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Artigos de natureza técnica e funcional

Comunicações Espaciais

A operação no Serviço Amador por Satélite (3)

[ Miguel Aires ( CT1ETL ) - Dezembro de 2000 ]

Este 3º artigo pretende ser uma ajuda para a actividade das comunicações do serviço amador por satélite, nomeadamente abordando alguns dados importantes sobre aspectos gerais para a operação em 3 satélites com repetidores analógicos de banda cruzada em FM.

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A operação nos satélites com repetidores analógicos em FM

Para desmistificar o conceito de que para se trabalharem satélites do serviço de amador é caro e complicado, vamos descrever alguns procedimentos úteis para quem queira escutar ou mesmo contactar outras estações via repetidor em FM.

No momento em que este artigo está a ser escrito conhecem-se pelo menos 3 satélites com estas características, o AMRAD-OSCAR 27 ou AO-27, o UoSAT-OSCAR 14 ou UO-14 e o SUNSAT-OSCAR 35 ou simplesmente SUNSAT.

Nem todos estes repetidores estão disponíveis 24 horas mas todos têm em comum o facto de proporcionarem comunicações com um simples equipamento de banda dupla ou através da conjugação de um transceptor de VHF com um de UHF.

Enquanto que o satélite AO-27 apenas opera em FM sobre o Hemisfério Norte nas suas passagens matinais e o SUNSAT está sujeito a um regime de trabalho pré-definido que inclui a partilha dos seus sistemas noutras aplicações relacionadas com áreas de trabalho fora do radioamadorismo, o UO-14 foi recentemente transformado em estação repetidora automática analógica em F3E para o serviço de amador a tempo inteiro, ou seja, 24 horas por dia sem interrupções.

Vejamos então alguns dados sobretudo sobre o UO-14, visto ser de todos o que trabalha continuamente neste modo, não exigindo por isso informações ou cálculos adicionais sobre os períodos em que subindo acima do nosso horizonte na sua órbita está ou não activo como repetidor de FM.

Como em qualquer outra forma de comunicação dentro do serviço amador por satélite, para além dos equipamentos receptores e emissores com as respectivas antenas é necessário possuir um meio de cálculo de órbitas ou ter acesso a essa informação. Mesmo que não se possua um computador pessoal ou os programas indicados, há sempre alguém que pode facultar essas previsões, caso contrário torna-se um desespero manter escuta aleatória às frequências de descida já que podem ter que se esperar umas 12 horas entre duas passagens.

Ao contrário do SUNSAT os satélites AO-27 e UO-14 trabalham com o canal de subida em VHF e um canal de descida em UHF, contudo a sua potência de transmissão e ganho da antena de recepção do UO-14 torna-se o mais acessível a quem não possua antenas direccionais orientáveis para este tipo de trabalho.

Alguns radioamadores já conseguiram contactos entre os dois lados do Atlântico através deste sistema de comunicações, mas como para isso a elevação do satélite tem que ser muito baixa em relação ao horizonte de ambas as estações, este tipo de contacto limita-se sobretudo a quem possua boas antenas e esteja bem desimpedido de obstáculos na direcção certa no local de instalação da sua estação.

Usualmente trabalham-se grandes distâncias com potências na ordem dos 5 a 10 W mas nunca com as simples antenas de base magnética para o serviço móvel, tendo em consideração que contactos com este tipo de antena só são realizáveis se o satélite se encontrar muito bem posicionado e nos ângulos mais favoráveis para o seu diagrama de radiação concebido para as comunicações locais ao nível da linha de vista. Uma antena de 5/8 de onda, por outro lado, já pode fazer alguma diferença, sobretudo se não for do tipo bobinado. De toda a forma por motivos relacionados até com a polarização do sinal, estes satélites em geral só facultam contactos fáceis com antenas típicas do serviço móvel ou portátil e em condições aceitáveis durante combinações de factores muito específicas que infelizmente não são muito frequentes nem duram muito tempo quando acontecem.

A diferença de potência de emissão entre o AO-27 e o UO-14 pode advir do facto das suas dimensões físicas serem consideravelmente diferentes. O primeiro tem o formato de um cubo e mede aproximadamente 19 cm de lado, enquanto que o UO-14 é uma caixa rectangular com 53 X 34.5 X 34.5 cm o que permite uma área maior para as células solares fotoeléctricas, ( logo mais poder de recuperação da energia das baterias ) e daí mais potência de emissão a qual ronda os 2 a 3 W, sendo um valor francamente superior aos 0.5 W do AO-27 em FM.

A activação do repetidor de FM a bordo do UO-14 foi apenas um dos capítulos mais recentes na sua já longa vida útil. Construído na Universidade de Surrey no Reino Unido, pela equipa do Professor Martin Sweeting, ( G3YJO ) e do Dr. Jeff Ward ( K8KA ), foi lançado a partir da Guiana Francesa através de um foguetão do tipo Ariane 4 da Agência Espacial Europeia, em 22 de Janeiro de 1990. Este satélite começou por ser o primeiro de uma longa série de satélites do serviço de amador que trabalhou à velocidade de 9600 baudios em rádio pacote.

Em Fevereiro de 1992 foi substituído por um novo satélite com essas características, o UO-22, tendo sido transferida a sua operação para fora das bandas do serviço amador por satélite, tendo, ( nomeadamente ao longo de 7 anos ) trabalhado ao serviço de serviços médicos sem fronteiras em África e noutras partes do Mundo com a designação de VIASAT.

As antenas recomendadas para trabalharem com estes satélites de órbita baixa têm que ter em consideração que o objecto com que nos queremos comunicar se está a movimentar constantemente a grande velocidade podendo vir a elevar-se a partir da linha do horizonte até aos 90º e percorrer cerca de 180º entre dois pontos cardeais, na sua rota de passagem sobre a estação no solo. Outra questão importante que não deve ser negligenciada é a relativa à polarização de sinal que pode até rodar de posição por várias vezes numa só passagem.

A opção ideal e mais eficaz consiste em serem usadas antenas directivas com um sistema de motores eléctricos que as permitam movimentarem-se 360º na posição horizontal e 90º na vertical. Apontar correctamente estas antenas direccionais, ( especialmente se o grau de directividade for muito elevado devido a um diagrama de irradiação estreito ), é muito difícil. Há sobretudo dificuldades acrescidas para se seguir um objecto em movimento rápido nestas circunstâncias, tornando-se uma tarefa quase impraticável sem ajuda de um controle dos rotores de antena por computador, ( mesmo que seja conhecida em antecipação a órbita do satélite em cada passagem sobre a nossa posição ).

Outra opção viável bastante mais económica é, ( embora com resultados também mais modestos ), conceberem-se antenas ou conjugações de antenas para cada banda que nos proporcionem diagramas de radiação do tipo omnidireccional e de polarização mista ou circular, as quais pelo seu desempenho possam ter um ganho aceitável nas condições de trabalho exigidas sem necessidade do uso de motores eléctricos nem programas de computador para orientação automática de direccionais.

Como se viu, accionar estes repetidores com as antenas de uso comum para serviço móvel ou portátil terrestre é uma questão de sorte, mas com o ângulo certo no momento mais oportuno conseguem-se contactos memoráveis em condições óptimas, mas não pode ser considerada à partida garantia segura de contactos muito longos e muito frequentes nessas condições.

Tal como foi dito satélite UO-14 é o ideal para estas experiências devido às características da sua antena de recepção, pois torna-se muito menos exigente em termos de potência de emissão por parte das estações no solo, podendo ser trabalhado com menos de 5 W se a estação estiver bem equipada com os seus elementos irradiantes.

Uma vez equipada a estação para fazer face às condições exigidas para este tipo de operação, convém adquirir também o " software " de previsão de órbita e testá-lo para que não haja necessidade de ser mantida uma escuta constante em busca da próxima oportunidade de contacto. Para quem tem acesso à Internet a página que se recomenda é sobretudo a da AMSAT pois aí, para além de muitas informações úteis, o radioamador pode adquirir os seus próprios programas de rasteio de órbitas.

O endereço é : http://www.amasat.org/

Para entrar em emissão após ter escutado algumas passagens do satélite, o operador deve preparar o(s) seu(s) equipamento(s) para o efeito de Doppler.

A frequência do canal de subida do satélite UO-14, por exemplo, é 145.975 MHz, enquanto que o canal de descida se encontra situado em 435.070 MHz. Devido ao movimento a alta velocidade deste objecto há um afastamento destes valores à medida que o satélite se dirige para nós ou se afasta na direcção contrária, o que se faz notar com maior ou menor grau em virtude das características de cada rota em particular.

Quando, por exemplo, o satélite se desloca em direcção à estação no solo no início da sua passagem, o seu sinal aparecerá desviado em frequência até 10 KHz acima da frequência de emissão do repetidor a bordo, ou seja, cerca dos 435.080 MHz. De igual forma, o canal de subida será afectado em cerca de 3.3 KHz, mas ao contrário, o que implica dizer que deverá ser feita a emissão perto de 195.971,7 MHz. Como a maior parte dos equipamentos de FM são segmentados em passos de sintonia de 5 KHz no mínimo, a frequência mais próxima para quem se encontrar nestas condições será 145.970 MHz a fim de compensar esse desvio e a sua emissão chegar ao satélite em 145.973,3 MHz, ou seja o mais próximo possível dos 145.975 MHz que nos permite esse tipo de transceptor. Esta perda de precisão de 1.7 KHz constitui um desvio negligenciável para a operação, contudo se o equipamento for mais avançado pode fazer-se a compensação correcta, bastando para isso emitir em 145.971,70 MHz para se estar a chegar ao receptor do satélite naquele momento crítico precisamente em 145.975,00 MHz.

Quando o satélite passa pela estação de solo e se começa então a afastar dá-se então o fenómeno contrário.

Para fazer face a esta característica das comunicações espaciais e facilitar a operação é aconselhável programarem-se os pares de frequências em canais de memória adjacentes com os dados das tabelas deste artigo respeitantes a cada satélite abordado.

Para quem possui equipamentos preparados para trabalharem via satélite esta operação ainda é mais facilitada pois pode ser quase 100% automatizada sem necessidade de outros canais de memória para além do canal destinado ao satélite em causa apenas. Em alguns destes tranceptores, ao alterar-se a frequência de recepção para cima ou para baixo, o sistema automático do equipamento faz logo a compensação do desvio necessário na frequência de emissão tornando o trabalho do operador muito menos complicado e muito mais dependente apenas do seu ouvido para dar o toque final em relação ao efeito Doppler. Há ainda programas de computador específicos que permitem corrigir o fenómeno automaticamente nos equipamentos que podem ser comandados remotamente por ligação ao PC feita através de uma das portas de intercâmbio de informação.

Deve-se ainda ter em atenção, que ao contrário das estações repetidoras do serviço de amador locais, este tipo de operação requer o cuidado de se ter o inibidor de ruído ( " squelch " ) aberto para que seja possível ao operador aperceber-se da chegada dos primeiros sinais ou, nas condições mais desfavoráveis poder até escutar o próprio repetidor a bordo do satélite.

Embora os exemplos mais frequentes neste artigo tenham sido sobre o UO-14 por ser o que está activo nesta modalidade 24 horas por dia, princípios idênticos se aplicam ao SUNSAT e ao AO-27 quando disponibilizam também a operação em FM. No caso destes dois últimos, mesmo que esteja agendada actividade para uma determinada passagem sobre o local de instalação da estação convém escutar primeiro se há ou não outras chamadas a decorrerem nas frequências destinadas ao serviço de amador em FM antes de se emitir. Se não for tomada esta precaução ao enviarmos o nosso sinal no canal de subida podemos estar a interferir e prejudicar comunicações de outros serviços através daquele satélite que não nos estão destinados.

Em relação aos dados necessários para estes três satélites pode ser consultadas as tabelas anexas e seguidas as ligações via Internet que aí são referidas.

Estão previstos para breve lançamentos de mais satélites do serviço de amador com repetidores analógicos em F3E a bordo, o que irá com certeza aumentar as potencialidades deste modo de operação e popularizar o uso de comunicações espaciais.

Para finalizar aqui ficam alguns dados relevantes :


SUNSAT-OSCAR 35

Repetidor em FM
Canal de subida 436.291 MHz
Canal de descida 145.825 MHz

Programação de canais de memória :

Emissores/receptores com espaçamento de sintonia mínimo de 1 KHz ou menos

Recepção ( MHz )

Emissão ( MHz )

145.828,30

436.281,00

145.826,60

436.286,00

145.825,00

436.291,00

145.823,40

436.296,00

145.821,70

436.301,00

Emissores/receptores com espaçamento de sintonia mínimo de 5 KHz

Recepção ( MHz )

Emissão ( MHz )

145.830,00

436.280,00

145.825,00

436.285,00

145.825,00

436.290,00

145.825,00

436.295,00

145.820,00

436.300,00

Horário de actividade em telefonia para a Europa e Norte de África ( em UTC ) no período de 13-11-2000 a 30-11-2000, ( em conjugação com este dados deve ainda ser usado um programa de cálculo de órbita para se obterem informações precisas sobre a hora certa e o tipo de passagem sobre a estação de solo que coincida com estes horários ) :

13/11/2000 16:56

14/11/2000 16:16

15/11/2000 17:15

16/11/2000 16:34

17/11/2000 15:54

18/11/2000 16:52

19/11/2000 16:12

20/11/2000 17:11

21/11/2000 16:30

22/11/2000 15:50

23/11/2000 16:49

24/11/2000 16:08

25/11/2000 17:07

26/11/2000 16:27

27/11/2000 15:46

28/11/2000 16:45

29/11/2000 16:05

30/11/2000 15:24

 

Elementos Keplerianos à data deste artigo ( em formato NASA ) :

Chave para descodificação do formato NASA em 2 linhas :

1 AAAAAU 00 0 0 BBBBB.BBBBBBBB .CCCCCCCC 00000-0 00000-0 0 DDDZ

2 AAAAA EEE.EEEE FFF.FFFF GGGGGGG HHH.HHHH III.IIII JJ.JJJJJJJJKKKKKZ

A - CATALOGNUM B - EPOCHTIME C - DECAY D - ELSETNUM E - INCLINATION F - RAAN

G - ECCENTRICITY H - ARGPERIGEE I - MNANOM J - MNMOTION K - ORBITNUM

Z - CHECKSUM

SO-35 :

1 25636U 99008C 00314.45196703 .00001394 00000-0 38013-3 0 2506

2 25636 96.4511 123.3466 0153762 82.0098 279.8514 14.41559288 90019

O calendário de actividade em FM e outras informações importantes podem ser consultadas na página SUNSAT em http://sunsat.ee.sun.ac.za/


UoSAT-OSCAR 14

Repetidor em FM
Canal de subida 145.975 MHz
Canal de descida 435.070 MHz

Programação de canais de memória :

Emissores/receptores com espaçamento de sintonia mínimo de 1 KHz ou menos

Recepção ( MHz )

Emissão ( MHz )

435.080,00

145.971,70

435.075,00

145.973,35

435.070,00

145.975,00

435.065,00

145.976,65

435.060,00

145.978,30

Emissores/receptores com espaçamento de sintonia mínimo de 5 KHz

Recepção ( MHz )

Emissão ( MHz )

435.080,00

145.970,00

435.075,00

145.975,00

435.070,00

145.975,00

435.065,00

145.975,00

435.060,00

145.980,00

Elementos Keplerianos à data deste artigo ( em formato NASA ) :

UO-14 :

1 20437U 90005B 00306.73977731 .00000510 00000-0 21158-3 0 5928

2 20437 98.3933 9.0607 0010693 164.8869 195.2636 14.30552197562536

Outras informações importantes podem ser consultadas na página Michigan AMSAT em http://www.qsl.net/kg8oc/


AMRAD-OSCAR 27

Repetidor em FM
Canal de subida 145.850 MHz
Canal de descida 436.800 MHz

Programação de canais de memória :

Emissores/receptores com espaçamento de sintonia mínimo de 1 KHz ou menos

Recepção ( MHz )

Emissão ( MHz )

436.810,00

145.846,70

436.805,00

145.848,40

436.800,00

145.850,00

436.795,00

145.851,60

436.790,00

145.853,30

Emissores receptores com espaçamento de sintonia mínimo de 5 KHz

Recepção ( MHz )

Emissão ( MHz )

436.810,00

145.845,00

436.805,00

145.850,00

436.800,00

145.850,00

436.795,00

145.850,00

436.790,00

145.855,00

Elementos Keplerianos à data deste artigo ( em formato NASA ):

AO-27 :

1 22825U 93061C 00313.91244479 .00000621 00000-0 26585-3 0 08824

2 22825 098.3870 005.4337 0008262 189.9327 170.1693 14.28269450371138

Outras informações importantes podem ser consultadas na página AMRAD AO-27 em http://www.amsat.org/amsat/intro/ao27/

 

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