Phase 3-E(xpress)

V októbri 2002 sa viac ako 30 expertov stretlo v AMSAT-DL v nemeckom Marburgu. Zelenú dostali dva projekty nadväzujúce na úspešnú sériu Phase (P3-B je AO-10 a P3-C je AO-13) a to Phase 3-E(xpress) a P5-A. Boli rozdelené úlohy a dohodnuté prvé kritériá.

Satelit AMSAT Phase 3-E (P3-E), označovaný aj ako Phase 3-Express, bude určený pre komunikačné účely takmer dvoch miliónov rádioamatérov a vedecké výskumy. Postaví ho medzinárodný tím pod vedením AMSAT-DL spolu s P5-A, ktorej cieľom bude Mars. Vypustenie je plánované na obdobie rokov 2004 až 2006, pravdepodobne opäť raketoplánom Ariane.

Vrátim sa ešte k P5-A. Vďaka skúsenostiam získaných z predchádzajúcich projektov a veľkej podpore nemeckých rádioamatérov sa AMSAT pokúsi vytvoriť družicu na výskum Marsu. Z jeho obežnej dráhy by nám mala poskytnúť informácie o povrchu a atmosfére tejto planéty. P5A okrem toho ponesie sekundárny náklad, ktorý vypustí na povrch (pravdepodobne ďalšie sondy). Predpokladá sa vypustenie v období rokov 2007 až 2009. Medziplanetárna komunikácia zatiaľ znie ako science-fiction, ale už teraz je jasné, že bude patriť medzi najdôležitejšie. Rádioamatéri tak majú jedinečnú možnosť aktívne prispieť k výskumu Marsu.

Vráťme sa ale späť ku Phase 3-Express. Čo nám ponúkne?
Ešte pred týmto stretnutím sa konala trojdenná schôdza na povanie Dr.Karla Meinzer-a DJ4ZC. Jej účelom bolo nájsť vhodný riadiaci mikropočítač s dostatočným výkonom (minimálne 1 milión inštrukcií za sekundu), ktorý by aj v náročných podmienkach bez problémov spracovával telemetrické dáta a inštrukcie. Doteraz používané 400 bit/s BPSK riadenie bude dátovým signálom zabezpečeným Viterbi a Reed-Salomon alebo turbo kódmi. Od tohto kroku si AMSAT sľubuje zvýšenie dátovej spoľahlivosti v nepriaznivých podmienkach (úniky signálov, slabé signály a pod.).

Bežné káblové zväzky budú nahradené sériovou CAN zbernicou s prenosovou rýchlosťou 800kbit/s. Táto zbernica bola vyžitá aj medzi niektorými modulmi v P3-D (AO-40). Jej prednosťou je zjednodušenie elektrickej konštrukcie a ľahká výmena modulov.

Procesor StrongARM použitý v AO-4 sa bohužiaľ už nevyrába. Jeho alternatívou je ARM7. Do úvahy prichádzajú aj procesory Intersil RTX-2010RH a RTX-2000 (použitý v AO-21). K nemu sú dokonca výsledky radiačných testov. Žiaľ, tento procesor sa v roku 2003 prestáva vyrábať. Aby sa v budúcnosti AMSAT vyhol ťažkostiam s procesormi vyvíja vlastný Am1601 v puzdre FPGA, ktorý je možné otestovať v existujúcich radiačných testeroch. Vývoj ale potrvá ešte niekoľko rokov. Prvý prototyp IHU-3 bude musieť podporovať všetky tri procesory. Minimálna operačná pamäť bude 128kB. Keďže časové oneskorenie signálu medzi Zemou a Marsom je asi 40 minút, program bude uložený vo flash pamäti. V prípade núdze bude môcť riadiaci tím program ľahko reštartovať. Osemmegabajtová pamäť bude slúžiť ukladanie obrázkov a zvukov.

Aby projekt P3-E mohol byť realizovaný čo najskôr boli do Marburgu pozvaní aj zástupcovia rôznych firiem. Dôvodom urýchlenia vývoja je, aby sa získané poznatky mohli aplikovať do projektu P5-A.

Aj P3-E bude niesť na palube úspešný transpondér v S-pásme, ale aj traspondér s downlinkom v pásme 2m. Konečná vysokoeliptická dráha družice so sklonom asi 64 stupňov, čo umožní pri vzdialenosti 36 000km od Zeme pokrytie celej severnej pologule. Na dosiahnutie takejto obežnej dráhy bude opäť nutný raketový motor.

Vzhľadom na limitovaný čas bude mechanická konštrukcia vychádzať z konštrukcie AO-10 a AO-13. Bez problémov sa vmestí do úchýtného SBS krúžku, čím bude možné vypustenie raketoplánom Ariane-5.

Dlho diskutovanou otázkou boli samozrejme všetky transpondéri. Pre začiatok sa plánuje downlink na 2m a 13cm, uplink na 70 a 23cm. V úvahu prichádza aj downlink na 70cm a 10 GHz. Šírka pásma transpondérov bude asi 100 kHz. Inštalácia vysielačov na 5,6; 24 a 76 GHz bude závislá na zostatkovej nosnosti družice.

Vývojová skupina IHU-3 podala návrh na konštrukcie novej jednotky RUDAK-u. Prieskum AMSAT-DL totiž ukázal, že väčšina rádioamatérov by prijala radšej použitie PSK-31 ako packetového mailboxu. RUDAK P3-E bude tiež pracovať na báze DSP. Na družici budú umiestnené aj dve CMOS/APS kamery s rozlíšením 1024×1024 pixelov. Obrázky z nich budú priebežne posielané na Zem.

Zoznam úloh je tak obšírny, že zamestná takmer všetkých zúčastnených konštruktérov. Práce už začali, v blízkej budúcnosti sa zíde ešte KV skupina, aby doriešila otázku transpondérov a umiestnenia antén. Podrobné informácie nájdete na: www.amsat-dl.org/p3e.

AMSAT Phase 3-express parametre

Názov projektu: P3-E (OSCAR číslo bude známe až po úspešnom vypustení)
Termín dokončenia: koniec roka 2004
Štruktúra: podobná AO-10/13, hviezdovitý tvar s troma krídlami
Rozmery: priemer 130cm, výška 45cm (bez antény a motora), 150 kg trieda
Perigeum: 500 až 2 500 km
Apogeum: približne 36 000km
Dráha: vysokoeliptická s inklináciou asi 63 stupňov
Ponesie: prijímače na 435 a 1260 MHz (možno aj 145 MHz; 2,4 a 5,6GHz) a vysielače na 145 MHz a 2,4GHz (možno aj 435 MHZ a 10,45 GHz)
Výkon vysielačov: maximálne 50W PEP
Šírka pásma transpondérov: 100 kHz
Ďalšie systémy: LEILA, pravdepodobne RUDAK (digi- a vysoko-rýchlostné módy), koherentný transpondér 2,4 až 10,45 GHz, hlavný maják (5 bit/s a 200 bit/s – FEC), 2 až 3 kamery, prípadne aj ďalšie systémy
Tím: medzinárodný tím pod vedením AMSAT-DL