[Forum] ELANA-Cubesat Update

Mike Rupprecht mail at mike-rupprecht.de
Wed Dec 7 20:32:52 CET 2011


Hallo,

Für alle, die es interessiert möchte ich ein kurzes Update über die 6
Cubesats aus dem ELANA-II Projekt geben.

Am 28. Oktober startete eine Delta II von Vandenberg um den Wettersatelliten
NPP ins All zu bringen. Auf der Trägerstufe waren zudem 3 P-PODs montiert,
die 6 Cubesats beinhalteten.

Die Delta-II hob um 09:48 UTC ab und setzte genau eine Stunde später NPP in
seinen Orbit.

Um 11:26 UTC öffnete sich der erste P-POD mit AubieSat-1, Explorer-1 Prime
(E1P) und M-Cubed (in dieser Reihenfolge ausgestoßen). Das sind alles
1U-Cubesats.

11:28 UTC wurde der 3U-Cubesat RAX-II freigesetzt.

Schließlich wurden um 11:30 UTC die beiden baugleichen 1 ½ U-Cubesats DICE-1
und DICE-2 ins All geschickt.

Es hat dieses Mal ziemlich lange gedauert, bis wir das immer wiederkehrende
TLE-Puzzle gelöst hatten. Dazu kam, dass sich die Objektangaben geändert
hatten, die RCS wurde falsch zugeordnet – aber zumindest haben wir jetzt die
richtigen NORAD Nummern den richtigen Satelliten zugewiesen und die TLE
bleiben stabil.

Die beiden DICE konnten recht schnell zugeordnet werden, da sie mit längerem
Abstand zu den 1U Cubesats ausgesetzt wurden. Auch RAX-2 hob sich aufgrund
seiner Masse schnell ab. Schwieriger wurde es bei den 3 kleinen 10x10x10cm
großen Objekten. Diese klebten am Anfang förmlich zusammen und es war klar,
dass es eine ganze Weile dauern würde, bis sie genügend weit auseinander
getriftet sind um sie zu erfassen. Aber nur ein Objekt entfernte sich vom
Cluster – das war AubieSat-1. Auch die „Jungs“ vom JSPOC konnten kein
weiteres Objekt zwischen AubieSat und E1P finden. Da war nichts zu sehen.

Durch den Vergleich der Dopplerkurven konnte ich dann nachweisen, dass die
Kurven von M-Cubed und E1P identisch sind – also kleben sie wirklich noch
zusammen! Leider macht es uns die Telemetrie der Satelliten nicht gerade
einfach, dass exakt zu bestätigen. Das wäre eigentlich ganz einfach – aber
warum es nicht geht, will ich mal kurz erklären.

Alle Cubesats sind aktiv, auch wenn es große Schwierigkeiten gab bzw. immer
noch gibt:

Fangen wir mit AubieSat-1 (Auburn University) an:
437.475 MHz – Leistung 0.7W, CW Bake

AubieSat-1 ist sehr leise. Wir gehen davon aus, dass sich die Antennen nicht
entfaltet haben (Softwarefehler). Zudem ist er nur in den Eklipsen zu hören.
Die Erklärung könnte ein thermisches Problem sein. Der Mikroprozessor regelt
die Ausgangsleistung temperaturabhängig. Wenn der Satellit im Sonnenlicht
ist, wird er einfach zu warm und die Ausgangsleistung wird fast bis auf 0
herunter geregelt. Wenn die Bake zu hören ist, ist sie sehr stabil. Das
lässt auf eine gleichbleibende Temperatur schließen. Zudem ist auch die
Spannung sehr stabil, die Lithium-Zellen sind auch nach 30 Tagen voll
intakt.

RAX-2 (University of Michigan)
437.345 MHz – 9k6 FSK


 funktioniert gut. Die Bakensignale sind kräftig gut zu dekodieren. Es
konnten weltweit schon viele Telemetriedaten gesammelt werden.

Explorer-1 Prime Flight Unit 2 (E1P) - Montana State University
437.501 (!!!) MHz, Leistung 0.85W, 1k2 AKSF -LSB

Auch hier sind die Signale kräftig und E1P kann bei wenigen Grad Elevation
dekodiert werden. Am besten geht das im Mode LSB – man synchronisiert sich
auf den 2200Hz Tone vor dem Paket und kann es dann einwandfrei dekodieren.
Warum gibt es diesen Ton vor dem Paket? Nun, weil die Jungs schon im Labor
gemerkt haben, dass der TX-Oszillator nicht sehr stabil ist und sehr
temperaturabhängig ist. Während eines nächtlichen Durchgangs (wenn der
Satellit aus dem Sonnenlicht kommt und dann abkühlt), kann die Abweichung
der Mittenfrequenz bis zu 1.2 KHz betragen. Man kann sehr schön die
Temperaturabhängigkeit nachweisen, denn bei morgendlichen Durchgängen
(längere Zeit im Sonnenlicht) beträgt die Drift nur etwa 300 Hz. 
Ein weiteres Problem ist, dass die Daten der 6 Solar-Arrays nicht verwertbar
sind. Durch einen Softwarefehler werden die 2 MSB Bits abgeschnitten. Damit
kann man keine genauen Aussagen zu deren Beleuchtung treffen – was nämlich
unbedingt nötig wäre – weil unser Sorgenkind hier noch „angedockt“ ist. Nur
wissen wir nicht genau, auf welcher Seite


M-Cubed (University of Michigan)
437.485MHz, Leistung ca. 1 W, 9k6 FSK

Die Signale von M-Cubed sind ebenfalls extrem leise – die Telemetrie zeigt
an, dass sich auch hier die Antennen nicht entfaltet haben. Es ist
unheimlich schwer, ein Paket zu dekodieren, meist gelingt es nur, wenn die
M-Cubed Bake mit einer E1-Bake zusammen gesendet wird. Beide Satelliten
haben ein ähnliches Sendeintervall und durch die räumliche Nähe überlagern
sich beide Baken ständig. Aus den wenigen Telemetriedaten kann man
allerdings erkennen, dass die Solararrays X+ und X- sehr wenig oder gar
keinen Strom liefern. Also könnten es diese Seiten sein, die durch E1P
verdeckt sind. Leider ist das durch die E1P Daten nicht verifizierbar.
Zudem ist es für mich nicht plausibel, warum gerade die X-Seite defekt ist.
Die Orientierung  im P-POD ist, dass die Z+ Seite nach oben zeigt. Und da
M-Cubed der letzte Satellit im P-POD war, müsste es genau diese Seite sein,
die von E1P verdeckt sein würde. Aus der Telemetrie ist aber zu erkennen,
dass dieses Array Spannung produziert.
Genauso die Z- Seite. Hier sind die Antennen montiert. Eigentlich sollten
sie frei sein, aber sie scheinen sich nicht entfaltet zu haben.
Das Team in Michigan verfolgt jetzt die Theorie, dass sich E1P und M-Cubed
in einem späteren Orbit wieder „angezogen“ haben. Beide Satelliten haben
nämlich Permanentmagneten zur Lagestabilisierung – bei M-Cubed genau in
X+/X- Richtung.

Ich persönlich kann mich mit dieser Theorie nicht anfreunden. Das würde ja
bedeuten, dass einer der beiden Satelliten eine höhere Geschwindigkeit haben
müsste, um seitlich an den anderen anzudocken. Das ist aufgrund der
identischen Masseverhältnisse in der Kürze der Zeit unwahrscheinlich.

Jedenfalls ist es bisher noch nicht gelungen, ein erfolgreiches Kommando zu
M-Cubed abzusetzen. Auch AubieSat-1 hat noch nicht auf Kommandos
geantwortet. Ich denke hier muss man viel Leistung aufwenden, um den Verlust
der nicht ausgefalteten Antenne auszugleichen.

Es wäre für uns sehr hilfreich, von MCubed Daten zu bekommen. Da die Signale
sehr schwach sind, wäre es für EME-Stationen sicherlich etwas einfacher,
Daten zu empfangen und uns zu unterstützen ;-)

Ich habe jetzt die ganze Zeit immer „uns“ geschrieben - ich stehe in
täglichem Kontakt zu all diesen Teams der Universitäten, daher 


Hoffentlich hab ich Euch jetzt nicht mit diesem vielen Text erschlagen. Es
kommt ja in letzter Zeit doch nicht so viel zum Lesen hier im Forum ;-)

73 Mike
DK3WN

PS: Auf die DICE Satelliten (Utah State University) wollte ich nicht weiter
eingehen, da diese im 465 MHz Bereich und in einer für uns unüblichen
Modulationsart senden. Aber die Uni hat regelmäßigen Kontakt und die beiden
Satelliten liefern Daten.




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