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P3E-Designteam
Das P3E-Designteam
Im Oktober 2002 trafen sich mehr als 30 Experten aus zehn Ländern bei einem Arbeitstreffen der AMSAT-DL in Marburg, Deutschland. Am Ende wurden die ersten Designfestlegungen des nächsten Projektes AMSAT-Phase 3-E (P3E) getroffen. Der Satellit soll in der 150-kg-Klasse liegen und seinen Vorgängern AO-10 (P3B) und AO-13 (P3C) ähnlich sein. Die Ziele sind analoge und digitale Funkmöglichkeiten mit einem Schwerpunkt zwischen 145 MHz und 2400 MHz. Der P3E-Satellit ist für eine hochelliptische Umlaufbahn um die Erde als Kommunikations- und Forschungsplattform vorgesehen und wird zusätzlich als Trainingssatellit und zur Erprobung neuer Systeme für die Mars-Mission P5A dienen.

IHU-3, das Gehirn von P3E und P5A

Zunächst fand ein dreitägiges Meeting statt, um einen neuen Bordrechner für P3E, P5A und zukünftige Raumfahrtanwendungen zu entwickeln. Zu diesem Hintergrund des Meetings war die Tatsache, dass der bisher verwendete Prozessor nicht mehr die erforderliche Rechenleistung zukünftiger Mission bietet.  So wurde u. a. festgelegt, dass die neue IHU (Integrated House Keeping Unit = Bordrechner) mindestens 1 Millionen Instruktionen pro Sekunde an Rechenleistung zur Verfügung stellen sollte, um auch komplizierte Kodierungsverfahren für die Datenübertragung einsetzen zu können. Das bisherige 400 Bit/s BPSK-Datenformat der P3-Satelliten soll durch mehrere Betriebsarten ersetzt werden, wobei die Daten per Viterbi und Reed-Solomon bzw. Turbocodes kodiert werden. Dies erhöht die Datensicherheit bei ungünstigen Fluglagen oder Fading durch Spinmodulation.

Der bisher verwendete Kabelbaum soll durch einen seriellen 800 kBit/s CAN-Bus ersetzt werden. Damit reduziert sich der Verdrahtungsaufwand im Satelliten erheblich, gleichzeitig werden die Module in der Bau- und Integrationsphase wesentlich besser wartbar. Der CAN-Bus wurde auf P3D (AO-40) bereits erfolgreich in mehreren Modulen eingesetzt.

P3E in SBS
Fotomontage des P3E-Satelliten im SBS-Adapter. Mit diesem ringförmigen Adapter können Nutzlasten bis ca. 800 kg als Sekundärpassagier bei ARIANE-5-Starts mitfliegen.
Der erste Prototyp der neuen IHU-3 soll bis zu drei CPU-Typen unterstützen, dazu gehören ein Prozessor mit ARM7-Kern, evtl. ein RTX2010, dessen Vorgänger bei AO-21 bereits zum Einsatz kam, und eine AMSAT-Eigenentwicklung Am1601, an der bereits gearbeitet wird. Als Minimum sind 128 kBytes EDAC-RAM vorgesehen. Da es sich bei der IHU-2 in P3D (AO-40) bewährt hat, ist auch ein Flash-Speicher zum schnellen Booten vorgesehen. Mindestens 8 Megabyte Massenspeicher sind zum Speichern von Bildern und anderen größeren Datenmengen vorgesehen.

P3E - let's go

Nach dem IHU-3 Meeting ging es mit dem "AMSAT Phase3-E Design/Experimenters Meeting" weiter,. P3E ist sowohl als Nachfolger von P3D (AO-40) als auch als Testplattform für die P5A Mars-Mission geplant. Zielorbit soll eine möglichst hohe Inklination der elliptischen Umlaufbahn bei etwa 64° sein, die dann bei einem erdfernen Punkt von 36.000 km nahezu die gesamte Nordhalbkugel abdeckt. Um diesen Orbit zu erreichen ist auch diesmal ein eigenes Triebwerk im Satelliten nötig.

In der zur Verfügung stehenden Bauzeit für P3E, die nur gut zwei Jahre beträgt, wird es nicht möglich sein, eine neue Struktur zu entwickeln und zu bauen. So wurde entschieden, eine bereits vorhandene, flugfähige Struktur in der Form von AO-10 und AO-13 einzusetzen. Neben der schnellen Verfügbarkeit ist sie durch die früheren Starts erfolgreich qualifiziert und würde in den von der AMSAT entwickelten SBS-Ring passen. Damit wäre ein Start ähnlich P3D auf der ARIANE 5 möglich.

Im weiteren Verlauf des Meetings wurden die möglichen Transpondernutzlasten und Antennenkonfigurationen besprochen. Die derzeitige Planung sieht primäre Downlinks auf 2 m und 13 cm vor. Uplinks sind auf 70 cm und 23 cm vorgesehen. Damit wird der Hauptbedarf der Kommunikation der Funkamateure abgedeckt.  Ein sogenannter kohärenter P5A-Testtransponder soll die Links zum Mars simulieren. Der Downlink erfolgt bei 10,45 GHz, wobei der Linkunterschied P3E zu P5A im Mars-Orbit etwa 80 dB beträgt. Wird bei P3E mit nur 5 - 10 mW Leistung in eine Antenne ohne Gewinn gearbeitet, könnte daher noch Highspeed-Datenverkehr wie zum Mars simuliert werden. Beim Uplink in der Nähe von 2,45 GHz beträgt der Unterschied zwischen P3E und P5A knapp 70 dB. Mit P3E wären am Boden somit nur sehr geringe Sendeleistung erforderlich, allerdings bei niedrigen Datenraten.

Von der Entwicklergruppe der IHU-3 wurde der Vorschlag eines neuen RUDAK-Moduls unterbreitet, das die Erfahrungen hinsichtlich der DSPs von AO-40 fortsetzen könnte. RUDAK könnte z. B. auch benutzt werden, um unabhängig von der IHU Kamerabilder zur Erde zu senden. Neue Entwicklungen im Bereich CMOS/APS-Kameras mit Auflösungen von bis zu 1024 x 1024 Pixeln und einem hohen Dynamikumfang stehen derzeit zur Auswahl.

Nach der Erörterung weiterer technischer Details konnte die Liste der notwendigen Arbeiten nahezu vollständig mit ausführenden Entwicklern abgedeckt werden. Die ersten Arbeiten an Modulen und der Satellitenstruktur haben bereits begonnen. In naher Zukunft soll ein gesondertes Treffen der HF-Gruppe die Details der Transponder und Antennenkonfigurationen festlegen. 

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