NAV OSCAR 60 (RAFT)

Radar Fence Transponder

RAFT ist ein Teil des Space Test Program-H2 (STP-H2), welches weiterhin die Experimente ANDE und MEPSI enthält. Die 3 Experimente sind in zylindrischen Behältern auf einer Struktur im Frachtraum der Raumfähre untergebracht und werden nach erfüllter STS-116 Mission auf dem Rückflug von der ISS ausgesetzt.

Launcher SSPL5510 Launcher SSPL5510

RAFT wurde von Studenten der USNA (United States Naval Academy) in 3 Jahren gebaut. Die Mission des Satelliten ist mit der Kalibrierung des US Navy Space Surveillance (NSSS) Radar verbunden, das die Primärquelle aller Satellitentrackingdaten für alle Flugkörper im All ist. Mit Hilfe dieser Radardaten werden die Keplarian Elemente (TLE) erzeugt, die von uns allen benutzt werden. Dazu wird ein Radarstrahl mit sehr hoher Leistung (700 kW) ausgesendet. Fliegt ein Satellit oder ein anderer Flugkörper durch diesen Radarstrahl, wird er reflektiert. Diese Reflexion dauert nur Bruchteile von Sekunden (je nach Größe des Objektes) und wird als Ping auf der Erde empfangen.

RAFT Deployment RAFT Deployment

RAFT muss also in der Lage sein, die NSSS Frequenz von 216.98MHz aktiv zu empfangen und sie zurückzusenden. Fliegt RAFT durch den Radarstrahl wird das Signal einerseits durch den Satellit reflektiert (Ping) und zweitens durch den Empfänger gespiegelt und wieder ausgesendet. Auf der Erde werden dann beide Signale von der NSSS selbst und der USNA empfangen.

Aufgrund seiner niedrigen Umlaufbahn wird RAFT nur eine Lebensdauer von 6-7 Monaten haben.

Die Satelliten MARSCom und RAFT befinden sich zusammen in einem speziellen Launcher (SSPL5510) und wurden per Kommando am 21.12.2006 um 0156UTC von der Discovery gestartet.


NO-44

NASA-Catalog :   29961

Downlink

145.825MHz 1k2 FM AFSK AX.25 (2Watt)

Uplink

145.825MHz 1k2 FM AFSK AX.25
28.120MHz USB (PSK31)

Call

RAFT

APRS Packet Digipeater [aktiv]

Dieser einfache AX.25 Digipeater ist genauso aufgebaut, wie die Digis auf PCSAT-1, PCSAT2, ANDE oder ARISS. Solange der Batteriestatus es erlaubt, wird er eingeschaltet sein. Als Alias wird APRSAT und ARISS akzeptiert.

ANDE RAFT Operation

Dual Hop - Digipeating

Ab dem 09.02.2007 ergaben sich wieder seltene Konstellationen, wobei sich RAFT und ANDE-MAA zur gleichen Zeit über Europa befanden. Bei günstigen Bedingungen war ein Dual-Hop möglich, da beide Satelliten auf den gleichen Frequenzen arbeiten. Somit wird ein APRS Packet, dass von RAFT empfangen und wieder ausgesendet wird, unter Umständen auch von ANDE-MAA empfangen und ebenfalls wieder gesendet.

Den UNPROTHO PATH setzt man dazu auf CQ VIA ANDE-1,RAFT oder umgekehrt.

Zeit    Satellit              Azim Elev  Entf  S.Az  S.El
---------------------------------------------------------
10.02.2007 20:45:48 RAFT     158.4 86.1   319 299.8 -40.2
10.02.2007 20:46:42 ANDE     161.6 84.0   332 300.1 -40.3

10.02.2007 22:20:18 RAFT       0.2 52.4   396 328.9 -51.1
10.02.2007 22:21:25 ANDE       0.3 53.4   404 329.4 -51.2

10.02.2007 23:54:47 RAFT     202.8 75.0   326   6.8 -54.3
10.02.2007 23:56:07 ANDE     201.6 76.9   334   7.4 -54.3

11.02.2007 19:23:14 RAFT     150.0 33.3   551 281.1 -27.5
11.02.2007 19:27:11 ANDE     150.6 34.9   553 281.9 -28.1

11.02.2007 20:57:31 RAFT     348.6 64.9   350 303.2 -41.5
11.02.2007 21:01:42 ANDE     349.4 65.3   362 304.3 -42.1

11.02.2007 22:32:04 RAFT       7.8 59.5   365 333.4 -51.7
11.02.2007 22:36:28 ANDE       8.4 61.0   372 335.1 -52.0

12.02.2007 00:06:25 RAFT     207.4 40.7   469  11.5 -53.7
12.02.2007 00:11:01 ANDE     208.1 40.3   486  13.4 -53.5

12.02.2007 19:34:45 RAFT     157.4 62.4   357 283.8 -29.0
12.02.2007 19:42:02 ANDE     158.3 67.4   357 285.3 -30.2

12.02.2007 21:09:11 RAFT     355.9 53.5   391 306.6 -42.8
12.02.2007 21:16:42 ANDE     356.6 54.0   402 308.8 -43.7

12.02.2007 22:43:43 RAFT      19.6 82.1   319 338.0 -52.2
12.02.2007 22:51:26 ANDE       5.6 86.8   328 341.0 -52.6
ANDE RAFT Operation ANDE RAFT Operation
Konstellationen am 10.02.2007

Voice Synthesizer [aktiv]

RAFT trägt einen Text-to-Speech Synthesizer, der zu ihm gesendete Packete spricht. Sendet man die Packete an das Call TALK, wertet der Synthesizer das Packet aus und antwortet mit "CALL says:".......

img RAFT Voice 09.01.2007, DK3WN: This is RAFT speaking

img RAFT Voice 09.01.2007, DK3WN: 01234567890 DK3WN

img RAFT Voice 09.01.2007, DK3WN: Test by DK3WN

* APRS via ARISS *
fm DK3WN-1 to RAFT ctl SABM+
* (1) CONNECTED to RAFT *
fm DF9EY to CQ via RAFT* ctl UI^ pid F0::TALK     :Hello from Manfred{88
fm RAFT to BEACON via SGATE ctl UI pid F0:T#689,083,115,057,059,138,00100000,999
fm DK3WN-1 to APRS via RAFT* ctl UI^ pid F0::TALK     :test by dk3wn
fm DK3WN-1 to APRS via RAFT* ctl UI^ pid F0::TALK     :test by dk3wn

img RAFT Voice : Welcome to Text Speak
img RAFT Voice 10.01.2007, DF9EY: hi from Manfred, 73 this morning ... usw.
img RAFT Voice 05.01.2007, PA3UGO: PA3GUO says henk says hello
img RAFT Voice 07.01.2006, JF1AJE: Hello all Japanese APRS Station. This is JF1AJE

PSK31 Transponder

Der PSK Transponder ist ein 10m SSB Empfänger, der die Signale demoduliert und sie über den RAFT VHF FM Sender zurückschickt. Sind die PSK Signale sauber können theoretisch bis zu 30 User gleichzeitig über den Transponder senden. Allerdings sollten keine allzu hohen Erwartungen an die Empfindlichkeit des Empfängers gestellt werden. Aufgrund der Packungsdichte und konstruktionsbedingten Anordnung liegt der HF-RX nur 1 cm neben der CPU des TNC. Diese produziert einen 20dB starken Rauschpegel - also ist schon ein kräftiges HF Signal notwendig. Ausserdem liegt der Stromverbrauch des Transponders ziemlich hoch, so dass er nur zu bestimmten Experimenten eingeschaltet werden wird.

PSK Transponder Signal img RAFT PSK Transponder Signal

27.08.2007 Wir brauchen Stationen, die &Laquo;etwas%raquo; mehr Leistung haben und den Transponder testen. 100W und Dipol/Vertikal reichen nicht aus. Hört man die Bakensignale von RAFT (bitte nur dann) - genügt ein Connect (C RAFT). Man erhält keine Bestätigung von RAFT, deshalb sollte man den TNC ausschalten um den Uplink/Downlink nicht weiter zu stören. Unmittelbar danach wird der Sender für etwa 98 Sekunden aktiv und setzt alle auf 28.120 MHz empfangenen Signale um. Wir brauchen also kräftige HF Signale, die den Störpegel überwinden und ein lesbares Signal erzeugen können.

27.01.2007 Es ist ungewiss, ob bei der Separation von MARSCom und RAFT die Antennen ausgezogen wurden. Es scheint nicht so zu sein, da 100W Sendeleistung auf 10m nicht ausreichen, um sein Signal auf 2m zurückzuhören. Zudem ist der Transponder wirklich sehr gestört (wie oben geschrieben).

Radar Transponder Experiment

Das Einschalten der Laser kann nur durch den Sysop erfolgen. Da ANDE(MAA) und RAFT speziell durch die Maui Laser Ranging Station getrackt wird, ist davon auszugehen, dass sie auch nur durch diese Kommandostation in Hawaii eingeschaltet werden. Die Laser strahlen omnidirektional und sind daher durch die Dispersion relativ schwach (nicht heller als eine normale LED) - mit dem bloßen Auge also nicht zu erkennen.

imgSpinrate von RAFT, 14.01.2007, 0935UTC

Sind die Laser eingeschaltet, wird der Sender für eine Minute aufgetastet. Die auf 216 MHz empfangenen Radarsignale der US Navy Space Surveillance (NSSS) werden nun umgesetzt. Diese Pings sind natürlich in Europa nicht hörbar. Durch die Rotation von RAFT ergeben sich Feldstärkeeinbrüche, die durch das Rauschen hörbar sind. Man kann also sehr gut die Spin Rate berechnen, indem man die Anzahl der Dips in einer Minute zählt. Im Experiment haben wir 50 Dips gezählt, was einer Spinrate von 25 rpm entspricht. Bei der Separation von RAFT betrug die Spinrate 39 rpm, RAFT rotiert also wesentlich langsamer.

img

20070114080225,RAFT>BEACON,SGATE,qAr,DK3WN-1:T#681,087,095,039,053,073,00000000,999
20070114093327,RAFT>BEACON,SGATE,qAr,DK3WN-1:T#772,087,124,039,081,085,00000000,999
20070114093425,RAFT>BEACON,SGATE,qAr,DK3WN-1:T#773,079,121,062,206,066,10001000,999
20070114093526,RAFT>BEACON,SGATE,qAr,DK3WN-1:T#774,085,129,059,070,159,00100010,999
20070114093724,RAFT>BEACON,SGATE,qAr,DK3WN-1:T#776,084,095,058,038,135,00100000,999
Telemetrie während der eingeschalteten Laser, 14.01.2007

Telemetrie

Telemetriepaket analog PCSat einmal pro Minute.

img1k2 Packet Frames 21.12.2006 1910UTC, 145.825Mhz

RAFT>APRS,SGATE:T#nnn,CH1,CH2,CH3,CH4,CH5,xxxxxxxx,yyy

RAFT         AX.25 callsign of RAFT
APRS         AX.25 generic TOCALL 
SGATE        digipeater address for Internet Gateways 
T#nnn        a 3 decimal digit serial number 
CH1 to CH5   5 telemetry channels (3 digit decimal) 
xxxxxxxx     an 8 byte (8 bit binary) number showing the state of the output bits 
yyy          unknown

The telemetry channels will be presented in standard format as shown below: 

 CH1 - Battery Voltage    V/10                                      [Volts]
 CH2 - Solar Current      V*2                                       [mA]
 CH3 - Battery Current    V*2                                       [mA]
 CH4 - Load Current       V*2                                       [mA]
 CH5 - TX Temperature     9e-6*v³ + 0.0031*V² + 0.7019*V - 33.024   [°C]#

 x bit 7   Battery Current direction
 x bit 6   experimental
 x bit 5   CONNECT
 x bit 4   experimental
 x bit 3   LASER
 x bit 2   experimental
 x bit 1   experimental
 x bit 0   experimental

 yyy       wash counter


Erste Packetframes

RAFT>BEACON,SGATE: T#026,086,102,037,065,070,00000000,000
RAFT>BEACON,SGATE: RAFT is on 145.825  US Naval Academy
RAFT>BEACON,SGATE: T#027,080,002,036,034,070,10000000,000
RAFT>BEACON,SGATE: T#030,078,002,035,034,069,10000000,000
RAFT>BEACON,SGATE: T#031,078,002,034,034,070,10000000,000
RAFT>BEACON,SGATE: T#032,077,002,035,034,069,10000000,000
0227 UTC, from VE4NSA / W7KKE
RAFT>BEACON,SGATE,DK3WN-1,I: T#788,085,002,036,035,089,10000000,000
RAFT>BEACON,SGATE,DK3WN-1,I: RAFT is on 145.825  US Naval Academy
RAFT>BEACON,SGATE,DK3WN-1,I: T#789,085,002,036,035,088,10000000,000
erste selbst empfangene Packete am 21.12.2006 1908UTC, 1909UTC

fm DK3WN-1 to APU25N via RAFT* ctl UI^ pid F0
=4943.90N/00857.30E-Ping
Digipeater, 28.12.2006, 1800UTC

Status

[30.05.2007] RAFT verglüht in der Erdatmosphäre

[08.02.2007] Leider gelang es bisher nicht, RAFT sprechen zu lassen. Die Ursache wurde aber von Bob gefunden. Heut abend habe ich das entsprechende Kommando gesetzt und spricht RAFT wieder. Ein anschliessender Test mit Henk (PA3GUO) zeigte die erfolgreiche Aktion.

[29.05.2007] Das berechnete Wiedereintrittsdatum ist der 30. Mai 2007, 13:33 UTC +/- 06 hr. Dann wird RAFT in der Erdatmosphäre verglühen. Die Keplerelemente ändern sich zur Zeit sehr schnell, daher sollte man immer die aktuellen Sätze neu laden.

[08.02.2007] Leider gelang es bisher nicht, RAFT sprechen zu lassen. Die Ursache wurde aber von Bob gefunden. Heut abend habe ich das entsprechende Kommando gesetzt und spricht RAFT wieder. Ein anschliessender Test mit Henk (PA3GUO) zeigte die erfolgreiche Aktion.

[06.02.2007] Der PSK31 Transponder wurde wieder ausgeschaltet. Es ist uns nicht gelungen, ein Siganl über den Transponder zu hören. Der Packet-to-Voice-Mode wurde aktiviert.

[26.01.2007] Mehrere Untersuchungen ergeben einen Zusammenhang mit der Spannung. Steigt sie über einen kritischen Wert von etwa 8.2 Volt, so scheint irgend etwas mit dem Empfänger zu geschehen. Befindet sich RAFT im Sonnenlicht werden die Batterien geladen und die Spannung erreicht teilweise Werte bis zu 8.8 Volt. Der RX arbeitet dann nicht mehr nominal. Fällt dagegen die Batteriespannung in der Dunkelheit auf Werte unter 8.2 Volt zurück, kann RAFT wieder normal hören. Das bedeutet im Moment ist RAFT für Europa nur in der Dunkelheit (Nacht) zu benutzen.

RAFT Voltage
Verlauf der Batteriespannung seit dem 16.01.2007. Bei Werten über 8.2V arbeitet der RX nicht nominal.

[22.01.2007] In den letzten Tagen ist es unmöglich geworden, den Satelliten anzusprechen. RAFT reagiert nicht auf Signale. Die Bake dagegen läuft ordnungsgemäß und sendet auch jede Minute ein Telemetrieframe mit guten Werten. Ist der Empfänger taub geworden?

[17.01.2007] Seit gestern ist der Connect mit RAFT nicht mehr möglich. Auch Pakete werden nur noch vereinzelt digipeated.

IGates - wir brauchen mehr IGates

Gerade in den Anfangsphasen ist die Sammlung von Telemetriedaten sehr wichtig und notwendig. Leider gibt es weltweit viel zu wenige Stationen, die empfangene Telemetrie sammeln und sie entsprechend zur Verfügung stellen. Es ist sehr einfach, ein SatGate einzurichten. Wer uns hier unterstützen möchte und Hilfe beim Einrichten eines SatGates benötigt, wende sich bitte an mich.

UI View

Die empfangenen Packete werden vom TNC dekodiert und mit der Software UIView angezeigt. Eine sehr wichtige Funktion für die weltweite Datenauswertung ist das IGate. Über das Internet werden die Frames an spezielle Server geschickt, wo sie mit einem Zeitstempel versehen und gesammelt werden.

Der Aufbau eines IGates (SatGate) ist eigentlich ganz einfach. Ich persönlich benutze UIView32 um die Daten der Satelliten anzuzeigen. Es ist dabei unerheblich, ob man ein TNC oder das Soundkartenmoden (AGW) benutzt. Die empfangenen Daten (speziell RAFT, ANDE, PCSat und ISS) werden über das Internet zu einem zentralen APRS Server gesendet und in einer Datenbank gesammelt. Eine Abfrage dieser Datenbank findet man z.B. über das Portal von Steve, K4HG unter: http://www.findu.com/cgi-bin/pcsat.cgi?absolute=1 .
Hier laufen praktisch die weltweit empfangenen Telemetriedaten zusammen und können entsprechend gefiltert und ausgewertet werden. Zum Empfang der Satelliten würde auch im einfachsten Fall ein Rundstrahler (Turnstile) dienen, wenn man den Empfänger auf die Mittenfrequenz stellt. Wären genügend IGate Stationen vorhanden, wäre der Empfangsaufwand entsprechend klein, da ja jede Station einen bestimmten Radius abdecken kann.

Und auch noch hier noch einmal ein Hinweis. Es macht absolut keinen Sinn, den Digipeater mit Salven von APRS Paketen zu belasten. Einige Feststationen bringen es auf über 20 UI-Pakete. Das ist nutzlos und belastet den Energiehaushalt unnötig. Zudem behindert es die Kommandostationen bei ihrer Arbeit, die im Endeffekt allen zugute kommt. Also bitte nur aller 1-2 Minuten ein Paket. Wenn es digipeatet wurde (man erkennt dies am Stern...) hat man es geschafft und kann in der verbleibenden Zeit besser Telemetriedaten sammeln. Vielen Dank!


Software zur Dekodierung

einfaches Programm zum Auswerten der RAFT Telemetrie

Zur einfachen Dekodierung der RAFT Telemetrie habe ich ein kleines Programm geschrieben. Es konvertiert die Werte aus einem Textfile und stellt sie übersichtlich dar. Die ausgewerteten Daten werden in einem File abgespeichert. Zum Testen kann das Programm hier (ZIP, 498k) heruntergeladen werden.

You can download here (ZIP, 498k) a very simple tool to decode the telemetry. I will improve the programm in the next time if my time allows this. If you have more information or suggestions, please let me know.



Homepage und weitere Informationen

http://www.ew.usna.edu/~bruninga/raft.html
http://web.ew.usna.edu/~raft/index.htm