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I satelliti radioamatoriali

In orbita nello spazio, fra i tanti satelliti artificiali, ci sono anche dei nano-satelliti ad uso radioamatoriale, di piccole dimensioni, in genere classificati come CubeSat. Essi sono stati sviluppati proprio da radioamatori e\o studenti universitari. Il funzionamento di questi satelliti è simile a quello di un ripetitore terrestre, ma permettono QSO internazionali.

La ricezione dei satelliti radioamatoriali può sembrare un attività particolare, difficile, e complessa, ma in questa guida rivolta anche ai soli radioascoltatori SWL scoprirete che ci sono satelliti molto facili da ricevere anche con mezzi alla portata di tutti.

Il sito amsat.org è il portale ufficiale della comunità radioamatoriale, in lingua inglese sarà possibile sapere tutto sui satelliti dedicati a questo hobby: posizione, prevederne i passaggi, conoscere le frequenze e lo stato di funzionamento. Sul sito celestrak.com invece, sono contenute informazioni su un po’ tutti i satelliti artificiali, circa 2800.

Iniziamo a conoscere qualche definizione utile a capire meglio l’argomento:

  • Orbita
    i satelliti in genere si dividono in due tipi: i satelliti polari che girano su se stessi ed intorno alla terra, in questa categoria fanno parte i satelliti della flotta GPS, quelli meteorologici, quelli per comunicazioni e tutti i satelliti radioamatoriali tranne un unica eccezione; ed i satelliti geostazionari che sono fissi in un punto, come ad esempio quelli televisivi, a bordo di uno di questi vi è la parte dedicata ai radioamatori.
  • Uplink/Downlink
    qualche paragrafo fà, avrete letto che il funzionamento dei satelliti radioamatoriali è simile a quello di un ripetitore terrestre; per utilizzare un ripetitore si trasmette su una frequenza e si riceve su un altra (frequenze di ingresso ed uscita del ponte). Con i satelliti il principio di funzionamento è il medesimo, c’è una frequenza di ingresso, o di salita, (dalla terra allo spazio) che troverete ovunque indicata Uplink; ed una frequenza di discesa, o di uscita, (dal satellite alla terra) che viene indicata con Downlink.
    A differenza dei sistemi ripetitori terrestri, per i satelliti le frequenze sono su due bande diverse, in genere sulle bande dei 2 metri e 70 cm.
  • Trasponder, telemetrie, beacon, APRS
    i satelliti oltre a trasmettere la voce dei radioamatori, detta funzione trasponder, trasmettono verso terra anche altre informazioni.
    Innanzi tutto il beacon, una sorta di radiofaro, ossia un annuncio trasmesso ininterrottamente, in telegrafia o anche in fonia a seconda del satellite, con cui il satellite si fa sentire quando passa. Le telemetrie invece sono dei dati, solitamente modulati in digitale con cui il satellite comunica i propri parametri di funzionamento alle stazioni terresti, come temperatura, tensione delle batterie, ed anche dati fisici esterni ad esso raccolti durante l’orbita. L’APRS è un sistema di posizionamento, sarà possibile vedere con appositi apparati o software la posizione dei radioamatori che “transitano” sul satellite.
    Nelle schede dati di un satellite, troverete quindi indicate più frequenze di downlink, con specificato il tipo di trasmissione.
  • Tracking e previsioni di passaggio
    come detto, i satelliti si muovono nello spazio seguendo orbite regolari, per sapere quando si troverà a passare sopra le nostre antenne bisognerà effettuare una previsione. Sul sito https://www.amsat.org/track/index.php è possibile scegliere un satellite e vedere l’attuale posizione e calcolare quando la sua orbita sarà favorevole all’ascolto.
    Oltre al sito, vi sono programmi per il tracciamento e previsioni, segnalo Orbitron per PC ed AmsatDroid e SatOrbit per Smartphone, entrambi facili ed intuitivi.
  • Alba, tramonto ed elevazioni
    Come il sole, ed anche la luna (che è un satellite naturale) anche i nostri satelliti hanno un alba ed un tramonto. La massima elevazione è invece il punto massimo in cui il satellite si leverà sull’orizzonte, tutto ovviamente riferito rispetto la posizione del osservatore/ricevitore. Questi parametri vengono forniti in fase di calcolo.
  • Effetto Doppler
    L’effetto Doppler è un fenomeno fisico che consiste nel cambiamento apparente, rispetto al valore originario, della frequenza o della lunghezza d’onda percepita da un osservatore raggiunto da un’onda emessa da una sorgente che si trovi in movimento rispetto all’osservatore stesso.
    Il nano-satellite orbita intorno alla terra a velocità elevate, spostandosi rispetto al nostro punto di ricezione, quindi la frequenza radio subirà una variazione nel tempo, simile a ciò che accade ascoltando la differenza nel suono emesso dalla sirena di un mezzo di soccorso quando si avvicina e quando si allontana, oppure quella nel fischio di un treno in avvicinamento prima e in allontanamento poi. L’effetto è tanto più evidente quanto più il mezzo è veloce. L’effetto è anche più evidente quando l’oggetto o la fonte che emette il suono si trova vicino ad un osservatore.

Di satelliti che è possibile ricevere ce ne sono molti, non solo i radioamatoriali; ci sono quelli meteorologici, gli stessi che vengono usati per le previsioni meteo in TV (NOAA, METEOR), satelliti scientifici che trasmettono valori di misure di grandezze fisiche (DELPHI C3 e moltissimi altri). Sarà possibile con specifici software spesso scaricabili dal sito del gestore del satellite, decodificare i segnali ricevuti, ed addirittura inviare i dati al gestore, che magari si trova negli Stati Uniti d’America e si “perde” i dati del suo satellite quando si trova a trasmetterli sull’Italia.

Anche la ISS, Stazione Spaziale Internazionale, mette a disposizione un digipeater APRS per i radioamatori terresti, a volte invia delle immagini in SSTV, altre volte effettua degli School Contact con le scuole, (si, anche in italiano) ed occasionalmente anche dei veri e propri contatti tra radioamatori sulla terra e gli astronauti a bordo, (anche in italiano, si).
Il sito di riferimento è: https://issfanclub.eu/ è comunque presente su questo sito una pagina dedicata al radioascolto della ISS.

Luca Parmitano durante un collegamento con una scuola

Guida all’ascolto

La ricezione di un satellite è possibile solo nel momento in cui esso si trovi a passare sopra la stazione ricevente, sarà quindi necessario calcolare la previsione di passaggio (come io faccio a volte), oppure (come faccio di solito io) lasciare il ricevitore sulla frequenza di downlink e… quando passa passa…
Ci sono dei satelliti che trasmettono in FM ed il loro segnale giunge con buona qualità, sono quindi ricevibili con facilità anche con ricetrasmettitori o scanner portatili dotati di gommino originale, ovviamente all’aperto.

Altri satelliti trasmettono invece in SSB, nella pagina https://www.amsat.org/status/ è presente la lista completa dei satelliti radioamatoriali o scientifici.

Il band plan della IARU riserva una porzione di frequenza ad uso satellitare, di solito nella parte finale alta della banda. Di solito 145MHz e 435MHz, ma ci sono casi anche di satelliti che trasmettono in 10Metri o su frequenze più alte, in banda 23cm e superiori.

Ricezione satellite AO-50 in FM con antenna verticale

In realtà è possibile usare anche il nostro satellite naturale per effettuare QSO tra radioamatori, tale tecnica si chiama EME (Earth Moon Eart), il segnale trasmesso da terra con antenne direttive, ed un po’ di potenza, viene fatto sbattere sulla faccia della luna che lo fa rimbalzare indietro sulla terra. Questa attività si svolge solitamente nella parte iniziale della gamma 2 metri ed in SSB, nelle notti di luna piena.

Un altro fatto degno di nota è che, il segnale radio viaggia alla velocità della luce, circa 299792 Kilometri al secondo, e la luna dista 384.400 Kilometri da noi, ed il percorso lo deve fare per due volte, quindi tra andata e ritorno il segnale impiegherà quasi 3 secondi.
Trasmettendo dei punti in telegrafia li riascolteremo dopo appunto circa 3 secondi, oppure parlando nel microfono, quando si ritorna in ricezione riascolteremo la parte finale del messaggio pronunciato.

Es’Hail QO-100 il satellite geostazionario

Ad oggi esiste un unico satellite geostazionario per radioamatori, il QO-100 Es’Hail. In realtà è parte di un grande satellite televisivo commerciale, il downlink avviene a 10GHz e l’uplink a 2GHz; a differenza degli altri satelliti radioamatoriali esso è sempre fisso in un punto, per riceverlo sarà sufficiente puntare un antenna parabolica per televisione satellitare verso di esso, per demodulare il segnale bisogna usare un apposito LNB, si consiglia l’uso di un ricevitore SDR.

Le antenne migliori quali sono?

Si potrebbe scrivere un libro sulle antenne… Tenete presente che il satellite si muove, e muovendosi ruota su se stesso, quindi la polarizzazione del segnale varia di continuo, per questo le antenne specifiche per satelliti possono avere la polarizzazione mista.
Ce ne sono diversi tipi:
Yagi ad elementi incrociati, turnstile, quadrifilare ellittica QFH, a secondo del satellite ce ne sono di indicate o meno, fatto stà che è possibile tentare la ricezione anche con le verticali Diamond serie X, o direttive non elevate rispetto l’orizzonte ed a polarizzazione singola.

Invito a visitare il sito di Ivo I6IBE, che ha realizzato diversi tipi di antenne:

http://www.radioamatoripeligni.it/i6ibe/turnhard/turnhard.htm

http://www.radioamatoripeligni.it/i6ibe/antennerotorsat/antennesat.htm

http://www.radioamatoripeligni.it/i6ibe/yagi_cros/3x3yagi.htm

http://www.radioamatoripeligni.it/i6ibe/yagi/yagi.htm

http://www.radioamatoripeligni.it/i6ibe/qfh/qfh.htm

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