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        中心科普 | 《全球業余衛星介紹》(六)典型的廢棄業余衛星

        【字體: 2021年03月22日 17:01 來源:中國無線電管理 作者:王孟 趙哲 張寧

        業余衛星發展經歷了三個階段:第一階段從1961年到1972年,這一時期的業余衛星壽命很短,大多只有二三十天,主要用作衛星技術試驗,參與通信的業余無線電愛好者人數約為幾百至幾千人;第二階段從1972年到1980年,衛星的壽命有很大的提高,可以達幾年,且有較強的通信能力,運行的軌道多為近地軌道,更多的業余無線電愛好者加入到業余衛星通信的行列;第三階段從1980年至今,業余衛星通信時代到來,衛星也向更高、更強發展。


        20世紀發射的業余衛星到現在已經幾乎全部廢棄。本篇文章介紹幾顆較為典型的廢棄業余衛星。


        1.  OSCAR-2

        OSCAR-2于1962年6月2日在加利福尼亞州范登堡空軍基地搭乘Agena-B型運載火箭升空并進入運行軌道。該星由OSCAR-1的同一組織設計制造,相對OSCAR-1而言有很多改進。一項升級內容是改進了內部溫度感應機制,提高了感應準確度;另一項改進了衛星的外部保護層,以確保內部能保持較低的溫度;還有一項修改降低了信標發射機的輸出功率低至100mW,用來延長衛星電池的使用壽命。在1962年6月20日停止了為期18天的服役,并于1962年6月21日重新啟動。


        圖1  OSCAR-2

        2.  OSCAR-5

        OSCAR-5又稱Australis-OSCAR-S,于1970年1月23日從加利福尼亞州的范登堡空軍基地發射升空,搭乘運行美國氣象衛星的Delta火箭到達1488km高的極地軌道。它是由宇航部門和澳大利亞墨爾本大學無線電俱樂部的學生設計建造的。該星在29MHz和144MHz傳輸遙測信標數據,也是第一顆可以從地面控制的業余衛星,它有一個遙控指令接收機,可以讓地面站控制衛星上的29MHz信標發射機。OSCAR 5未攜帶轉發器,所以它不能用來做中繼通信。但是它安裝了一個創新性的磁場姿態穩定系統。


        3.  RS-1和RS-2

        RS-1和RS-2于1978年10月26日從前蘇聯北部的普列謝茨克國家航天發射場搭載一枚F-2型火箭升空,進入距地球1600km的橢圓軌道。這兩顆衛星都攜帶了145MHz~29MHz的轉發器。這兩顆衛星也被稱之為Radio-1和Radion-2,繞地球一圈約為120分鐘。它們用莫爾斯電碼傳送溫度和電壓遙測信號,有太陽能電池和“Codestore”存儲轉發郵件系統,在莫斯科、新西伯利亞及海參崴建有地面控制站。


        RS-1和RS-2有靈敏度非常高的接收機和防止上行功率過大時保護接收機的過載斷路器,斷路器只能在衛星覆蓋前蘇聯的時候被重置。然而,西方的業余無線電愛好者們有時用數百瓦的功率來過載發射,這種不斷的觸發斷路器動作使這兩顆衛星轉發器被不斷關閉。前蘇聯的地面控制人員不得不重置該斷路器來保持打開狀態,但最終的結果是衛星只能在覆蓋前蘇聯的時候可以通聯,因為在衛星覆蓋北美和西歐的時候西方的業余無線電愛好者們總是觸發這個斷路器。RS-1只工作了幾個月,但是RS-2一直工作到1981年。


        圖2  RS-1和RS-2

        4.  Iskra-1

         前蘇聯在20世紀八十年代也忙于自己的業余衛星項目,雖然大多數前蘇聯的業余無線電衛星被稱為“Radionsputniks” (無線電人造地球衛星),但有一個系列的衛星被稱為“Iskra”,其俄語中的含義是“火花”。莫斯科航空研究所的學生業余無線電愛好者們制造了28kg的“Iskra”。這顆衛星有太陽能供電的轉發器、遙測信標、地面指令信道、存儲轉發信息公告板和星載計算機!癐skra”的轉發器在21MHz和28MHz傳輸信號,它的遙測信號在29MHz附近。衛星通過莫斯科和卡盧加的地面站控制,其目的是希望促進保加利亞、古巴、匈牙利、老撾、蒙古國、波蘭、羅阿尼亞、前蘇聯還有越南的業余無線電愛好者們通聯。


        Iskra-1于1981年7月10日在北部的普列謝茨克航天中心發射場用A-1火箭送到680km的極地軌道。在運行了13周以后于1981年10月7日因再入大氣層而燒毀。


        圖3  前蘇聯的“Iskra-1”業余衛星

        5.  UoSAT-OSCAR 9

        英國的第一顆業余無線電衛星是英國薩利大學的學生設計的UO-9。其實“UoSAT”就是“University of Surrey Satellite”(薩利大學的衛星)。這顆52kg重的科學教育衛星于1981年10月6日在美國加利福尼亞州范登堡空軍基地由Delta火箭送入547km高的極地軌道。


        雖然UO-9沒有攜帶通信轉發器,但是他可以發送數據,并且將攜帶的攝像機的圖像傳輸回地球。這顆衛星裝有一個最早期的(CCD)陣列,它組成了首個用來防止荒漠化的低成本空間電視攝像機。相對于早期的技術來說,它拍攝并傳送的空間圖像是非常壯觀的。UO-9衛星的攝像機并沒有穩定地指向地球,所以照片所涵蓋的區域也是隨機拍攝的。


        UO-9上帶有磁力計及輻射探測儀,此外還帶有兩臺粒子計數器用來測量太陽活動及極光對無線電信號的影響。衛星還裝載了具有150個詞匯的語音合成器,用來報告衛星的狀況。它既在145MHz和435MHz發射信標,又在7MHz、14MHz、21MHz、28MHz的短波頻率及2GHz和10GHz的微波頻率發射信標。


        1982年由于軟件錯誤造成145MHz和435MHz的信標被錯誤地同時開啟,導致衛星的接收機被自己的發射阻塞,薩里大學的業余無線電愛好者呼吁斯坦福大學及加州的業余無線電愛好者對衛星實施干預。斯坦福大學的業余無線電愛好者使用43米的蝶形天線用15mW的功率向衛星發射,這一辦法后來讓衛星恢復了控制。


        UO-9在經過7年多可靠的運行和服務后于1989年10月13日墜入大氣層燒毀。


        結語:由國家無線電監測中心組織編寫的《全球業余衛星介紹》(節選)連載已完結。后續,我們將在無線電科普叢書《業余衛星通信》中系統介紹業余衛星通信基本原理、主要特點、系統組成,業余衛星通信的基本方法和當前在軌業余衛星應用情況等內容,與廣大讀者共饗業余衛星通信領域的科學之美。

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