AMSAT-OSCAR 7

Technische Daten

Satellitenabkürzung: AO- 07
Projektbezeichnung: Phase IIB

Int. Kennung: 1974-089B
Katalog-Nr.: 07530
Start: 15. November 1974
Maße: Ø 43 cm x 36 cm
Startmasse: 29 kg

Umlaufzeit: 115 min
Bahnhöhe: 1.450 km zirkular
Inklination: 101,7 °

Nutzlasten

  • Lineartransponder von 145 MHz nach 29 MHz, Bake, 1,3 W PEP, Omni/Dipol-Antennen.
  • Lineartransponder der AMSAT-DL von 435 MHz nach 145 MHz, Bake, 8 W PEP in HELAPS-Technologie
  • Omni-Antennen
  • Baken bei 435 und 2304 MHz

Die AMSAT-DL nimmt Kurs Richtung All

AMSAT-OSCAR 7 entstand mit internationaler Beteiligung (USA, Kanada, Deutschland und Australien). Die elektrotechnischen Anteile der AMSAT-Deutschland an diesem Projekt sind ein Transponder und ein Antennenkoppler, der die verschiedenen Antennen mit den Sendern und Empfängern verbindet. Außerdem wurde Unterstützung beim mechanischen Design sowie der Integration des Satelliten geleistet.

 

21 Jahre im Winterschlaf

Der Satellit AO-07 wurde im November 1974 erfolgreich in eine kreisförmige, polare Umlaufbahn von rund 1.450 km Höhe gebracht. Gegenüber seinen Vorgängern war AMSAT-OSCAR 7 mit einem aktiven Batterieladeregler ausgestattet, der mit der über die Solarzellen erzeugten elektrischen Leistung kontrolliert die Batterien auflud. Dies verhinderte jedoch nicht, dass im Sommer 1981 ein Zellenkurzschluss der Batterie die Stromversorgung zusammenbrechen ließ. Das Schicksal von AMSAT-OSCAR 7 schien nach über sechs erfolgreichen Jahren im Orbit beendet. Im Sommer 2002 wurde ein britischer Funkamateur auf ungewöhnlich starke Morsesignale im Satellitenbereich bei 145 MHz aufmerksam. Eine Auswertung der Signale ergab, dass dies die Telemetriebake von AO-07 war. Sie übermittelte Messwerte wie Temperaturen und Ströme aus dem Satelliten. Eine Analyse der Daten durch die Konstrukteure zeigte, dass der Kurzschluss in der Batterie sich nach über zwei Jahrzehnten geöffnet haben musste. Das ermöglicht den Solarzellen, den Satelliten wieder mit Strom zu versorgen, solange er sich im Sonnenlicht befindet. Durch den von der australischen AMSAT Gruppe beigesteuerten Kommandodekoder an Bord des Satelliten ist eine Kontrolle vom Boden aus immer noch eingeschränkt möglich.

Mit neuer Technologie

Einer der zwei Lineartransponder an Bord von AO-07 verwendete erstmalig das vom Gründer der AMSAT-DL, Dr. Karl Meinzer entwickelte HELAPS-Modulationsverfahren. Es dient durch eine parametrische Zerlegung des Sendesignals und die spannungsgeführte Modulation durch einen Schaltregler zur Steigerung des Wirkungsgrades. Dieser sogenannten Mode- B-Transponder, der Funkamateuren weltweit die Frequenzen der Satellitenfrequenzen bei 435 und 145 MHz erschloss, wurde von Karl Meinzer und dem leider verstorbenen AMSAT-DL-Mitbegründer Werner Haas gebaut. Neben dem zweiten Transponder sind je eine Telemetriebake bei 435 und 2304 MHz an Bord. Letztere konnte aufgrund geänderter internationaler Frequenzzuweisungen leider nie in Betriebgenommen werden.

Durch die in diesen Tagen fehlende Batteriepufferung im Erdschatten startet AO-07 beim Eintritt in das Sonnenlicht in einem nicht vorhersehbaren Modus. Zeitweilig sind jedoch sowohl der sogenannte Mode A des Linearumsetzers von 145 MHz nach 29 MHz als auch der Mode-B Lineartransponder nutzbar. Sogar das Bakensignal bei 435,1 MHz ist manchmal zu empfangen. Die AMSAT-Elektronik hat damit auch 30 Jahre nach dem Start ihre volle Funktionstüchtigkeit.

 

AMSAT-OSCAR-7, ein noch in Betrieb befindlicher Kleinsatellit – eine Lektion in Sachen Geschichte

von Jan A. King, W3GEY, Frank Wiesenmeyer, K9CIS und Scott Wiesenmeyer, K7WDO

vorgestellt auf der 38. jährlichen Kleinsatellitenkonferenz in Logan, UT, USA

Der vollständige Vortrag kann hier herunterladen werden:  AMSAT-OSCAR-7, A Still Operational, Small-Satellite History Lesson

 

Zusammenfassung (automatisch übersetzt)

Es wird oft berichtet, dass die ältesten Satelliten, die noch im Weltraum arbeiten, die beiden JPL-Raumsonden Voyager 1 und Voyager 2 sind. Die Voyager-Sonden wurden beide 1977 gestartet, um die Ausrichtung der Planeten zu nutzen, die damals als “Grand Tour” bezeichnet wurde. Dabei handelte es sich um die Ausrichtung der äußeren Planeten, die es beiden Voyagern ermöglichte, mit Hilfe der Schwerkraft mehrere Planeten zu besuchen. Beide Missionen waren geradezu spektakulär, und sie erweitern noch immer unsere Vorstellungskraft. Ihre Bilder haben die Sicht der Menschen auf unser Sonnensystem verändert. Aber sind sie wirklich die ältesten, noch funktionierenden Raumfahrzeuge im Weltraum? Was ist, wenn wir die in der Erdumlaufbahn zurückgebliebenen Raumfahrzeuge mit einbeziehen? Ist es überhaupt glaubhaft zu behaupten, dass der älteste noch funktionierende Satellit im Weltraum nicht einmal von der NASA, der USAF, der ESA oder einer anderen Raumfahrtbehörde entwickelt oder betrieben wurde? Was wäre, wenn es hieße, dass dieser Satellit von Funkamateuren entworfen wurde und die Endmontage in einem Kellerlabor unweit des Goddard Space Flight Center stattfand? Was wäre, wenn man darauf hinweisen würde, dass sich der Start dieses Satelliten am 15. November 1974 im Jahr 2024 zum 50. Mal jährt? und dass der Satellit AMSAT-OSCAR-7 (AO-7), wie Sie in diesem Beitrag sehen (und hören) werden, immer noch Hunderten von Funkamateuren auf der ganzen Welt seine Dienste zur Verfügung stellt, wie schon seit sehr, sehr langer Zeit. Und würden Sie glauben, dass der älteste Satellit, der um unseren Planeten herum arbeitet, ein 29 kg schwerer SmallSat ist?

Das alles ist, soweit wir es feststellen können, wahr, und dies ist die erstaunliche Geschichte, die dies möglich gemacht hat und warum dieser Satellit manchmal “Dornröschen-Satellit” genannt wird. Wir beschreiben hier die Geschichte, wie die Mission konzipiert wurde, wie Funkamateure aus vier Ländern zusammenarbeiteten, um ein sehr komplexes Raumfahrzeug mit einer recht kreativen Nutzlast zu entwickeln. Wir wollen die vielen Erfolge dieses Kommunikationssatelliten während seiner Hauptmission erläutern und Sie mit der erweiterten Mission überraschen, die bis heute andauert.

Die von AO-7 eingesetzte Technologie war fortschrittlich und in bestimmten Aspekten dem primären Satelliten, mit dem er flog (NOAA-4/ITOS-G), voraus. Wir werden diese Geschichte erzählen und auch andere in Kürze erscheinende Sonderbeiträge über die Umlaufbahn des Satelliten, die Energie- und Kommunikationssysteme und die Strahlenbelastung zusammenfassen.

Wenn es die Zeit erlaubt, werden wir während der mündlichen Präsentation dieses Papiers die immer noch funktionierenden, robusten Telemetriesysteme und Kommunikationstransponder an Bord von AO-7 demonstrieren. Dies ist möglich, da alle diese Systeme nur über eine Audioübertragung beobachtet werden können. Ein Großteil der Telemetrie wird von einem sehr zuverlässigen 435-MHz-Bakensender aus Kanada bereitgestellt, der mit einer neuartigen zirkular polarisierten Antenne gekoppelt ist.

Wir möchten auch alle Zuhörer einladen, sich an der Nutzung von AO-7 zu beteiligen und ihre eigenen Experimente durchzuführen, wenn AO-7 in die Zukunft geht. AO-7 hat bereits länger gelebt als viele seiner Entwickler und Betreiber. Es ist gut möglich, dass sie uns alle überleben wird. – Er befindet sich immer noch in seinem 1450 km langen SSO und wartet darauf, dass die nächste Generation von SmallSat-Ingenieuren von ihm lernen kann.

 

AMSAT-OSCAR-7: 50 Jahre in einer sonnensynchronen Umlaufbahn – und es werden immer noch mehr – Bestätigung der langfristigen Störung des solaren Gravitationsgradienten

von Jan A. King, W3GEY und Karl Meinzer, DJ4ZC

vorgestellt auf der 38. jährlichen Kleinsatellitenkonferenz in Logan, UT, USA

Der vollständige Vortrag kann hier herunterladen werden: AMSAT-OSCAR-7: 50 Years in a Sun-Synchronous Orbit – And Still Counting – Confirmation of the Long-Term Solar Gravity-Gradient Perturbation

 

Zusammenfassung (automatisch übersetzt)

Die erste Delta-Trägerrakete, die mehrere sekundäre Nutzlasten startete, war Δ-104. Als zweite Huckepack-Nutzlast wurde bei dieser Mission ein Amateurfunk-Smallsat, AMSAT-OSCAR-7 (AO-7), mitgeführt. Der Start erfolgte am 15. November 1974 zu einem 1460 km entfernten SSO. Dieser Satellit war, wie der Name schon sagt, der Siebte in einer laufenden Serie von Satelliten, die im Amateurfunkdienst eingesetzt werden. Über die erstaunliche Geschichte, die mit der Mission dieses kleinen Satelliten verbunden ist, wird an anderer Stelle in diesem Bericht berichtet. Obwohl die Einzelheiten der Lebensdauer dieses Satelliten spannend sind, haben wir nicht erwartet, dass sich die Tricks dieses „alten Vogels“ auch auf unsere Untersuchung seiner Umlaufbahn auswirken würden. Wir wollten vor allem herausfinden, wann der Satellit zu 100 % in der Sonne sein würde, wenn er sich in der Zeit vorwärts bewegt. Zu diesem Zweck untersuchten wir die Geschichte der Umlaufbahn. Das Ergebnis hat uns überrascht. Dieses Papier beschreibt unsere Beobachtungen.

Wir nutzten die Informationen, die jetzt auf Space-Track.com verfügbar sind, um die ersten 50 Jahre der Raumfahrtgeschichte dieses Raumfahrzeugs zu untersuchen. Diese Website „veröffentlicht“ die inzwischen berühmten TLEs (zweizeilige Elemente), die bis ins Jahr 1958 zurückreichen, als NORAD (heute CSpOC) begann, einen Katalog aller Weltraumobjekte zu führen. Um herauszufinden, ob sich der Satellit auf seiner sonnensynchronen Umlaufbahn wie erwartet langsam vorwärts bewegt hat, mussten wir den Sonnenwinkel (φ) über die Zeit verfolgen. Um das Verfahren zur Verfolgung der mittleren Sonnenzeit der Umlaufbahn zu vereinfachen, beschreiben wir eine Methode zur Abtastung des RAAN-Werts der AO-7-Umlaufbahn zur Frühlings-Tagundnachtgleiche eines jeden Jahres.

Unsere Suche nach der Drift in unserem SSO führte zu der unerwarteten Erkenntnis, dass sowohl die Elemente RAAN (Ω) als auch die Inklination (i) eine sinusförmige Variation mit einer Periode von etwa 29 Jahren aufweisen. Wir haben ferner festgestellt, dass dies durch ein Drehmoment des solaren Schweregradienten verursacht wird, das die sonnensynchronen LEO-Bahnen stört. Wir stellen hier in Anhang 2 die vollständige Analyse vor, die bestätigt, dass das auf die Bahnebene wirkende solare Schwerkraft-Gradientendrehmoment die Ursache der beobachteten Oszillation ist. Die von uns abgeleitete Differentialgleichung ist im Wesentlichen dieselbe wie die klassische Pendelgleichung, die zu einem einfachen harmonischen Oszillator linearisiert werden kann. Während wir zunächst glaubten, eine neue Form der Bahnstörung entdeckt zu haben, sind wir nun auf eine frühere Entdeckung dieses Phänomens gestoßen, die in einem X-Dokument der NASA von Ken Duck beschrieben wurde. Ironischerweise benutzte K. Duck, ein NASA/GSFC-Mitarbeiter, bei dieser Entdeckung die ITOS-Serienbahn, um seine Version der Lösung dieser Differentialgleichung zu demonstrieren. Dies ist dieselbe Umlaufbahn, in die AO-7 geschossen wurde. Wir können also nicht behaupten, dass wir diese Störung des solaren Schweregradienten und die Kopplung dieses Effekts mit der J2-Störung der Erde entdeckt haben, aber wir können anhand von 50 Jahren NORAD-Daten nachweisen, dass die Entdeckung von K. Duck über fast zwei Zyklen der Störung gültig ist. Und wir haben dies nicht nur anhand der Daten der immer noch funktionierenden AO-7-Sonde verifiziert, sondern auch anhand der TLEs der NOAA-4-Sonde, dem primären Δ-104-Passagier (jetzt nicht mehr funktionstüchtig); diese Sonde erfuhr ebenfalls die gleiche Störung des solaren Schweregradienten.

 

HELAPS

Einer der zwei Linear-Transponder an Bord von AMSAT OSCAR-7 verwendete erstmalig das von Dr. Karl Meinzer DJ4ZC entwickelte HELAPS-Modulationsverfahren. Es dient durch eine parametrische Zerlegung des Sendesignals und die spannungsgeführte Modulation durch einen Schaltregler zur Steigerung des Wirkungsgrades. Dieser sogenannten Mode-B-Transponder, der Funkamateuren weltweit die Frequenzen der Satellitenfrequenzen bei 435 und 145 MHz erschloss, wurde von Dr. Karl Meinzer DJ4ZC und dem leider verstorbenen Werner Haas, ex-DJ5KQ, gebaut. Beide waren Gründungsmitglieder der AMSAT-Deutschland e.V. (AMSAT-DL)

siehe: HELAPS – AMSAT-Deutschland

 

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