RUBIN-5 & SAFIR-S           (Stand: 18.09.2005) 

Startkonfiguration

Am 27. Oktober 2005 um 06:52:26 UTC fand der Start einer COSMOS 3M (No. 104) vom Kosmodrom in Plesetzk statt. Hierbei wurden die primären Satelliten Topsat und Tsinghua 2 (BLMIT-1) gestartet, als sekundäre Nutzlasten startete SSETI Express, Mozhayets 5, N-Cube 2 und Sinah 1. SSETI Express seinerseits wird im Rahmen seiner Mission zwei Satelliten CubeSat XI-V und UWE-1 aussetzen.

Mit an Bord ist auch die deutsche Satellitennutzlast RUBIN-5. (Pressemeldung OHB-System AG, Bremen: deutsch, englisch)

Der angestrebte sonnensynchrone Orbit ist kreisförmig mit ca. 690km Bahnhöhe und 98,2° Inklination. Die Periode einer Erdumkreisung dauert ca. 90 Minuten (Beispiel Orbit SSETI Express).

Keplerdaten

Die Keplerdaten für den Satellitenstart am 27. Oktober 2005 (06:52:26 UTC) sind u.a. bei CELESTRAK in der Rubrik "Latest 30 Days' Launches" zu finden.
Eine Beschreibung zum Datenformat dieser NASA Two-Line Element (TLE, "2Line") ist dort ebenfalls zu finden.

Einen ersten Eindruck der Kette der vorüberziehenden Satelliten am Standort Bremen (JO42JX) kann man auf dem folgenden Bild erkennen. Der Überflug am 28.10.2005 um 09:13UTC dauert ca. 13 Minuten. Als Tool verwende ich ORBITRON.

Eine Zuordnung der diversen Satelliten zu den Objektnummern wird erst in einigen Tagen erfolgen.

 

Start war live im Satellitenfernsehen zu verfolgen (nur am 27.10.2005)

Die ESA hat am 27. Oktober 2005 den Start des SSETI EXPRESS live über EUTELSAT W2 und ASTRA 1G übertragen.

Eutelsat W2 at 16 degrees east
Transponder B6, channel G (vertical), SCPC/4:2:0
F=11.181 MHz, SR=5.632 MS/sec, FEC=3/4

ASTRA 1G at 19 degrees East
Transponder: 1.108 (DVB - MPEG-2, MCPC)
Polarisation vertical - Frequency 12551,5 MHz
Symbol Rate 22000 MS/sec - FEC 5/6 - Service Name ESA (Astravision 2)

Photos und Videoaufzeichnungen sind u.a. über Links der SSETI EXPRESS Projektseiten der ESA im Bereich Multimedia zu finden.

Startsequenz

Die geplante Startsequenz war wie folgt: (Quelle)
L[sec] UTC Lift Off

Altitude (km)

Velocity (km/s)

L 06:52:26 Lift Off 0 0
L+130 06:54:36 1st stage engine cut off
L+131 06:54:37 1st stage separation 65 2.6
L+135 06:54:41 2nd stage ignition
L+146 06:54:52 Fairing separation 83 2.6
L+458 07:00:04 2nd stage engine cut off 253 7.7
L+2054 07:26:40 2nd stage restart 630 7.5
L+2067 07:26:53 2nd stage cut off 690
L+2083 07:27:09 Spinning up of DMC4
L+2087 07:27:13 Spinning up of SSETI Express
L+2092 07:27:18 TOPSAT separation
L+2094 07:27:20 DMC separation
L+2097 07:27:23 SSETI Express separation
L+6297 08:37:23 XI-V separation

 

Aufbau der Nutzlast RUBIN-5

Auf der letzten Raketenstufe der COSMO-3M Rakete ist eine weitere aktive Satellitennutzlast "RUBIN-5" installiert, die nach Aussetzen der primären und sekundären Satellitennutzlasten im Orbit verbleibt und technischen Experimenten dient. 

Bild:
Seitenansicht des RUBIN-5 Moduls
bei einem Systemtest

Wesentliches Ziel der Nutzlast ist ein Experiment zur Erprobung einer speziellen Solarantenne ASOLANT (Advanced Solar Antenna), die im Rahmen eines ESA/ESTEC-Projektes entwickelt wurde. Die Steuerung der RUBIN-5 Nutzlast erfolgt via Internet über ORBCOMM Kommunikationssatelliten. 

Photo:
Unterbringung der ASOLANT-Antennen
an der mittleren Säule vor der Integration
der anderen Satelliten

Da dieses Experiment fest auf der letzten Raketenstufe montiert ist und nur über ein limitiertes Powerbudget verfügt, findet keine Lageregelung statt. Zur Lagebestimmung wird daher ein 3D-Magnetometer verwendet, das in Verbindung mit einem von der DLR entwickelten und bereits im Satelliten PCSat erprobten GPS-Empfänger (PDF, 480 kB) eine genaue Systemuhrzeit, Position und Lageinformation liefert. Weiterhin ist ein Impact-Detektor montiert, der Meteoriten-Einschläge auf dem Trägerrahmen detektieren soll, sowie eine CCD-Kamera.

Bild:
Komponenten-Blockbild des RUBIN-5

Die Steuerung von RUBIN-5 über ein ORBCOMM-Modem. Die Bodenstation erhält somit über das ORBCOMM- Kommunikationsnetz und Internet aktuelle Daten per Mail. Per Mail können umgekehrt auch Kommandos an das Modem übertragen werden und dort von einer speziellen Applikations-Software ausgeführt werden. In Verbindung mit dem Magnetometer und einem GPS-Empfänger stehen somit eigene aktuelle Positions- und Lagedaten zur Verfügung.

Bild:
Prinzip der Kommunikation von RUBIN-5 über ORBCOMM

Die Solar-Antenne ASOLANT  (Advanced Solaar Antenna) besteht aus einer Kombination von Solarzellen und einer Antennenstruktur, die im Rahmen eines ESA/ESTEC Projektes "ASOLANT" (ESA-ESTEC Contract AO/1-3543/99/NL/SB) realisiert wurde. Je eine Antenne wird für den Empfang des L1 GPS-Signals und Abstrahlung der S-Band Bake verwendet.

Bild:
Flugmodell der ASOLANT-Antenne
bei der HF-Messung

Technische Daten der ASOLANT Antennen:

GPS-Antenne

Frequency:
Polarisation:
Impedance:
VSWR:
Gain:




1575 MHz (GPS L1)
RHCP
50 ohms
< 1.5:1
3 dBic

S-Band-Antenne

Frequency:
Polarisation:
Impedance:
VSWR:
Gain:



2.4-2.45 GHz
circular RHCP
50 Ohms
< 1.5:1
max. 7 dBic (incl. cable loss)

 

 

 

 

 

 

 

 

Einen Eindruck von dem Antennendiagramm der ASOLANT S-Band Antenne bietet das nachfolgende Diagramm der Messwerte.

Bild:
Antennen-Diagramm der S-Band Antenne

 

SAFIR-S

Das Funksignal für den Test der ASOLANT-Antenne wird von der S-Band Bake des SAFIR-S erzeugt. Periodisch werden hierbei die Bakenkennung sowohl als aufgezeichnete Sprachnachricht als auch als AX.25 Datentelegramme ausgesendet.

Als Rufzeichen ist DP 1 AIS in der Beantragung.

Eckdaten SAFIR-S

Rufzeichen:
Sendefrequenz:
Senderausgangsleistung:
Modulation:
Datenformat:
Datenrate:
Sprachausgabe:

DP 1 AIS
2401,9 MHz
ca. 100 mW
FM
AX.25, UI-Frames
9600 Baud FSK nach G3RUH
NBFM

SAFIR-S besteht aus den beiden Komponenten S-Band Sender und Microcontroller. Die Spannungsversorgung erfolgt durch RUBIN-5.
Die Aktionszeiten werde entsprechend des jeweiligen verfügbaren RUBIN-5 Powerbudgets gesteuert.

S-Band Sender

Als S-Band Sender findet ein modifizierter 13cm PR Sender (Hersteller: ID Elektronik, Karlsruhe) Verwendung. Die Modifikationen betrafen u.a. den einstellbaren Frequenzbereich von 2400-2402 MHz.

Die Senderausgangsleistung beträgt ca. 100 mW, die Antenne hat ca. 7 dB Gewinn nach Abzug der Kabeldämpfungen.

Die von der IARU koordinierte Sendefrequenz ist 2401,9 MHz 
 (References: IARU Confirmation letter, IARU Satellite Frequency Coordination Database)

SAFIR-S Microcontroller

Als Datenquelle dient ein Microcontroller ATMEL ATMEGA32 (ATMEL ATMEGA32 Product Chart) , der über eine PTT-Leitung die Ansteuerung des Senders übernimmt, Bakentexte generiert und diese als 9k6 FSK-Signal nach G3RUH an den Sender übergibt. Die Daten werden dann im AX.25-Protokoll als UI-Frames ausgesendet. Ein Watchdog im Microcontroller verhindert Daueraussendungen, zudem wird SAFIR-S vom RUBIN-5 aus nur für jeweils maximal 10 Minuten Dauer aktiviert.

Eine Datenverbindung zu einer Datenschnittstelle des ORBCOMM-Modems ermöglicht die Übernahme von RUBIN-5 Telemetriedaten, die ebenfalls über den Bakensender ausgesendet werden.

Bild:
SAFIR-S Microcontroller (Prototyp)

Bild:
SAFIR-S Microcontroller Schaltung

Der Microcontroller verfügt über Speicher, um akquirierte und empfangene Telemetriedaten zwischenzuspeichern und zur Aussendung entsprechend aufzubereiten. Weiterhin verfügt der Mikrocontroller über die Möglichkeit der Akquirierung von eigenen Telemetriedaten, z.B. der Temperatur des Senders und Betriebsspannung. Auch diese Daten werden im Telemetriefeld des Bakentextes untergebracht.

Ein Sprachspeicher iSD1416 (Datasheet PDF, 300 kB) mit 16 Sekunden Aufzeichnungsdauer und Speicherung des Textes in einem Onchip-EEPROM dient zur Ausgabe eines Bakentextes, der über den S-Band Sender abwechselnd zu den digitalen Telemetriedaten ausgesendet wird.

Aufgrund der Erfahrung mit anderen Projekten (z.B. Ballonprojekten des AATiS e.V.) stellt die Verfügbarkeit einer zyklischen Sprachaussendung eine hilfreiche zusätzliche Identifikationsmöglichkeit für das Satellitensignal auch bei ungünstigen Empfangsmöglichkeiten dar. Dies ermöglicht gerade zu Beginn der Mission als auch später interessierten Neu-Nutzern dieser Satellitennutzlast eine einfache Kontrolle der Verfügbarkeit und Abschätzung der Nutzbarkeit des Satellitensignals.

Bakeninformationen

Die Aktivitäten des SAFIR-S Moduls lassen sich wie folgt gruppieren und beschreiben:

Der Aktivitätszyklus des SAFIR-S Moduls erfolgt dann nach folgendem Schema:

Für die verwendeten AX.25 UI Frames werden folgende ZielAdressen verwendet:

DP1AIS > QST SAFIR-S Infobake
DP1AIS > TLM SAFIR-S Telemetriedaten in Klartext
DP1AIS > SYSTEM SAFIR-S System-Hexdump
DP1AIS > DATA RUBIN-5 Datentelegramme (optional)

 

Aussendezeitraum

Die erste Aktivierung von SAFIR-S erfolgt voraussichtlich nach Beendung der Startphase, wenn die Satelliten ausgesetzt wurden.

Dann wird der SAFIR-S Sender basierend auf der empfangenen GPS-Uhrzeit alle 10 Minuten für eine Dauer von 10 Minuten aktiviert.
SAFIR-S ist also dann aktiviert: Nach jeder vollen Stunden in den Minuten 10 - 20, Minuten 30 - 40, Minuten 50 - 60.

Diese Aktivierungszeiträume können zu einem späteren Missionszeitpunkt durch die Kontrollstation angepasst werden.

Das SAFIR-S Projektteam wird durch Oliver Amend, DG6BCE (AATiS e.V.) geleitet.

 

Satellitenverfolgungsprogramme

Zur Verfolgung der Satelliten finden sich im Internet und auf Linklisten der AMSAT-Vereinigungen mehrere hilfreiche Programme.
Stellvertretend seien hier genannt:
    ORBITRON (Sebastian Stoff),
    HalloSat (Gerhard Riesner DB3DH)
    SAFIR (Manfred Maday DC9ZP)

Weitere Links:

AATiS-Homepage: www.aatis.de
Informationen der anderen mitstartenden Satelliten: http://www.orbireport.com/Logs/Log05/Log2005-09.html
Gunter's Space Place: http://space.skyrocket.de/index.html
SSETI-Homepage: http://sseti.gte.tuwien.ac.at/express/mop/index.php


Aktualisierung:  15.11.2005 22:23 LCL