vastaanotinta ja 10 GHz:n, 24 GHz:n ja 47 GHz:n lähettimiä. Myös 1.3/2.4 GHz:n transponderia voitaisiin käyttää apogeumissa tarvittaessa.