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  Franc sperber, DL6DBN AO-40 mini glossary In connection with the work
of the
              command act ions terms emerge again and again such as
Squint, flight attitude or
              MA. They are to be described here briefly. In particular
in the time, in the AO-40 by
              self-rotation as more?Spinner? one stabilizes, are these
specification of importance.
              ALAT ALAT is to the flight attitude (attitude) of the
satellite for attitude LATtitude, thus a
              width instruction (Lattitude). The datum plane of the
flight attitude regulation is the orbit
              level of the satellite. The width instruction ALAT of the
flight attitude displays, how far
              the +Z axle of the satellite from this level out-shows.
Positive values display an
              inclination to the north, a negative inclination to the
axle to the south. The
              hauptstrahlrichtung of the antennas is in +Z axle. The
more near ALAT thus at 0
              near-gone, the better are aligned the antennas in the
north/south direction to the earth
              focal point. ALON ALON is to the flight attitude (attitude
the datum axis the large is
              shaft section, the perigee (nearest-to-Earth point of the
orbit) for attitude LONgitude,
              thus the length specification (Longitude), earth focal
point and apogee
              (farthest-from-Earth point) interconnects. Point of
reference is the apogee and the
              counting direction goes in the same direction as the
satellite movement on the orbit.
              ALON displays with values from 0 to 359, how the +Z axle
is located in reference to
              the large shaft section. ALON = 0 meant for example that
the antennas show in the
              apogee direction earth, with ALON = 180 they point in the
perigee to the earth. Values
              between 0 and 180 indicate that the +Z axle on the way of
the apogee to the perigee
              direction show earth, and at values between 180 and 359 it
points before the apogee
              to the earth. ES1 and ES2 AMSAT OSCAR 40 possesses two
earth sensors (Earth
              sensor). With them and the sun sensors the position of the
satellite can be
              determined to the earth and to the sun in the spin mode
(self-rotation). From this then
              ALAT and the number of revolutions (spin) of the satellite
can be determined by the
              command act ions ALON. Flight attitude The flight attitude
gives the adjustment of the
              satellite in the space on with two values (ALON/ALAT). The
current flight attitude is
              important for the command act ions, in order to be able to
program position
              modifications for the better antenna or solar cell
adjustment. Also for maneuvers for
              example with the electric rocket engine ATOS a certain
flight attitude must be kept, so
              that the thrust acts in the correct direction. The flight
attitude is output for example
              over the beacon of the satellite. Since the orbit in
relation to the earth rotates by
              precession continuously easily, the flight attitude
specification applies to a certain
              reference point in time. A good course calculation program
considers this turn of the
              orbit level and calculates the current flight attitude
internally in each case. Caution! A
              large number of older programs is still appropriate to
their antennas for the
              predecessors by AMSAT OSCAR 40 (AO-10 and AO-13), in -
z-direction showed. For
              a correct calculation of the squint angle of the antennas
ALON and ALAT must be
              converted accordingly: ALATneu = - ALAT, ALONneu = 180 +
ALON (values over 360
              on 0 are standardized). IHU The Integrated Houskeeping
unit is the central on-board
              computer of AO-40. Concerning this the measured values
from the satellite inside are
              entered, made controls and produced the data for the
beacon. IHU-2 The IHU-2 is a
              technology experiment for possible future on-board
computers. Also it can access
              measured values and control the satellite. Additionally to
the IHU the IHU-2 can
              access pictures of a camera (YACE), it spe



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Frank Sperber, DL6DBN

AO-40 Mini-Glossar

Im Zusammenhang mit den Arbeiten der Kommandostationen tauchen immer
wieder Begriffe wie Squint, Fluglage oder MA
auf. Sie sollen hier kurz erläutert werden. Insbesondere in der Zeit, in
der AO-40 durch Eigenrotation als ?Spinner? stabilisiert
wird, sind diese Angaben von Bedeutung.

ALAT

ALAT steht für Attitude-LATtitude, also eine Breitenangabe (Lattitude)
der Fluglage (Attitude) des Satelliten. Die Bezugsebene der
Fluglagenbestimmung ist die Orbitebene des Satelliten. Die
Breitenangabe ALAT der Fluglage zeigt an, wie weit die +Z-Achse des
Satelliten aus dieser Ebene herauszeigt. Positive Werte zeigen eine
Neigung nach Norden an, negative eine Neigung der Achse nach Süden.
Die Hauptstrahlrichtung der Antennen ist in +Z-Achse. Je näher ALAT also
an 0 herangeht, desto besser sind die Antennen in
der Nord/Süd-Richtung zum Erdmittelpunkt ausgerichtet.

ALON

                                         ALON steht für
Attitude-LONgitude, also die Längenangabe
                                         (Longitude) der Fluglage
(Attitude. Die Bezugsachse ist die große
                                         Halbachse, die Perigäum
(erdnächster Punkt der Umlaufbahn),
                                         Erdmittelpunkt und Apogäum
(erdfernster Punkt) miteinander verbindet.
                                         Bezugspunkt ist das Apogäum und
die Zählrichtung geht in der gleichen
                                         Richtung wie die
Satellitenbewegung auf der Umlaufbahn. ALON zeigt
                                         mit Werten von 0 bis 359 an,
wie die +Z-Achse in Bezug zur großen
                                         Halbachse steht. ALON = 0
bedeutet zum Beispiel, dass die Antennen
                                         im Apogäum Richtung Erde
zeigen, bei ALON = 180 zeigen sie im
                                         Perigäum zur Erde. Werte
zwischen 0 und 180 geben an, dass die
                                         +Z-Achse auf dem Weg vom
Apogäum zum Perigäum Richtung Erde
zeigen, und bei Werten zwischen 180 und 359 zeigt sie vor dem Apogäum
zur Erde.

ES1 und ES2

AMSAT-OSCAR 40 besitzt zwei Erdsensoren (Earth-Sensor). Mit ihnen und
den Sonnensensoren kann im Spin-Mode
(Eigenrotation) die Lage des Satelliten zur Erde und zur Sonne bestimmt
werden. Hieraus lassen sich dann von den
Kommandostationen ALON, ALAT und die Drehzahl (Spin) des Satelliten
bestimmen.

Fluglage

Die Fluglage gibt mit zwei Werten (ALON/ALAT) die Ausrichtung des
Satelliten im Raum an. Die aktuelle Fluglage ist für die
Kommandostationen wichtig, um Lageänderungen zur besseren Antennen- oder
Solarzellenausrichtung programmieren zu
können. Auch für Manöver zum Beispiel mit dem Lichtbogentriebwerk ATOS
muss eine bestimmte Fluglage eingehalten
werden, damit der Schub in die korrekte Richtung wirkt.

Die Fluglage wird beispielsweise über die Bake des Satelliten
ausgegeben. Da sich die Umlaufbahn im Verhältnis zur Erde
durch Präzession kontinuierlich leicht verdreht, gilt die
Fluglagenangabe für einen bestimmten Referenzzeitpunkt. Ein gutes
Bahnberechnungsprogramm berücksichtigt diese Drehung der Orbitebene und
berechnet jeweils intern die aktuelle Fluglage.
Vorsicht! Eine große Zahl älterer Programme ist noch für die Vorgänger
von AMSAT-OSCAR 40 (AO-10 und AO-13)
ausgelegt, deren Antennen in -Z-Richtung zeigten. Für eine korrekte
Berechnung des Schielwinkels der Antennen müssen
ALON und ALAT entsprechend umgewandelt werden: ALATneu = -ALAT, ALONneu
= 180 + ALON (Werte über 360
werden auf 0 normiert).

IHU

Die Integrated-Houskeeping-Unit ist der zentrale Bordrechner von AO-40.
Hierüber werden die Messwerte aus dem
Satelliteninneren erfasst, Steuerungen vorgenommen und die Daten für die
Bake erzeugt.

IHU-2

Die IHU-2 ist ein Technologieexperiment für mögliche zukünftige
Bordrechner. Auch sie kann auf Messwerte zugreifen und den
Satelliten steuern. Zusätzlich zur IHU kann die IHU-2 auf Bilder einer
Kamera (YACE) zugreifen, sie speichern und zeitversetzt
zur Erde senden. Diese Bilder wurden bereits zusätzlich zur
Lagebestimmung des Satelliten herangezogen.

Illumination

Die Illumination oder Ausleuchtung gibt an, wieviel Prozent der
maximalen Energie die Solarzellen erzeugen können. Fällt das
Sonnenlicht senkrecht auf die Solarzellen beträgt die Illumination 100%.
Je mehr die Sonne die Solarzellen von der Seite
bestrahlt, desto geringer wird die Ausleuchtung. Fällt das Sonnenlicht
seitlich auf die Zellen beträgt die Illumination 0%. Es
besteht der Zusammenhang: Illumination = 100 * cos (Solarangle).

MA

Der Umlauf des Satelliten um die Erde ist in 256 zeitgleiche Teile,
MA-Werte, unterteilt. Die Zählung beginnt bei 0 im Perigäum, erreicht im

Apogäum 128 und im nächsten Perigäum 256. Bei rund 1,269 Umläufen
von AO-40 pro Tag beträgt eine MA-Einheit etwa 4 Minuten und 26
Sekunden. Anhand der MA-Werte können bestimmte Systeme des
Satelliten (Sender, Empfänger, Experimente, Lageregelung) durch den
Bordrechner ein- und ausgeschaltet werden. Im späteren Betrieb können
bestimmte Transponderkombinationen in einer Art Fahrplan durch
MA-Werte angegeben werden.

Magnetorquer

Im Satelliten sind mehrere Elektromagnete, auch Magnetorquer genannt,
verteilt, die im Zusammenspiel mit dem Erdmagnetfeld
in Perigäumsnähe zur Lageregelung des Satelliten genutzt werden können.
Der Satellit wirkt wie der Rotor eines Elektromotors,
während das Magnetfeld der Erde den Stator bildet. Der Prozess dieser
Regelung nennt man auch Magnetorquing. Über das
Magnetorquing können die Fluglage des Satelliten und die Drehzahl bei
Perigäumsdurchgängen verändert werden.

SEU

Die Sensor-Electronic-Unit wandelt die Signale der Sensoren in ein für
die IHU lesbares Format um und sorgt umgekehrt für
die Ansteuerung der Magnetorquer anhand der IHU-Daten.

Solar-Angle

Der Solar-Angle oder Sonnenwinkel wird über die Sonnensensoren bestimmt
und gibt an, wie sehr
der Satellit zur Sonne geneigt ist. Bei einen Sonnenwinkel von 0 Grad
fallen die Sonnenstrahlen
senkrecht, also optimal auf die Solarzellen. Bei 90 Grad erhalten die
Sonnenzellen kein Licht.

Spin

AMSAT-OSCAR 40 kann in zwei verschiedenen Formen in seiner Lage
stabilisiert werden: Durch
Eigenrotation (Spinning) des ganzen Satelliten um seine Z-Achse und
durch drei Drallräder, die im
inneren des Satelliten rotieren (Dreiachsstabilisierung). Für die Zeit
der Tests und Vorbereitungen für
den späteren Normalbetrieb arbeitet AO-40 im Spin-Mode. Ähnlich wie bei
einem Brummkreisel ist
die stabilisierende Wirkung umso größer je höher die Drehzahl (Spin)
ist. Allerdings wird die
magnetische Lageregelung mit zunehmender Drehzahl schwieriger.

Da die Antennen der höheren Bänder (L, S, C, X, Ka) nicht symmetrisch
auf dem Satelliten
angeordnet sind, können sich Spinfading und Spinwobbling ergeben. Das
Spinfading entsteht durch
zeitweise Abdeckung am Rand der Antennenkeulen oder die durch Aufbauten
etwas verformten
Antennendiagramme. Spinwobbling ist quasi ein kleiner Dopplereffekt.
Durch die Rotation des Satelliten bewegen sich einige
Antennen zyklisch auf den Erdbeobachter zu bzw. sie entfernen sich.
Durch diese Relativbewegung entsteht ein Dopplereffekt
von bis zu 100 Hz je nach Band, Drehzahl und Antennenlage. Über das
Spinfading und besonders das Spinwobbling kann auch
die Drehzahl des Satelliten bestimmt werden.

Squint

                                         Der Squint-Winkel oder auch
Schielwinkel gibt an, wie sehr die
                                         Hauptantennenstrahlrichtung des
Satelliten vom Beobachter weg zeigt.
                                         Ein Squint von 0 Grad bedeutet,
dass die Satellitenantennen optimal auf
                                         die Bodenstation ausgerichtet
sind. Der Gewinn ist maximal, und Effekte
                                         durch den Spin sind minimal. Je
höher der Squint desto schlechter wird
                                         die Hörbarkeit des Satelliten.
Bei einem Schielwinkel von 90 Grad sieht
                                         man den Satelliten von der
Seite, bei 180 Grad sieht man ihn von hinten.

                                         In Abhängigkeit vom
Öffnungswinkel der benutzten Satellitenantenne ist
                                         ein brauchbarer Betrieb zu
unterschiedlichen Squintwinkeln möglich. Mit
                                         der S2-Antenne wurden
beispielsweise gute Empfangsberichte bei einem
Squint unter 60 Grad und besonders unter 35 Grad gemeldet. Hier werden
Hauptkeule und erste Nebenkeule empfangen. Die
S1-Antenne hat einen kleineren Öffnungswinkel, dafür aber auch mehr
Gewinn, und wird nur bei noch kleineren Squintwinkeln
Sinn machen.

Einige Bahnberechnungsprogramme berechnen aus der aktuellen Fluglage,
der Satellitenposition und dem
Beobachtungsstandort den Squint.

SS1 und SS2

Diese Sonnen-Sensoren erfassen im Spinmode die Lage des Satelliten zur
Sonnen. Damit und mit den Werten der Erdsensoren
kann die Fluglage bestimmt werden. Die Sonnensensoren haben einen
Erfassungsbereich von etwa +/- 45 Grad. Sollte der
Sonnenwinkel also über 45 Grad steigen, wird die Sonne nicht mehr von
den Sensoren erfasst. Dieser Zustand tritt durch die
Wanderung der Sonne um die Umlaufbahn und die Präzession der Umlaufbahn
theoretisch etwa alle 220 Tage für eine Dauer
von 110 Tagen auf. Durch eine aktive Veränderung der Fluglage kann
dieser Situation begegnet werden. Zeitweise kann diese
Gegenbewegung nicht schnell genug erfolgen bzw. wird durch noch zu
bestimmende Effekte beeinflusst. In den Phasen, in
denen die Sonnensensoren dann keine Sonne sehen, können mangels
bestimmbarer Fluglage auch keine Lagemanöver mittels
Magnetorquing durchgeführt werden. AO-40 befindet sich in diesem Fall in
einer Art vorübergehendem ?Winterschlaf?, auch
?Hibernation? genannt.

WOD

Bei der Übermittlung von Whole Orbit Data werden ausgewählte
Telemetriewerte im Bordrechner gespeichert und über die
Bake in einem Datenblock übermittelt. Damit sind Messwertanalysen aus
Orbitphasen möglich, in denen die
Kommandostationen keinen direkten Zugriff auf den Satelliten haben.

YACE

YACE ist die Abkürzung für Yet Another Camera Experiment. Hierbei
handelt es sich um eine s/w-CMOS-Kamera mit 512 x
512 Bildpunkten, die direkt mit der IHU-2 verbunden ist. Neben der
Aufnahme von Erdausschnitten wurde sie auch schon
eingesetzt, um aus den Bildern zusätzliche Lageinformationen zu
gewinnen, falls Sonne und Erde für die Sensoren eine
ungünstige Konstellation besitzen.

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