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        中心科普 | 《全球業余衛星介紹》(三)日本業余衛星

        【字體: 2021年03月22日 16:23 來源:中國無線電管理 作者:王孟 趙哲 張寧

        自1986年日本發射第一顆業余衛星JAS-1以來,已經陸續發射各類業余衛星多顆,主要用于新技術驗證、科學實驗,科普教育、對地遙感和通信等領域。本文簡單介紹當前在軌的四顆日本業余衛星,它們的操作者較為靈活,由日本的愛好者組織、日本知名大學或其它機構,為業余無線電愛好者通聯日本業余衛星提供參考。


        1.FO-29

        FO-29(JAS-2)也稱FUJI-OSCAR29或者富士三號,于1996年8月17上午10:53分從種子島宇航中心搭載H2火箭于日發射入軌,并于38分鐘后進入軌道,幾分鐘后,在南極的昭和基地報告收到了信號。FO-29的軌道高度約1300公里,繞地一周耗時112分鐘,軌道傾角98度。信標發射功率100mW,轉發器發射功率1W。該衛星重50kg,外形為直徑50cm左右的多面體。不銹鋼外殼上貼滿太陽能電池板,電源總消耗平均22W。輪道近地點約高800km,遠地點約l300km,軌道平面大致與太陽同步。


        FO-29由日本業余無線電愛好者捐款,NEC公司制造,日本宇宙開發事業公司測試,最后作為次要載荷搭載日本ADEOS/H-Ⅱ型火箭從種子島宇宙中心發射。FO-29主要參數:信標435.795MHz;轉發器下行頻率435.800MHz -435.900MHz,上行頻率145.900MHz -146.00MHz ;電臺呼號JJ1ZUT。

        圖1 技術人員對FO-29衛星做發射前最后調整

        設在日本業余無線電聯盟總部大樓七層的技術研究所有一間衛星控制室。除信號發生器機柜和四臺微型計算機外,還有四個機柜,嵌裝著一些通用設備和自制設備。一個機柜是多普勒頻移測量系統。一旦脫離火箭,衛星飛行軌道就無法再加以控制。衛星的軌道利用監測收到的衛星信標信號的多普勒頻移,加以積累統計求出,以便定期向業余無線電愛好者發布軌道參數。


        兩個機柜各裝一套無線電收發信機設備,互為備份。監測衛星發射信號的方向圖就可以計算出衛星的姿態。技術人員用一臺微型計算機用來發出控制指令,通過改變衛星上控制線圈中的電流,利用線圈磁場與地球磁場間的互相作用力,推動衛星發生旋轉,校正其姿態,使天線的方向始終對準地球。一個機柜是遙測解碼設備,測量衛星的溫度,在一臺微機上顯示。


        FO-29上的轉發器使用1200 /9600bps的PACKET方式和SSB方式,不過它的數字化語音轉發器(DigiTalk)也允許地面臺使用F3(調頻)方式,這對于業余無線電愛好者講來十分方便,因為V/UHF調頻收發信機十分普及,而且衛星相對位置變化造成的多普勒頻移在F3方式中不很敏感,不加補償也可正常工作。目前已有不少愛好者使用V/UHF雙頻段手機和手持天線成功地通過FO-29進行了通信。


        2.FO-99

        圖2 FO-99衛星

        2019年1月18日,FO-99(Fuji-OSCAR-99)搭載NEXUS在日本內村宇宙航空研究開發機構航天中心的Epsilon運載火箭發射升空。NEXUS(nexgenerationxunique衛星)是日本大學科學技術學院和日本業余衛星協會(JAMSAT)聯合研制的一顆衛星。軌道近地點約高476km,遠地點約506km,傾角為97.32°,軌道平面大致與太陽同步。

        表1 FO-99衛星參數


        NEXUS演示了幾種新的業余衛星通信技術,包括一個V/U模式線性轉發器。轉發器2019年1月26日成功測試,全球已經接收并解碼了遙測數據。該星重量為1.24kg,衛星規格尺寸為100×100×113.5mm,攜帶的設備:位移發射機,FSK發射機,線性轉發器,攝像機系統。遙測頻率437.075 MHz;下行頻率435.880-435.910 MHz;上行頻率145.900-145.930 MHz;呼號JS1YAV;空間飛行器目錄編號43937;國際衛星標識符03-F;空間飛行器目錄NEXUS。

        圖3 FO-99衛星命令與數據處理

        它是一個獲取和存儲傳感器數據等的系統,將數據傳輸到地面站,并另外管理任務設備的操作。NEXUS 采集的數據大致分為三個數據,即HK數據、圖像數據、電場強度數據,所有這些數據都保存在 C&DH 系統中。它從存儲的數據創建 FM 數據包并將其發送到地面站,也可以實時發送HK數據。


        3.CUBESAT-XI-IV

        CubeSatXI-IV(CubeSat-OSCAR-57)由日本東京大學研制,2003年6月30日在俄羅斯普列謝茨克航天發射場搭載呼嘯號火箭入軌。CO-57規格尺寸100×100×100mm,1Kg重,軌道近地點高度813Km,遠地點高度825km,軌道傾角為98.7°,軌道周期為101.3分鐘,作為導航技術衛星,主要為東京大學進行了導航技術測試。

        圖4 XI-IV衛星

        該星自投運以來它一直處于非常良好的狀態,成功的執行各種在軌實驗,包括傳感器數據采集、姿態估計運動和地球成像等。目的是對微小衛星的關鍵技術進行驗收和測試,檢驗了商用原器件的應用性能。衛星參數:功率1.1KW;空間飛行器目錄編號27848;國際衛星識別符2003-031-J;空間飛行器目錄CUBESAT XI-IV;上行鏈路145MHz,下行鏈路437MHz;信標436.848 MHz (CW,80mW);上行天線為單極子天線,下行為雙極子天線;呼號:JQ1YCW。


        CO-57數據格式已向公眾開放,以便業余無線電愛好者根據業余衛星條例進行聯通和數據下載。該衛星的主要使命及工作方式:空間工程的教育;在軌演示納衛星和皮衛星驅動技術;使用業余頻率實現射頻通信實驗;采用互監電流實現保護電路單事件閉鎖(sel)/單事件斷線(seu);采用尺寸小、重量輕、功耗低的射頻發射機實現調頻分組和CW信標傳輸;


        鋰電池和充放電控制電路;Cmos攝像控制電路;采用磁滯阻尼器控制衛星動姿態。


        4.CUBESAT XI-V

        CubeSatXI-V(CubeSat-OSCAR-58)由日本東京大學研制,2005年10月27日在俄羅斯普列謝茨克航天發射場搭載宇宙-3M火箭入軌,規格尺寸100×100×100mm,重1Kg,軌道近地點高度668Km,遠地點高度693km,軌道傾角為98°,軌道周期為98.7分鐘。

        圖5 XI-V衛星

        該星自投運以來它一直處于非常良好的狀態,成功的執行各種在軌實驗,包括傳感器數據采集、姿態估計運動和地球成像等。目的是對微小衛星的關鍵技術進行驗收和測試,檢驗了商用原器件的應用性能。


        CO-58相對CO-57一個主要優勢是攝像機從128×120像素提升到320×240像素,有效的程序代碼使在有限的內存下使這種技術變成可能。還有連續拍照模式,可以實現在200ms時間間隔連續拍照8張照片。同時,CO-58提供公眾服務,具有通過轉發器將載波信號進行Morse編碼傳輸并將信息存儲在ROM上的功能。ROM上的信息從世界各地收集,可以連接到衛星供愛好者下載?臻g飛行器目錄編號28895;國際衛星標識符2005-043-F;空間飛行器目錄CUBESAT XI-V;


        下行鏈路頻率437.345 MHz,信標頻率437.465 MHz,Mode:1200bps AFSK CW;呼號:JQ1YGW。

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