國內大溪接收站日前收到飛鼠衛星訊號,中央大學團隊分析失聯原因

作者 | 發布日期 2021 年 01 月 29 日 10:25 | 分類 航太科技 Telegram share ! follow us in feedly


失聯逾 2 天,於 24 日晚搭乘 SpaceX 火箭發射升空的飛鼠立方衛星,終於在 27 日上午 10 時被桃園大溪接收站抓到下傳訊號。中央大學太空系團隊連日分析為何他們的地面站始終收不到訊號,結果發現放大器已損毀,天線也可能因年久下垂,仰角誤差高達 15 度。

中央大學太空科學科技中心指出,玉山、飛鼠衛星在火箭發射 4 小時後,歐洲一處地面站就已接收到衛星訊號、並解譯出飛鼠衛星下傳的通聯資料,顯示飛鼠衛星狀態良好。根據業餘無線電衛星專家 Mike Rupprecht DK3WN 公布的信標封包錄音檔,基本上飛鼠衛星的 GPS 正常運作、衛星個次系統電壓電流正常、飛行軟體在省電/發電量最大化的安全模式運作;電力次系統(EPS)及飛行電腦(CDH)溫度略高,但還可以接受;有幾個參數位元傳輸錯誤,但整體資料可用。

為什麼國外收得到飛鼠衛星訊號,國內地面站卻收不到?團隊在 1 月 25 日指出原因之一,可能是軌道速度快,所以衛星訊號頻率都卜勒偏移嚴重,需以軟體修正。經過一天測試後,團隊更加確定問題出在地面站不夠靈敏,因為國外接收站可以在訊號最弱的低仰角狀態接收成功,就算衛星沒有刻意去對準地面站,還是可以順利用規格跟中央大學一樣的裝備接收。

調整了衛星軌道參數之後,終於在 1 月 27 日早上 10 時,桃園大溪接收站證實收到飛鼠衛星訊號,中央大學太空所團隊正在將訊號解讀為明碼,才能知道衛星健康狀態。

至於玉山衛星,國外地面站亦有陸續接到訊號,但尚無法有效解譯下傳資料,無法確認衛星目前狀態。由於玉山衛星體積比飛鼠還要小,訊號傳輸功率也比較弱,各團隊都會再持續測試,太空中心也會請過去合作過的北極接收站協助,幫忙接收頻率較高的玉山衛星訊號(立方衛星這次使用 UHF 特高頻)。

▲ 玉山衛星仍未與國內接收站通聯。(Source:科技新報)

為何中央大學的接收站一直收不到飛鼠號(或其他衛星)的訊號?團隊指出,由於地面站已經架設多年,可能很多地方出現問題但研究人員此前未注意,導致訊號額外衰減到無法辨識的狀態有以下:

  1. 天線及纜線
  2. 放大器
  3. 天線旋轉器與指向
  4. 接收器 (衛星發射後 1、2 天排除此問題)
  5. 干擾源(可能是計程車車隊,但司機聊天也不會佔用頻段太久)

經過測試後,團隊發現放大器已損毀,因此有可能是衛星發射訊號時,放大器來不及切換到發射線路,目前已換了一顆新的放大器;再來是天線可能因為年久失修下垂,仰角誤差高達 15 度,所以團隊以為他們有對準目標(飛鼠衛星),實際上卻很可能落在天線最敏感區域之外,導致最終收到的訊號強度減半。

調整完上述大問題後,中央大學的地面站便成功追蹤到一顆發出摩斯電報碼(continuous wave 調變,簡稱 CW)的衛星 CO55。雖然接下來,要從雜訊中分辨飛鼠衛星使用的 GMSK 調變信標又是一個困難的技術,不過團隊這幾天已透過來自各界分享的封包錄音檔,分析了飛鼠衛星在軌道上的運作狀態,之後會特別注意飛控操作事項。

(首圖來源:太空中心