Presentación en General Pico Mayo de 2013 Amsat LU Presentación en General Pico Mayo de 2013

Agenda Que es AMSAT Tipos de satélites Introducción a la operación de satélites Descripción del LUSEX Descripción del Proyecto Globo Señales débiles, satélites y rebotes Cierre de preguntas y generalidades

Tipos de satélites y orbitas Orbitas circulares Baja altura Fácil acceso Poco tiempo Orbitas elípticas Mayor dificultad Mas tiempo de operación Orbitas geoestacionarias Siempre visible para esa parte del globo No disponibles en el ámbito de aficionados hasta el momento

Tipos de satélites y orbitas Efecto Doppler: Es el desplazamiento de la frecuencia de transmisión o recepción relativa entre el satélite y la estación de tierra debido a la velocidad entre ambos Es función de la frecuencia y la velocidad relativas Full duplex Balizas Modos de operación A/B/J/T/L/S

Como comienzo ? Si tengo un equipo de VHF FM y acceso a una computadora, estoy listo para la ISS! Si tengo un equipo de VHF y UHF FM, ya tengo varios satélites con lo que puedo operar ( SO-50, etc., ver http://www.amsat.org/amsat-new/satellites/status.php) Si tengo VHF y UHF BLU, entonces ya puedo hacer casi todos los satélites analógicos con alguna antena simple, VO-52 Si le agrego una computadora y software, ya estoy en condiciones de hacer modos digitales

Como comienzo? Antenas: Las antenas de mucha ganancia son las mejores para operar satélites (apuntan al horizonte toda la energía) Si puedo poner una antena omnidireccional dedicada para satélite, entonces tengo cobertura de todo el paso (antena J combinada de V y U o un ¼ de onda) Si tengo una antena de VHF y un rotor, puedo montarla a unos 25 Grados de elevación y así tener una muy buena cobertura de los mejores pasos

Como comienzo? Preamplificadores de antena No son imprescindibles, sobretodo si el cable coaxial es corto No son recomendables en caso de zonas de alto nivel de ruido, como en grandes ciudades Deben ser de bajo ruido, en general no sirven los que no están montados cerca de la antena, como los que vienen en los amplificadores lineales, SOLO SIRVEN PARA UN RECEPTOR QUE NO ES EL ADECUADO PARA SATELITES !

Como comienzo? Potencia: No hay ninguna razón para usar potencia en los satélites de orbita baja, con 5 watts alcanza cuando usamos una antena direccional, 25 o 50 watts son mas que suficientes en la mayoría de los casos, evite tentarse, si usa mucha potencia es que esta sordo !!!

Como comienzo? Para saber cuando y donde sale un satélite (AOS), debo usar un programa como el Orbitron

Como comienzo? Para saber donde esta un satelite hay que tener los elementos keplerianos al dia Hay que saber si el satelite esta trabajando en el modo que nosotros esperamos, para ello hay que consultar en www.amsat.org

Modos de operación Si no escucho no transmito Llamo CQ y espero No pongo mas potencia que la señal de la baliza Hay que actualizar los elementos keplerianos cada 15 o 20 dias al menos

LUSEX OBJETIVOS Proveer un servicio para Emergencias y Educación Empleo de la alta capacidad e ingenio disponibles Utilizacion de tecnología de ultima generación Minimizar costos y tiempos de desarrollo Compartir y hacer públicos técnicas, desarrollo y avances

LUSEX – MISION Emergencias, Comunicaciones, Educación y Experimentación Recepción / uplink 435.950 (y 15 frecuencias mas) Transmisión / downlink 145,950 (y 15 frecuencias mas) MODES:    (Programmed & selected by Control Stations) CW ID & 12 TLM chnls (15 wpm reduced CW code) CW Robot: Copying and sequential nbr confirming Packet Telemetry: Callsign & TLM of 24 channels Pkt callsign capture: Broadcast last 16 calls heard APRS special commands implementation & Pos by Keps APRS compliant: APRS Repeater conforming standards LAT/LON sat position: Calculated on board by time Received levels: Whole orbit data logs time & S-meter UHF to VHF FM repeater: Activated by subtone Voice anouncements: Ten 5~20 sec (uploadable audio) SSTV: Multiple M1/R36 available images (downloadable) Control & Settings: By Packet or DTMF digits sequence User SSTV/announcement select: By Pkt or DTMF seq

EQUIPOS MINIMOS EN TIERRA PARA OPERAR HANDY DUAL BAND CON 4W DE POTENCIA ANTENA ORIGINAL DEL EQUIPO. SI SE UTILIZA UNA ANTENA CON MAYOR GANANCIA, AUMENTA EL RADIO DE COBERTURA AL HORIZONTE, TENIENDO MAS TIEMPO DE CONTACTO. PARA SSTV Y TELEMETRIA: RECEPTOR DE VHF Y PC CON PLACA DE SONIDO Y SOFWARE APROPIADO. PARA PACKET: HANDY DUAL BAND CON 4W DE POTENCIA Y PC CON PLACA DE SONIDO SOFWARE APROPIADO.

Como son los CUBESATS ? Noruega NCUBE Dinamarca AAU Japón CO-55 a 58 Colombia Libertad Alemania y USA Varios S.Africa, Aust. India

Lanzamiento CUBESATS IPOD CABEN 3 CUBESATS DE 10 x 10 x 10cm MEDIDAS STANDARIZADAS Sistema diseñado por el California Polytechnic State University y la Universidad de Stanford en Sistemas Espaciales Es un standard adoptado que asegura costo del lanzamiento

Ventajas y Desventajas CUBESATS Ventajas y Desventajas BAJO COSTO STANDARIZACION LANZ. EXITOSOS CARGA UTIL LIBRE LIMITE TAMAÑO LIMITE PESO ESCASA SUPERFICIE ESCASA ENERGIA

DIAGRAMA EN BLOQUES ANTENA RX ANTENA TX MODULO RECEPTOR AUDIO 20Hz~15KHz AL uC MODULO RECEPTOR NIVEL DE SEÑAL RECIBIDA (RSSI) AL uC SELECCIÓN DE FRECUENCIA DESDE uC SALIDA FSK AL uC AUDIO RX MODULO DE AUDIO SUBTONO FONIA AUDIO DEL uC (aprs, sstv, beacon, etc.) ANTENA TX AMPLIFICADOR DE POTENCIA MODULO TRANSMISOR HABILITAR TRANSMISION FONIA (PTT) AUDIO AL MODULADOR PTT DEL uC

Componentes de RF TRANSMISOR RECEPTOR MODULO DE POTENCIA

LUSEX - TECNOLOGIA

Distribución de los pesos Centro de gravedad en el centro aproximado del cubo + o – 2 cm Peso máximo de 1 Kg.

Las placas de Circuitos Impresos Dos placas de doble faz una de Lógica y la otra para RF/carga/control Las placas deben blindar los componentes para las señales de RF, Los campos de los magnetorquers y los osciladores de las diferentes secciones Se debe dar soporte mecánico y al mismo tiempo aislación y conducción del calor

(Automatic Position & Reporting System Pkt-AX25) LUSEX – APRS (Automatic Position & Reporting System Pkt-AX25) Simulación de trayectoria recibida del controlador del Lusex, usando Keplerianos para localización geográfica

Descripción de las particularidades Disipación del calor Solo existen la radiación y la conducción del calor, no hay aire ! El tipo de encapsulado y el diseño de las trazas de las placas de CI son los únicos elementos que podemos usar para transmitir el calor fuera de los propios componentes y así producir el enfriado de los circuitos de potencia Temperaturas extremas en cada cara del satélite Las aislaciones de señales Debido al reducido espacio se planea usar el mínimo de conectores, con conexiones directas se puede evitar el peso de los conectores, y las señales de los diferentes subsistemas no se interfieren entre si al estar mas separadas entre si, simplificando el diseño de las placas Las etapas de RF deberán estar blindadas con material aislante para proteger el receptor de las señales de reloj de las etapas digitales, asi como los laterales del satélite deberán estar recubiertos de material aislante Conexiones con el exterior Los sensores de Sol, magnetómetros, paneles solares y antenas, deberán conectarse con las placas a través de un intenso filtrado de RF, ya que estarán expuestos a la radiación de la antena

LUSEX ADCS Detección y Control de Actitud utilizando Magnetómetros, Magnetorques y Sensores Luz

Los Magnetorquers Son tres bobinas de 80 x 80 mm con 400 espiras de alambre de cobre esmaltado de 0,2 mm A 13 Vcc consumen 200 ma unos cada una 60 ohms Son responsables de gran parte del peso del satélite y estarán pegadas en los laterales de las caras del cubo

Las Baterías Las baterías de Litio polímero tienen un 20% mas de densidad de energía, que las de litio Ion con la ventaja de gran disponibilidad local (celulares) No tienen una carcasa metálica y su forma no tiene que ser cilíndrica, bajando el peso total Las baterías de litio polímero no tienen fugas de líquidos. Las baterías de litio polímero tienen una tensión que va entre los 2,7 volts cuando están descargadas, hasta los 4,23 volts a plena carga, debiendo limitar el voltaje de carga a unos 4,235 volts máximos por celda. Le descarga debe limitarse a no menos que 3 volts, removiendo la carga, para evitar que se presenten problemas de capacidad.

Las Baterías Para extender la vida de las baterías: Carga máxima de 4,1 o bien 4 volts Hay que minimizar las profundidad de la descarga (solo descargamos lo necesario y se carga lo mínimo) Hay que evitar cargar las baterías en temperaturas bajas Control de carga intensivo, mínimo uso de las baterías

Ensayos de aceptación Pruebas de vibración El objetivo es garantizar la seguridad y la funcionalidad del satélite Se deberá cumplir con los requerimientos NASA GEVS en los prototipos y en los modelos de ingeniería (podrán existir requerimientos particulares según el vehiculo de lanzamiento) Pruebas de temperatura y vacío Ser realizan pruebas de temperatura a fin de asegurar el comportamiento en diferentes ambientes y la salida de gases atrapados en los componentes durante el horneado, la cámara de vacío estará al menos que 5 x 10-5 torr Ensayos funcionales y físicos Se miden los parámetros físicos y eléctricos de los diferentes subsistemas,

LUSEX TEAM DE DESARROLLO Las varias disciplinas que involucra el desarrollo de un satélite requiere especialistas con amplios conocimientos e interaccion en cada area del desarrollo, por lo que el team multidisciplinario del LUSEX compuesto por 11 socios de Amsat apoyado por los 1100 socios actuales se reune dos veces al mes y se compone de los siguientes profesionales, Proyecto/diagramas/coordinación: Pedro Converso Autoloc Geogr./proc. Imágenes: J.Carlos Luciani APRS - Prog dsPIC: Sergio Daniel Otero Estructura, sep carga útil: Alberto Thomae Determ, y ctl actitud: Raul Bon Foster/Victor Losada Baterías, integración: Adrián Sinclair Celdas y paneles: Ricardo Lemvigh Müller RF y antenas: Guillermo Killing, Pablo Alvarez Costos/gestión/lanzamiento: Ignacio Mazzitelli

Descripción del Proyecto Globo Diferencias entre un globo y un satélite Los experimentos a bordo Evolución del proyecto Detalles del vuelo Conclusiones Planes futuros

Satélites y globos Se decide hacer vuelos experimentales del hardware del LUSEX en globos como una forma de probar los conceptos, el hardware y software en un ambiente mas cercano a las condiciones espaciales, validando alguno de los elementos a bajo costo.

Los experimentos del globo Fase 1, Tracker de APRS, Telemetría en CW y repetidor U a V (vuelo Ramos Mejia, de cautivo, poco….) Fase 2 APRS con telemetría, repetidor U a V con subtono, CW, SSTV y cámaras de video, baliza de HF (vuelo Gral. Pico) Fase 3, APRS, repetidor U a V con subtono, SSTV en canal independiente, baliza de HF bibanda 20 y 40 metros

La electrónica de la repetidora

El montaje de las placas

Repetidor y Baliza de HF

Las pruebas en Parapente

Prueba de Globo “Cautivo”

La estación de control de tierra

SSTV

La cobertura

La trayectoria planificada y real

La carga útil

Inflado del globo

Lanzamiento

Equipo de seguimiento

Intro a las señales débiles Meteor scater EME Satelites

Algunos conceptos basicos Relacion señal ruido / ancho de banda Lugar de operación, como apunto las antenas a la Luna ?, en que frecuencias? Efecto doppler Sincronizacion de tiempos o secuencias Redundancia y correccion de errores QSO minimo valido, informacion intercambiada

Meteor Scatter (Reflexion meteorica) Reflexion de señales en la atmosfera por la ionizacion del aire por meteoros que llegan a la tierra Distancia util de 2000 km Equipo y antenas simples, sin elevacion, polarizacion horizontal -10db de sensibilidad

Rebotando en la Luna La distancia media entre el centro de la Tierra y la Luna es de 384400 km (2 seg eco). Su periodo de rotación alrededor de la Tierra es de 27.322 días Path loss=274 Db @1296 Mhz Primeros contactos en 1970 aprox Bandas mas populares, 144 mhz, 1296 mhz y 432 mhz Modos CW y digitales JT65 Rotacion de Faraday vs polarizacion, antenas Pero… como es un contacto en TLT? CW JT65

WSJT Desarrollado por Joe Taylor, K1JT en 2001 Modos FSK441, JT65, CW (solo TX), WSPR Codigo abierto, multiplataforma

JT65 FSK de 65 tonos, uno solo a la vez Corrección de errores (Reed Solomon), mejor que redundancia (CW) Deep search (call3.txt) + 4Db Short messages solo dos tonos no codificados RO, RRR, 73 Cualquier placa de sonido funciona, ajuste imprescindible. Sincronizacion de tiempo y frecuencia

SDR Receptores y transmisores que constan de dos partes al menos, hardware y software Basicamente es un receptor de conversion directa (banda I-Q) o un DSP en la frecuencia a elegir A diferencia de los receptores analogicos, los filtros y el procesamiento de la RF se hace en software, hasta la demodulacion de las señales, de manera que los parametros se manejan con facilidad y se adaptan a los requerimientos del usuario. Bajo costo, mejor rendimiento Ancho de banda variable

Algunas estaciones de TLT famosas

Cierre de preguntas y generalidades Muchas gracias, 73 !