Amateur Radio on the International Space Station (ARISS)
Im Rahmen des ARISS Projekts wurden verschiedene Antennen und Funkgeräte auf der Internationalen Raumstation (ISS) installiert, um sowohl von der Crew als auch von Funkamateuren auf der ganzen Welt genutzt zu werden. Damit ist nicht nur ein Funkkontakt zur Crew, sondern auch Gespräche über den Sprechfunk Repeater, sowie Packet Radio und Slow Scan Television (SSTV) möglich. Die entsprechenden Frequenzen mit den genutzten Rufzeichen können der Website von ARISS entnommen werden.
In diesem Projekt wurde eine Verbindung per Automatic Packet Reporting System (APRS) hergestellt. Mit dieser Form des Amateurfunkdienstes können Daten wie die eigene Position, eine kurze Textnachricht oder Wetterdaten automatisiert verbreitet werden. Dabei werden die Daten von Digipeatern so weit weitergeleitet, bis sie auf ein passendes IGATE (Internet Gateway) treffen. Dieses speist die Daten ins Internet ein und verbreitet sie somit weltweit. Die ISS besitzt ebenfalls einen Digipeater, der auf der Frequenz 145,825 MHz erreichbar ist. Als Hardware wurde dazu ein Handfunkgerät (YAESU FT5D) mit einer Rundstrahlantenne genutzt. Dieses Funkgerät besitzt bereits eine APRS-Funktion, wodurch der Betrieb schnell vorbereitet werden kann. Am Funkgerät wird die eigene Position, das eigene Rufzeichen, sowie die Pfade der Digipeater, die erreicht werden sollen, angegeben. Zusätzlich kann eine kurze Textnachricht eingefügt werden. Die Pakete können dann entweder manuell oder in einem eingestellten Intervall automatisch mit einer Sendeleistung von 5 W gesendet werden. Da die Systeme auf der ISS häufig wegen Andockmanövern oder anderen Missionen abgeschaltet werden, wird der aktuelle Status der Amateurfunkgeräte ebenfalls auf der Website von ARISS angezeigt. Folgende Einstellungen wurden genutzt:
- DIGI PATH: RS0ISS, ARISS, WIDE2-1
- BAUDRATE: 1200 bps
- BEACON INTERVAL: 30 s
- APRS TX DELAY: 300 ms
- BEACON TX: AUTO
Über die Website Heavens Above wird die aktuelle Position der ISS sowie zukünftige Überflugszeiten über der eigenen Position angezeigt. Da eine erfolgreiche Verbindung ab einer Höhe von ca. 10° aufgebaut werden kann, bleibt stets ein kurzes Zeitfenster einiger Minuten, um den Kontakt aufzubauen. Hier kann die Chance eines erfolgreichen Verbindungsaufbaus wesentlich erhöht werden, wenn auch manuell in kurzen Intervallen Baken ausgesendet werden. Jedoch ist selbstverständlich zu beachten, dass auch weitere Funkamateure gleichzeitig versuchen ihr Signal zu senden und man diesen nach den Verhaltensregeln im Amateurfunk ebenfalls eine Chance lassen sollte. Außerdem ist zu empfehlen die Frequenz während des Überflugs anzupassen, um den Dopplereffekt auszugleichen. Sobald die ISS in Reichweite ist, können Pakete verschickt werden. Wenn das eigene Signal von der ISS gehört wurde, wird die eigene Position im Display angezeigt.
Bei erfolgreichem Kontaktaufbau wird das eigene Rufzeichen mit Position und Zeitstempel auf ariss.net angezeigt.
Zusätzlich wurde der Kontaktaufbau über aprs.fi verifiziert. Hier wird neben der Position auch direkt die Textnachricht („aprs via ariss“) angezeigt.
Weiterhin bietet der Repeater der ISS die Möglichkeit per Sprechfunk mit anderen Funkamateuren zu kommunizieren. Genutzt wurde dafür das Kenwood TS-2000 in Verbindung mit der Rundstrahlantenne. Der Vorteil dieses Transceivers ist es, dass sich der Dopplereffekt der ISS gut ausgleichen lässt. Wenn sich die ISS auf die Station zu bewegt, werden die von ihr ausgesendeten Wellen durch die Bewegung der Raumstation gestaucht, wodurch die Empfangsfrequenz an der Bodenstation leicht erhöht werden muss. Gleichzeitig bewegen sich die von der Bodenstation ausgesendeten Wellen in die entgegengesetzte Richtung, in die sich die ISS bewegt. Dadurch empfängt die ISS eine höhere als die ausgesendete Frequenz, weshalb die Sendefrequenz der Bodenstation verringert werden muss, um diesen Effekt auszugleichen. Das TS-2000 bietet die Möglichkeit diesen Ausgleich gleichzeitig durchzuführen. Da exakte Berechnungen sehr aufwendig sind, ist ein manuelles Ausgleichen über den Regler am Transceiver hier ausreichend. Die Frequenzen für den Sprechfunk (FM) sind:
- 437,800 MHz Downlink
- 145,990 MHz Uplink
Beim Uplink muss zusätzlich ein CTCSS (Continuous Tone Coded Squelch System), bzw. PL (Private Line) Ton von 67 Hz verwendet werden. Dieser, sich unterhalb der eigentlichen Audiofrequenzen befindliche Ton, wird zusätzlich zum Sprachsignal mitgesendet. Erst wenn dieser Ton beim Empfänger erkannt wird, wird das eigentliche Signal registriert. Damit wird ermöglicht, dass es bei viel genutzten Frequenzen nicht zu Störungen zwischen mehreren Sende- und Empfangsstationen kommt. Grundsätzlich ist bei einem Überflug ab 10° Höhe mit einem erfolgreichen Empfang zu rechnen. Bei einem direkten Überflug (90°) ist zwar einerseits mehr Zeit für einen erfolgreichen QSO (eine zweiseitige Funkverbindung), jedoch ist der Empfang in der Mitte des Überflugs aufgrund der Abstrahlcharakteristik der hier genutzten Antenne schwach. Mittlere Höhen sind mit dieser Antennenart also optimal. Am 15.04.24 wurde bei einem Überflug der ISS schließlich ein erfolgreicher QSO mit dem Funkamateur EA3JK gefahren.