VOXSAT
Por Gustavo Carpignano
Los radioaficionados siempre han estado en el limite de la frontera de la tecnología de las telecomunicaciones y el mundo de las telecomunicaciones vía satélite no ha sido la excepción. Los Radioaficionados han estado desde muy temprano en esta nueva tecnología de comunicaciones, construyendo y lanzando su primer satélite cuatro años después de haber escuchado los primeros sonidos del Sputnik, primer satélite artificial de la Tierra, lanzado por Rusia.
Con el tiempo aficionado alrededor del Mundo inspirado en el proyecto OSCAR, (Orbital Satellite Carring Amateur Radio), y su contraparte actual AMSAT, (Amateur Satellite), han lanzado mas de 40 de esa clase de satélites en órbita.
Literalmente trabajando en sus comedores, garajes o pequeños talleres los radio aficionados han sido pioneros en muchas de las tecnologías de comunicación por Satélite. Grupos de radioaficionados alrededor del Mundo han compartido un activo interés en la construcción, lanzamiento y comunicación con otros a través de satélites no comerciales por años.
Durante los primeros años de la década de los `90 radioaficionados de Argentina tomaron contacto con sus pares de Rusia para acordar el lanzamiento de un satélite de construcción argentina por medio de un cohete ruso. Así nació el proyecto VOXSAT.
Un satélite orientado a difundir la actividad espacial dentro del ámbito educativo y comunidad en gral., y la comunidad de radioaficionados en particular. Las señales del satélite serán recibidas como cortos mensajes de audio en tierra por receptores de VHF.
Además de incluir un repetidor analógico banda cruzada UHF/VHF en FM que permitirá la comunicación por voz durante breve tiempo con sencillos equipos de radio operados por radioaficionados.
Vista superior al Voxsat sin cubierta superior
Lanzamiento
Siempre para AMSAT ha sido necesario obtener un costo bajo, para el acceso al espacio, como carga secundaria en otros lanzamientos. Uno de los métodos más común es usar un vuelo de prueba de un nuevo vehículo lanzador. Otros OSCAR han tenido la oportunidad de volar como carga secundaria en un satélite existente similar a la serie de satélites RS. Los "satélites" rusos RS son repetidores de radio aficionados que vuelan dentro de satélites de navegación rusos. Una manera inusual de lanzamiento es la eyección a mano desde la MIR. Algunos satélites fueron arrojados fuera de la MIR por los cosmonautas. La desventaja de este método es la corta vida. La MIR esta en una órbita muy baja y la eyección manual limita la vida del satélite.
Vista al Modulo M y al Voxsat (AMSAT)
Se encontró la manera de lanzar al Voxsat, conjunto con el Modulo M, un satélite de propulsión eléctrica que usara el Complejo Orbital MIR como base de lanzamiento. El satélite madre proveerá la energía al equipo amateur y otros funciones de control, como en la serie RS. La ventaja, solo de construir el equipo de comunicaciones, y no ocuparse de sistemas de propulsión, energía y todos los otros componentes requeridos para tener al satélite trabajando, hace una opción atractiva.
Estructura
La estructura consiste en un conjunto de módulos que tienen el propósito de contener los diferente bloques funcionales. Los módulos están echas de aluminio que los hacen robustos, livianos y dan una efectiva protección a las señales de radiofrecuencia. Todos
Los módulos son iguales y tienen una forma rectangular con una cubierta superior e inferior y un agujero para un conector DB25. Cada modulo tiene un único puerto de comunicación a través del conector DB25. Todos los módulos están interconectados a
Través un bus común, esto simplifica el cambio de cualquier unidad para su cambio o verificación. La estructura tiene tres módulos:
Croquis de la estructura
Transmisores
El satélite tiene dos transmisores de alta eficiencia para la banda de VHF. La potencia es de cuatro watt. La eficiencia final del transmisor obtenida fue mejor que el 50 % mientras mantenía una buena supresión de las armónicas y estabilidad en todo el espectro. Los transmisores consisten en un par de excitadores y amplificadores de rf.
Los excitadores proveen cerca de 5 mW de rf a la frecuencia de salida para los amplificadores. El transistor de potencia para vhf MRF652 es usado para cada uno de los amplificadores. Este fue elegido por su alta eficiencia de operación. Un transmisor es usado para la baliza de voz y el otro es usado como baja para el repetidor de voz.
El único control es el encendido y apagado de los mismos. Cada excitador y amplificador fue construido en circuito impreso doble faz y cada par fue ensamblado
En un modulo. La frecuencia de bajada del repetidor analógico esta en 145.810 MHz FM y la frecuencia de bajada en 145.990 MHz FM para los mensajes grabados.
Fuente de Alimentación
Todos los elementos dentro del satélite tal como controlador y subsistemas requieren voltajes regulados para su correcto funcionamiento. Para esa necesidad el satélite contiene un regulador switching que convierte el voltaje suministrado por la misión principal. El regulador switching convierte los +28 V provistos por el Modulo M a los requeridos por el Voxsat de +10 Volts y +5 Volts. Los +10 Volts son aplicados a los equipos de radiofrecuencia. La corriente requerida es de cerca 1 Ampere. Los +5 Volts regulados son aplicados a todos los sistemas digitales. Dado que todos los componentes digitales son CMOS muy poca corriente es requerida desde el regulador.
Controlador de abordo.
El telecomando y control de todas las funciones esta a cargo de un microcontrolador. El microcontrolador de la serie PIC decodifica, verifica y ejecuta los comandos. Este tiene a cargo el encendido y apagado de los transmisores, el control de los tiempos de la ejecución de los comandos y el control de la unidad almacenadora de sonidos.
Se eligió este controlador debido a la sencillez para su programación, fácil manejo y cantidad suficientemente amplia de sus puertos de entrada/salida y capacidad interna de memoria RAM. Todo esto permitió realizar en un espacio mínimo un controlador sofisticado de tareas.
Dado que el control y medio ambiente son manejados por la misión principal la necesidad de telemetría no es necesaria y no fue implementada, simplificando las funciones.
La unidad de almacenamiento de sonidos permite la grabación y ejecución de la información. Para esto se utiliza circuitos desarrollados por la empresa ISD. Cada uno permite el almacenamiento de señales de audio por dos minutos dentro de una memoria EEPROM por un periodo mayor a diez años. Misiones anteriores, (Sputnik 40 y Sputnik 41), han utilizado este tipo de integrados no calificados para ambiente espacial demostrando su gran resistencia y robustez para soportar este ambiente hostil,
Receptores
Los receptores son usados como vínculos para el control y subida al repetidor de banda cruzada. El corazón de los receptores es el integrado MC3359. Cada receptor tiene un transistor GasFET como preamplificador y filtros helicoidales. Cada receptor fue echo en un circuito impreso doble fax. La frecuencia de recepción del repetidor es de 435.990 MHz.
Rusia lanzara este satélite de prueba en órbita terrestre desde la estación MIR abriendo el camino para futuras misiones a Marte. Un carguero Progress transportara la sonda
Modulo M hacia la MIR y ser lanzada por su tripulación. El satélite despegara desde la estación y los cosmonautas encenderán por control remoto su motor eléctrico de bajo empuje abriendo el camino para el lanzamiento de sondas desde la estación espacial existente en una forma de evitar los gastos de un lanzamiento desde tierra.
Modulo M con sus paneles desplegados lanzado desde la MIR
Dado que la MIR se encuentra a 380 Km de altura y la órbita final del satélite es de 1200 Km aproximadamente, el tiempo que le llevara llegar ahí será de un mes volando en espiral. Durante ese tiempo los sensores medirán la enrarecido atmósfera que se producirá alrededor del satélite debido a los gases extremadamente calientes que expulsara y las fuerzas electromagnéticas producidas por su motor. Sus paneles solares estarán continuamente apuntando al Sol. Esta tarea será necesaria para obtener la tensión necesaria para el funcionamiento del motor eléctrico. Una vez en la órbita final el equipo de radioaficionado será encendido.