Trafic amateur par satellite

10 septembre 2004.

 

Depuis de nombreuses années, les radioamateurs expérimentent différents modes de trafic par satellite. Il faut savoir qu’un certain nombre de satellites (une vingtaine environ) sont réservés au trafic amateur. Anciennement la station MIR et actuellement la station ISS ont à bord des moyens radioamateurs embarqués pour participer à ces différentes expérimentations. Tous les satellites amateur sont du type défilant à orbite circulaire pour certains et elliptique pour d’autres. Certains d’entre eux sont dédiées au trafic analogique (phonie, cw etc..) et d’autres au trafic numérique (transmission de données, packet, etc...). On y trouve également un système de transmission que l’on appelle APRS (Automatic Position Reporting System) expérimenté depuis 1992. Ce système permet de connaître en temps réel la position d’un mobile (Il peut fonctionner localement de façon terrestre ou à plus grande échelle par satellite). Pour la petite histoire, il faut savoir que ce système à été repris par une société commerciale pour donner à l’instant "T" la position des rames de tramway permettent ainsi d’annoncer le délai d’attente de la rame suivante. Si ce système intéresse quelques uns d’entre vous, je pourrais éventuellement par la suite le développer plus en détail.

Revenons au satellite.... Lorsque le satellite est mis sur orbite, il reçoit des informations d’une station au sol que l’on appelle station de contrôle. Celle-ci lui envoie des commandes pour corriger son orbite et lui charge les programmes en mémoire qui vont permettre le trafic avec tous les radioamateurs du monde. Pour appréhender le moment idéal où les satellites seront accessibles, ceux-ci étant défilant, il va falloir connaître leurs positions exactes. Pour ce faire, un logiciel de poursuite sera nécessaire avec les données "Kepler" à jour. Dans l’espace, un satellite est soumis à diverses contraintes et ne respecte pas scrupuleusement le suivi de la trajectoire de son orbite. Au bout de quelques jours le logiciel de poursuite n’est plus en adéquation avec la réalité et des corrections doivent être apportées pour recaler l’ensemble du système. Ces corrections seront faites à l’aide de données que l’on appelle "données Kepler". Elles sont fournies régulièrement et gratuitement par la NASA.

Après avoir choisi le satellite que nous voulons utiliser, le logiciel de poursuite va nous donner l’heure d’apparition, sa trajectoire par rapport à notre position et l’angle sous lequel il va se présenter. Tout au long de son passage il faudra bien sûr corriger en permanence la position des antennes pour le suivre jusqu’à sa disparition. C’est du sport !! Ces logiciels de poursuite peuvent avec une interface piloter de façon automatique les rotors de site et d’azimut.

Le satellite se comporte comme un transpondeur linéaire large bande qui tourne autour de la terre. Il agit comme un relais terrestre mais contrairement à celui-ci, le satellite n’a pas une fréquence d’entrée et une de sortie mais une large bande en entrée ainsi qu’en sortie et ceci sur des bandes de fréquences différentes (VHF, UHF, SHF...) et en des modes différents (USB, LSB, CW.. ) Pour faire un contact radio, le satellite à une fréquence dite montante "UP LINK" par exemple en VHF et une fréquence dite descendante "DOWN LINK" par exemple en UHF. Pour contacter un correspondant dans ce cas de figure, il faudra donc pouvoir émettre en VHF et recevoir en UHF. Cela implique un émetteur récepteur adéquat (VHF/UHF) voire le plus souvent avec deux stations (l’une en VHF l’autre en UHF). Cette dernière configuration étant la plus courante. Les antennes devront également êtres appropriées et bien sûr commandées par un ou deux rotors (site/azimut). Le rotor de site pour ce qui nous concerne n’est pas indispensable, lors du montage des aériens il suffit de leur donner un angle de 15° par rapport à l’horizontale. Cette solution couvre un grand nombre de configuration de passage de satellites. La puissance HF nécessaire pour réaliser un contact est d’environ une quarantaine de watts. A cela s’ajoutera le gain de l’antenne qui souvent sera très utile pour arriver confortablement sur le satellite.

L’effet "Doppler" est un décalage instantané de la fréquence reçue lorsque la distance varie entre le point d’émission et le point de réception. La fréquence augmente quand le satellite s’approche, elle diminue lorsqu’il s’éloigne. Durant un contact, il faudra donc corriger en permanence la fréquence de réception. Entre le moment ou le satellite et pris en compte et le moment ou il disparaît il peut y avoir une différence de plusieurs dizaines de KHz. Certaines stations sophistiquées possèdent un décalage automatique TX/RX mémorisé en fonction du satellite utilisé, avec suivi du décalage Doppler et d’un pilotage par PC. Si l’on ne dispose pas de l’automatisation des antennes et du suivi du décalage Doppler, on s’aperçoit que faire un contact par satellite est quelque peu acrobatique. Il faut en effet suivre manuellement le satellite à l’aide du pupitre du rotor et corriger en permanence l’effet Doppler. Il faut être également rapide car la durée d’un passage va d’une dizaine de minutes pour les satellites à orbite basse (ISS) à environ 30 à 45 minutes pour un satellite à orbite elliptique.

Pour le trafic satellite, il est préférable d’utiliser des antennes à polarisation circulaire, des yagis croisées ou des hélices pour diminuer le QSB dû à la rotation du satellite sur lui-même (spin) et à l’effet Faraday (plus la couche à traverser de l’ionosphère sera épaisse, plus sa polarisation en sera modifiée).

A partir de 1200 MHz , on utilise parfois des paraboles ou des antennes hélices. Souvent, des groupements d’antennes sont réalisés. Ces associations d’antennes permettent de gagner en sensibilité mais d’augmenter le gain et faciliter ainsi l’accès sur les différents satellites. On constate qu’une station amateur spécialisée dans le trafic par satellite peut devenir une véritable "usine à gaz" si l’on désire avoir des conditions de trafic optimum. Par contre, c’est mon cas, avec des moyens limités on peut également effectuer un trafic plus qu’honorable avec les cinq continents.

Tant que le satellite n’est pas installé sur son orbite définitive, celui-ci ne pointe pas systématiquement ses antennes vers le terre. Il reste orienté toujours dans la même direction. Lorsque le satellite aura atteint son orbite définitive, il passera en mode de stabilisation 3 axes et pointera en permanence ses antennes vers le sol. Dans ce cas ALAT restera égal à 13° et ALON variera tout au long de l’orbite.

J’ai profité de l’occasion qui m’est donnée d’avoir à traiter ce sujet au forum des associations de Strasbourg en octobre 2004 prochain pour en faire profiter les membres de l’AGEAT. Espérant que cette petite information aura été suffisamment claire pour vous permettre de comprendre comment fonctionne le trafic amateur par satellite sans oublier ses contraintes logicielles et matérielles.

Si d’autres sujets sur le monde amateur vous intéressent n’hésitez pas à m’envoyer un e-mail à l’adresse suivante : f5lgf@wanadoo.fr

Après la grande aventure de la station spatiale Russe MIR, est née la station internationale ISS. (International Space Station) Aujourd’hui, avec la Station Spatiale Internationale, il a été crée un groupe de travail ARISS (Amateur Radio on International Space Station). ARISS est chargée de développer et d’entretenir la station amateur à bord de l’ISS. ISS est un satellite à orbite basse. Il navigue à environ 400 Km de la terre à une vitesse de 26600 Km/h sur une orbite circulaire. Lors d’un passage, la station est accessible une dizaine de minutes. Le trafic avec les astronautes se fait en phonie sinon la station dispose d’un système de transmission de données à 1200 bauds et un BBS par lequel on peut faire transiter des messages. La station ISS transmet également des trames APRS.

par le major (ER) Christian Chaudron - F5LGF