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业余无线电台驻足太空

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业余无线电台驻足太空

 
     
 

国际太空站

  国际太空站(International SpaceStation,英文简称ISS)上的ARISS(Amateur Radio on the International SpaceStation)小组负责发展业务, 其目的是让业余无线电团体能够和国际太空站上的宇航员进行交谈。
  ARISS的主要目标有点:
  a. 与学校进行教学交流
  b. 与业余电台进行自由的联络
  c. 宇航员和朋友的联络
  d. 国际太空站的通信试验
  第一点是主要的目的,世界各地的一些学校被选中,在约定的时间和轨道上的太空站进行联络,每次联络,学校安排十个左右的学生,轮流向宇航员提一些和宇航相关的问题,从而激发学生对科学、技术和业余无线电的兴趣。自从有第一套业余无线电设备被安装到航天飞机上进行业余通信起,到目前为止,已经超过200个学校进行了这种太空通话试验。

宇航和业余无线电

  先让我们回忆一下在人类太空飞行中,第一次的业余无线电联络。1983年,美国的哥伦比亚号航天飞机执行STS-09任务,SAREX小组(Shuttle/Space Amateur Radio Experiment team)促成了W5LFL/欧文加利特(Owen Garriott)成为第一个在太空中业余无线电的宇航员火腿。欧文当时使用的是一台Motorola 2米FM对讲机和一副安装在窗户上的天线。“这里是W5LFL在哥伦比亚号航天飞机上呼叫。”,欧文在STS-09航天飞机任务中的业余时间,与地球上的业余无线电台进行了上百个QSO,开创了业余无线电联络在人类宇航中的历史。
  从那以后,各国的业余无线电小组,其中以美国的SAREX,德国的SAFEX,俄罗斯的MIREX为核心的队伍,不断地发展在美国的航天飞机、俄罗斯的和平号太空站上的业余无线电通信设备。 现在的ARISS,是一个由10个国家的爱好者组成, 在1996年成立,负责发展在ISS上的业余通信项目。

火腿工作室的位置

  ISS上的火腿设备分布在两个位置。2米波的操作主要在FGB(RussianFunctional Cargo Block),俄罗斯部分的工作仓,她被称呼为Zarya,天线是FGB上原有的天狼星遥感天线, 这个简单的1/4波长的天线在ISS原来设计的时候就已经有了,谐振频率接近2米波段的业余频率, 这个天线俄罗斯方面不再使用,可以永久地被ISS上的火腿使用。
在2000年底,ISS火腿小组开发了一套新的天线,包括了4付天线。一旦这些天线被采纳并通过检测,那么,主要的火腿操作室将被安排在SM(Russian Service Module,俄罗斯服务仓),它被称呼为Zvezda。业余电台将被安装在SM的426部分,餐桌的右边,可以允许两个火腿同时在不同波段操作。

电台的硬件配置

  目前,在ISS上使用的业余电台系统,是2000年9月8日航天飞机阿特兰帝斯号在执行STS-106任务时候带到ISS上的。最开始的ISS业余电台硬件,包括了两台爱立信手持机、一个电源适配器、一个通用适配模块、一套天线系统、一个包封数据通信(Packet)模块、一个头带耳机话筒、一套必要的连接电缆。以及整个系统的结构图。这套装备同时适用于业余电台的语音和包封数据通信模式,但同一时间只能使用其中一种模式。
  详细的器材配置是:
  a. 爱立信M-PA系列手持对讲机
  这是爱立信的一款商用对讲机,两台机器看上去外观和大小是一样,但分别工作在两个不同的波段,一台是2米波,一台是400兆。通过编程,每台对讲机有4个频率段,每段16个频率, 总共有64个不同的频率。到现在为止,只有2米的机器被使用。对讲机通过一个DC/DC的支流变换器和ISS上的电源系统连接,用7.5伏的直流电压供电。 M-PA最大的发射功率是5W,整个对讲机的基础部分大约是69×38×117mm(不包含电源适配器)。
  b. 电源适配器
  电源适配器包含了一个12V/7.5V的DC/DC电压转换器,12V的输入电压从包封数据通信模块引入, 转换为7.5V后为对讲机供电。电源适配器安装在一个标准的爱立信电池盒里面,并插入对讲机的底部电池盒位置,取代原来的电池,为对讲机供电。
  c. 通用适配模块
  适配模块用于一个各种设备互相连接。例如,对讲机和头戴耳机话筒的连接、成员个人录音机、和包封数据通信的音频接口、SSTV通信硬件的接口。
  e. 电台支持计算机(SSC)
  这是ISS提供的硬件,用于作为包封数据通信的终端设备。 因为当前ISS上的计算机缺乏,所以,业余电台装置目前还不能够用上计算机。 SSC将来还要用于SSTV系统。目前,为ARISS提供一台独立使用的计算机的计划,仍在磋商当中。
  f. 包封数据通信模块
  包封数据通信模块,包含了两个主要部件。一个是整套ISS业余电台使用的主电源模块。当前最大可提供28V/3A的电力供应。另外一个就是用于包封数据通信的控制器,PacComm公司的Picopacket Terminal Node Controller(TNC)。参看图吧,很有趣,模块上分别用英文和俄文进行标注。
  g. 头带耳机话筒
  Daivd Clark公司的航空型头带耳机。在很多次的航天飞机任务中都被使用,现在也把它用在ISS上的业余电台。
  h. 电缆
  这里包括了所有用于整个业余电台的连接电缆:
  1.天线电缆。用于连接爱立信对讲机和ISS上的天线插座。
  2.爱立信电缆。用于连接对讲机和适配模块。
  3.对讲机电缆。用于从包封数据通信模块中提供电源给电源适配模块,同时,还提供包封数据通信模块和通用适配模块之间的音频传输。
  4.ISS火腿28VDC/10A电缆线。连接到FGB的俄罗斯制式的电源插座上,然后转为美国制式。
  5.耳机话筒组延长电缆。这个电缆用于连接通用适配器和耳机话筒组,延长了耳机话筒和ISS业余电台设备的距离,方便宇航员的在太空站上走动,同时,它还带有一个PTT开关。
  6.RS-232电缆。用于SSC笔记本电脑和包封数据通信模块的连接。
  7.SSC直流电源电缆。用于SSC和包封数据通信模块上的主电源模块连接。

监听和与ISS联络

  当前ISS的业余电台,工作频率如下,注意,我们所在的ITU区域的频率,同时,还要注意多普勒效应,适当调整接收频率。 ISS上的宇航员一般在他们的休息时间才操作业余电台,如果你想和ISS做QSO,经常收听。在国外,已经有不少成功取得联络的报告。国际太空站上的PMS(Packet Mail System)也已经开通,可以通过1200bps的包封数据通信,给宇航员发电子邮件。
  语音和数据下行频率:145.80(全世界)
  语音上行频率:144.49(ITU 2区和3区)
  语音上行频率:145.20(ITU 1区)
  数据上行频率:145.99(全世界)
  通信模式:N-FM
  ISS属于低轨道空间飞行物, 每次飞过我们头顶的时间只有十分钟左右的时间, 最好的方法是使用一个卫星跟踪的软件,掌握当前ISS的位置。

 

 

 
     
 

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