[Pubblicato qualche giorno fa, questo post viene aggiornato oggi, 19 febbraio, con altre indicazioni rivolte a chi volesse cimentarsi nel monitoraggio dei nanosatelliti amatoriali e universitari a orbita bassa.] Dopo alcuni lanci falliti e altri episodi non proprio positivi (quello del satellite ArisSat, lanciato - male - dalla Stazione Spaziale, per esempio) la comunità dei radioamatori specializzati in collegamenti satellitari celebra un po' ovunque il grande successo della prima missione di lancio del vettore missilistico leggero europeo Vega, partita felicemente il 13 febbraio alle 11 italiane dalla base della Guyana Francese. A bordo del primo Vega un payload di ben otto "cubesat" non commerciali, alcuni dei quali italiani, realizzati a scopo educativo e scientifico da altrettante equipe universitarie selezionate dall'ESA. Ecco la lista, con le rispettive frequenze in "downlink" ricevibili a terra, con telemetria e identificativi Morse:
+ AlmaSat-1 437.465 MHz 1200 bps FSK, 2407.850 MHz
+ E-St@r 437.445 MHz 1200 bps AFSK
+ Goliat 437.485 MHz 1200 bpx AFSK
+ Masat-1 437.345 MHz 625/1250 bps GFSK, CW
+ PW-Sat 145.900 MHz 1200 bps BPSK AX25, CW
+ Robusta 437.325 MHz 1200 bps FM telemetry – one data burst of 20 secs every 1 min (may be 437.340 MHz)
+ UniCubeSat 437.305 MHz 9600 bps FSK
+ XaTcobeo 437.365 MHz FFSK with AX.25
Una delle prime ricezioni qui in Italia (vedi illustrazione) si riferisce al PW-Sat polacco ed è stata fatta dal solito Aldo Moroni, IW2DZX (sua anche l'immagine e la realizzazione dell'antenna a doppio dipolo incrociato). Il monitoraggio dei deboli segnali da queste otto sonde orbitali non è impossibile anche con attrezzature normalmente a disposizione degli appassionati, ma non è neppure così scontata. Occorre naturalmente disporre di un ricevitore wide-band capace di coprire fino a 450 MHz. In teoria basta uno scanner ma molti in queste ore si stanno dando da fare anche con i vari sistemi software defined, in particolare il FUNcube Dongle (concepito proprio nell'ambito dei progetti dei nanosatelliti). Il ricevitore deve essere sensibile, ma disporre di un'antenna efficace aiuta moltissimo. Due i progetti preferiti dagli autocostruttori, uno relativamente semplice (il doppio dipolo incrociato) l'altro un po' più complicato. Per entrambi ecco alcuni link:
(doppio dipolo incrociato)
(quadrifilar helix)
La ricezione di un satellite che si trova a 7-800 chilometri sopra la nostra testa implica poi una conoscenza abbastanza precisa della sua posizione. Specie se il nostro orizzonte è ingombro di ostacoli, il satellite dev'essere ben visibile e alto nel cielo, condizione che si verifica solo per determinati passaggi orbitali e che tra l'altro, vista la velocità di un oggetto in grado di girare intorno alla terra in poco più di un'ora e mezzo, dura poche decine di secondi. Lo strumento fondamentale per il monitoraggio dei satelliti a orbita bassa è un software o un sito Web capace di prevedere il tempo di passaggio nel cielo dell'osservatore a partire dai dati orbitali dell'oggetto. Dati che in genere vengono codificati nel sistema TLE, two-line element set. Ecco quelli ancora abbastanza preliminari calcolati per gli otto cubetti spaziali (in genere i TLE si possono trovare sul sito CelesTrak):
2012-006A
1 38077U 12006A 12045.34170990 .00075337 33376-5 11441-2 0 63
2 38077 69.5095 236.8571 0799714 45.5517 320.7952 14.12063853 121
2012-006B
1 38078U 12006B 12045.34630730 .00062068 00000-0 18138-2 0 45
2 38078 69.4882 236.7669 0775634 43.1211 322.7631 14.04418081 137
2012-006C
1 38079U 12006C 12045.34563505 .00003646 00000-0 10000-3 0 50
2 38079 69.4892 236.7638 0781145 43.1829 322.8098 14.05512214 125
2012-006D (Goliat)
1 38080U 12006D 12045.34576499 -.00000171 00000-0 00000+0 0 43
2 38080 69.4894 236.7650 0779813 43.1749 322.8467 14.05390632 121
2012-006E
1 38081U 12006E 12045.34576237 -.00000170 00000-0 00000+0 0 43
2 38081 69.4853 236.7588 0779430 43.1167 322.8527 14.05284925 120
2012-006F
1 38082U 12006F 12045.34582563 -.00000170 00000-0 00000+0 0 32
2 38082 69.4894 236.7668 0779831 43.1118 322.8601 14.05192436 124
2012-006G
1 38083U 12006G 12045.34579010 -.00000171 00000-0 00000+0 0 48
2 38083 69.4868 236.7618 0780170 43.1324 322.8589 14.05257909 120
2012-006H
1 38084U 12006H 12044.91874586 -.00000170 00000-0 00000+0 0 24
2 38084 69.4837 237.7229 0780017 43.6486 322.3757 14.05172992 63
2012-006J
1 38085U 12006J 12044.91875341 -.00000172 00000-0 00000+0 0 27
2 38085 69.4881 237.7235 0782167 43.6065 322.3957 14.05159457 64
Ci sono due siti Web che visualizzano molto bene i passaggi di centinaia di satelliti orbitanti, N2YO e Heaven's above, il primo soprattutto. Ma al momento solo il primo - che è anche il più bello, con il suo mashup di Google Maps - elenca uno degli oggetti appena lanciati (il Goliat, per la precisione). Le orbite però sono molto simili e c'è da pensare che presto tutti i database verranno aggiornati. Un altro tool online molto pratico è il Satellite Tracker di Jens Satre. Basta inserire il TLE desiderato e la pagina di Satre calcola l'orbita e la velocità generando una file "numerico" di previsioni di passaggio. Altrimenti si devono utilizzare software come SatScape di Scott Hather, un piccolo programma in Java, compatibile WIn/Linux/MacOS e aggiornato via Internet con gli ultimi TLE (anche in questo caso bisognerà attendere un po' per avere i dati degli otto satelliti di Vega). Un programma che permette di inserire anche TLE personalizzati e funziona anche lui su più piattaforme è JsatTrak. Non è sempre detto che i passaggi dei satelliti siano favorevoli al loro monitoraggio. Spesso queste sonde sono alimentate con pannelli solari e il loro funzionamento quando il satellite è in eclisse (cioè non esposto alla luce del sole) può essere a ciclo ridotto.
La funzione di un software di satellite tracking non è però soltanto quella di evidenziare i periodi di visibilità radio di oggetti che attraversano rapidamente il cielo (in genere percorrendo una traiettoria orientata sull'asse nordovest-sudest). Forse più importante - se lo scopo non è quello di monitorare visualmente il satellite ma si vuole anche effettuare opportune decodifiche dei segnali di identificazione Morse o la telemetria scientifica e di controllo - è uno strumento che permetta di compensare l'effetto Doppler. Sulle frequenze intorno ai 430 MHz normalmente utilizzate (ma sono possibili anche frequenze nella banda dei 2 metri o su lunghezze d'onda molto più corte), la deriva del canale da sintonizzare può variare anche di 2 kHz per minuto a causa della velocità di avvicinamento o allontanamento del satellite. Quando la banda dei segnali da ricevere è piuttosto larga, questa variabilità può essere problematica per i software di decodifica e bisogna assolutamente compensarla in modo automatico. Per farsi un'idea ecco un impressionante video realizzato dal solito, preparatissimo, Aldo Moroni, IW2DZX:
Il filmato è stato realizzato con il software di demodulazione SDR HDSDR, un clone di Winrad che controlla e demodula i segnali ricevuti dal frontend SDR USB FunCube Dongle. La sintonia di HDSDR viene continuamente compensata dal modulo di sat tracking integrato nel programma HRD Ham Radio Deluxe, il software di controllo remoto dei ricevitori originariamente sviluppato da Simon Brown HB9DRV. Successivamente, prima di creare il suo nuovo SDR-RADIO, un bellissimo software di controllo e demodulazione SDR, Simon ha ceduto HRD a una piccola società americana, la HRDsoftwareLLC, che ora lo ha portato alla quinta versione, accolta con un certo scetticismo dalla comunità ham. Nella parte bassa dello schermo si vede in azione CW Skimmer un decoder Morse multicanale in grado di decodificare in simultanea diversi stream Morse. Come fa CW Skimmer ha ricevere sempre una nota audio costante? Semplice: occorre che la sintonia di HDSDR possa variare in base alle informazioni fornite dal modulo di sat tracking di HRD. Lo scambio di informazioni tra HRD e HDSDR avviene attraverso una combinazione client/server DDE, Dynamic Data Exchange, una modalità Windows per lo scambio dinamico dei dati tra programmi. Ham Radio Deluxe implementa un server DDE e HDSDR un client, il primo trasmette al secondo le informazioni sulla velocità del satellite, utilizzando un formato standardizzato dal software di tracking Orbitron, molto diffuso. Sulla base di questi dati HDSDR modifica automaticamente la propria sintonia per compensare la deriva Doppler (diversi programmi di tracciamento sono anche in grado di pilotare il rotore delle antenne utilizzate per la ricezione di satelliti ancora più difficili da monitorare). Il meccanismo vale per l'accoppiata HDSDR-HRD, ma il client DDE di HDSDR è compatibile con il server integrato in altri programmi o moduli di sat tracking, tra cui lo stesso Orbitron, WXtrack, SatPC32 e Wisp. Un file di istruzioni per la corretta impostazione di HDSDR con i vari server di tracciamento si trova qui.
Questa è solo una configurazione possibile. La compensazione Doppler - una operazione fondamentale, come si è detto - viene implementata anche da programmi di demodulazione come SDR-RADIO.
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