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中心科普 | 《全球业余卫星介绍》(三)日本业余卫星

【字体: 2021年03月22日 16:23 来源:中国无线电管理 作者:王孟 赵哲 张宁

自1986年日本发射第一颗业余卫星JAS-1以来,已经陆续发射各类业余卫星多颗,主要用于新技术验证、科学实验,科普教育、对地遥感和通信等领域。本文简单介绍当前在轨的四颗日本业余卫星,它们的操作者较为灵活,由日本的爱好者组织、日本知名大学或其它机构,为业余无线电爱好者通联日本业余卫星提供参考。


1.FO-29

FO-29(JAS-2)也称FUJI-OSCAR29或者富士三号,于1996年8月17上午10:53分从种子岛宇航中心搭载H2火箭于日发射入轨,并于38分钟后进入轨道,几分钟后,在南极的昭和基地报告收到了信号。FO-29的轨道高度约1300公里,绕地一周耗时112分钟,轨道倾角98度。信标发射功率100mW,转发器发射功率1W。该卫星重50kg,外形为直径50cm左右的多面体。不锈钢外壳上贴满太阳能电池板,电源总消耗平均22W。轮道近地点约高800km,远地点约l300km,轨道平面大致与太阳同步。


FO-29由日本业余无线电爱好者捐款,NEC公司制造,日本宇宙开发事业公司测试,最后作为次要载荷搭载日本ADEOS/H-Ⅱ型火箭从种子岛宇宙中心发射。FO-29主要参数:信标435.795MHz;转发器下行频率435.800MHz -435.900MHz,上行频率145.900MHz -146.00MHz ;电台呼号JJ1ZUT。

图1 技术人员对FO-29卫星做发射前最后调整

设在日本业余无线电联盟总部大楼七层的技术研究所有一间卫星控制室。除信号发生器机柜和四台微型计算机外,还有四个机柜,嵌装着一些通用设备和自制设备。一个机柜是多普勒频移测量系统。一旦脱离火箭,卫星飞行轨道就无法再加以控制。卫星的轨道利用监测收到的卫星信标信号的多普勒频移,加以积累统计求出,以便定期向业余无线电爱好者发布轨道参数。


两个机柜各装一套无线电收发信机设备,互为备份。监测卫星发射信号的方向图就可以计算出卫星的姿态。技术人员用一台微型计算机用来发出控制指令,通过改变卫星上控制线圈中的电流,利用线圈磁场与地球磁场间的互相作用力,推动卫星发生旋转,校正其姿态,使天线的方向始终对准地球。一个机柜是遥测解码设备,测量卫星的温度,在一台微机上显示。


FO-29上的转发器使用1200 /9600bps的PACKET方式和SSB方式,不过它的数字化语音转发器(DigiTalk)也允许地面台使用F3(调频)方式,这对于业余无线电爱好者讲来十分方便,因为V/UHF调频收发信机十分普及,而且卫星相对位置变化造成的多普勒频移在F3方式中不很敏感,不加补偿也可正常工作。目前已有不少爱好者使用V/UHF双频段手机和手持天线成功地通过FO-29进行了通信。


2.FO-99

图2 FO-99卫星

2019年1月18日,FO-99(Fuji-OSCAR-99)搭载NEXUS在日本内村宇宙航空研究开发机构航天中心的Epsilon运载火箭发射升空。NEXUS(nexgenerationxunique卫星)是日本大学科学技术学院和日本业余卫星协会(JAMSAT)联合研制的一颗卫星。轨道近地点约高476km,远地点约506km,倾角为97.32°,轨道平面大致与太阳同步。

表1 FO-99卫星参数


NEXUS演示了几种新的业余卫星通信技术,包括一个V/U模式线性转发器。转发器2019年1月26日成功测试,全球已经接收并解码了遥测数据。该星重量为1.24kg,卫星规格尺寸为100×100×113.5mm,携带的设备:位移发射机,FSK发射机,线性转发器,摄像机系统。遥测频率437.075 MHz;下行频率435.880-435.910 MHz;上行频率145.900-145.930 MHz;呼号JS1YAV;空间飞行器目录编号43937;国际卫星标识符03-F;空间飞行器目录NEXUS。

图3 FO-99卫星命令与数据处理

它是一个获取和存储传感器数据等的系统,将数据传输到地面站,并另外管理任务设备的操作。NEXUS 采集的数据大致分为三个数据,即HK数据、图像数据、电场强度数据,所有这些数据都保存在 C&DH 系统中。它从存储的数据创建 FM 数据包并将其发送到地面站,也可以实时发送HK数据。


3.CUBESAT-XI-IV

CubeSatXI-IV(CubeSat-OSCAR-57)由日本东京大学研制,2003年6月30日在俄罗斯普列谢茨克航天发射场搭载呼啸号火箭入轨。CO-57规格尺寸100×100×100mm,1Kg重,轨道近地点高度813Km,远地点高度825km,轨道倾角为98.7°,轨道周期为101.3分钟,作为导航技术卫星,主要为东京大学进行了导航技术测试。

图4 XI-IV卫星

该星自投运以来它一直处于非常良好的状态,成功的执行各种在轨实验,包括传感器数据采集、姿态估计运动和地球成像等。目的是对微小卫星的关键技术进行验收和测试,检验了商用原器件的应用性能。卫星参数:功率1.1KW;空间飞行器目录编号27848;国际卫星识别符2003-031-J;空间飞行器目录CUBESAT XI-IV;上行链路145MHz,下行链路437MHz;信标436.848 MHz (CW,80mW);上行天线为单极子天线,下行为双极子天线;呼号:JQ1YCW。


CO-57数据格式已向公众开放,以便业余无线电爱好者根据业余卫星条例进行联通和数据下载。该卫星的主要使命及工作方式:空间工程的教育;在轨演示纳卫星和皮卫星驱动技术;使用业余频率实现射频通信实验;采用互监电流实现保护电路单事件闭锁(sel)/单事件断线(seu);采用尺寸小、重量轻、功耗低的射频发射机实现调频分组和CW信标传输;


锂电池和充放电控制电路;Cmos摄像控制电路;采用磁滞阻尼器控制卫星动姿态。


4.CUBESAT XI-V

CubeSatXI-V(CubeSat-OSCAR-58)由日本东京大学研制,2005年10月27日在俄罗斯普列谢茨克航天发射场搭载宇宙-3M火箭入轨,规格尺寸100×100×100mm,重1Kg,轨道近地点高度668Km,远地点高度693km,轨道倾角为98°,轨道周期为98.7分钟。

图5 XI-V卫星

该星自投运以来它一直处于非常良好的状态,成功的执行各种在轨实验,包括传感器数据采集、姿态估计运动和地球成像等。目的是对微小卫星的关键技术进行验收和测试,检验了商用原器件的应用性能。


CO-58相对CO-57一个主要优势是摄像机从128×120像素提升到320×240像素,有效的程序代码使在有限的内存下使这种技术变成可能。还有连续拍照模式,可以实现在200ms时间间隔连续拍照8张照片。同时,CO-58提供公众服务,具有通过转发器将载波信号进行Morse编码传输并将信息存储在ROM上的功能。ROM上的信息从世界各地收集,可以连接到卫星供爱好者下载。空间飞行器目录编号28895;国际卫星标识符2005-043-F;空间飞行器目录CUBESAT XI-V;


下行链路频率437.345 MHz,信标频率437.465 MHz,Mode:1200bps AFSK CW;呼号:JQ1YGW。

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