Eckarts Lehrstunde aus Funk 03/2001

APRS über die Raumstation ISS

Bahnverfolgung mit WinOrbit

Folgende Nachricht kam im ersten Deutschland-Rundspruch des DARC des Jahres am 11. Januar [1]: Die Packet Radio-Anlage auf der Internationalen Raumstation ISS soll jetzt in Betrieb genommen werden. Die Frequenzen sind 145,800 MHz für Downlink und 145,990 MHz für Uplink. Als Rufzeichen wird RZ3DZR* verwendet. Die Anlage ist zunächst so konfiguriert, dass alle zwei Minuten eine Bake gesendet und auch empfangene UI-Frames wiederholt werden. Da der Computer noch nicht verkabelt ist, sollte die Mailbox noch nicht benutzt werden.

Juni 2001: APRS funktioniert, *Rufzeichen zur Zeit "NOCALL".

Das wollte ich gern einmal hören und natürlich dabei sein, wenn die Mailbox in Betrieb geht. Wenn Sie auch „Packet Radio über Satellit“ probieren möchten, dann versuchen Sie einmal nach zu vollziehen, was ich alles gemacht habe, um zunächst die Bake zu empfangen und dann auch zur Raumstation zu senden.

Zunächst musste ich wissen, wann denn die Raumstation ISS in Reichweite ist, denn ich weiß nur, dass sie relativ niedrig um die Erde kreist und mehrmals am Tag für zirka 10 Minuten zu hören und manchmal abends kurz nach Sonnenuntergang auch zu sehen ist. Um Genaueres heraus zu finden gibt es ja schließlich die Satelliten-Track-Programme. Ich verwende das bewährte WinOrbit. Wenn Sie noch kein Satellitenprogramm haben, können Sie WinOrbit von der Amateurfunk-Software-CD aus dem Funk-Sonderheft 2001 nehmen.

WinOrbit von der Software-CD 2001
oder aus dem Internet (siehe LINKS)

Sie brauchen für einen ersten Test das Programm noch gar nicht zu installieren. Sie können es direkt von der CD starten. Legen Sie die CD ein, suchen mit dem Windows Explorer die Datei START.htm, doppelklicken darauf, klicken auf das Startbild der CD, dann auf Satellitenprogramme, dann auf Satellitenbahnberechnung. Es werden jede Menge Satellitenprogramme vorgestellt und ziemlich zum Schluss finden Sie WinOrbit (Neu). Dort klicken Sie auf Programm starten. Die Sicherheitsabfrage beantworten Sie mit „Programm von diesem Ort ausführen“ und die nächste Sicherheitsabfrage mit „Ja“.

Bild 1: WinOrbit zur Bahnverfolgung und Ermittlung der Bahndaten der Raumstation ISS

Das Programm startet mit der Weltkarte und dem Satellit Phase III. Außerdem wird als Standort das QTH des Programmautors in Maryland vorgegeben. Wenn Sie nun Ihre persönlichen Daten eingeben und später auch abspeichern wollen, sollten Sie das Programm richtig installieren. Dazu brauchen Sie nur das komplette Verzeichnis Winorbit mit Unterverzeichnissen unter Satellit von der CD auf die Festplatte zu kopieren. Allerdings müssen Sie anschließend den Schreibschutz aller Dateien aufheben, denn wenn Dateien auf einer CD gespeichert waren, tragen Sie immer einen Schreibschutz. Damit wären Ihre persönlichen Daten wiederum nicht abspeicherbar.

Den Schreibschutz kann man unter Windows 98 (95) folgendermaßen aufheben. Gehen Sie im Explorer in das Verzeichnis, wo Sie die Dateien auf der Festplatte gespeichert haben. Bei mir ist es D:\AFU\WINORBIT und markieren Sie alle Dateien in diesem Verzeichnis (Explorer: Bearbeiten – Alles markieren oder STRG-A). Klicken Sie dann in diesem Verzeichnis auf die rechte Maustaste und wählen Sie Eigenschaften aus. In dem folgenden Fenster entfernen Sie das Häkchen schreibgeschützt. Machen Sie dies in allen Unterverzeichnissen von WinOrbit. Nun starten Sie von hier die Winorbit.exe.

Unter „Setup – Observer/QTH...“ (Bild 5a) geben Sie außer Ihrem Rufzeichen und dem Standort und so weiter vor allem den Grid Locator oder alternativ Längen- und Breitengrad Ihres Standorts ein. Longitude ist östlicher Längengrad und Latitude ist nördlicher Breitengrad (Bild 5b). Nach einem Klick auf Replace und File Save und OK wird in der Weltkarte ein Kreis in Europa gezeichnet und Ihr Rufzeichen steht daneben (Bild 1). Nun sollten Sie mit den Möglichkeiten des Programms ein wenig spielen. Über Setup – Satellite Database wählen Sie den Satelliten aus. Allerdings können Sie sich die Raumstation ISS noch nicht anzeigen lassen. Dazu fehlen noch die Keplerdaten.

Die Keplerdaten aus der Mailbox

WinOrbit benötigt die aktuellen Keplerdaten im NASA-Format von zwei Zeilen (2-lines), wie diese auch in den Mailboxen zu finden sind.

Bild 2: Die Keplerdaten aus der Mailbox

Ich connecte also unsere lokale Mailbox und gebe ein „l kepler“ (Bild 2). Ich bekam eine Zeile mit der Nummer 167 angezeigt, aber dies schienen mir nicht die richtigen Daten zu sein. Ich versuchte es dann mit „l 150-„ und nun konnte ich erkennen, dass die gesuchten Daten in der Nachricht Nummer 166 stecken, denn diese „2L“ am Anfang deutet auf das „2-lines-format“ hin. Also gab ich ein „r 166“. Vorher schaltete ich noch die „Speichern“ Funktion ein, damit ich die Daten in einer Datei wieder finde.

Bild 3: Die Keplerdaten im NASA-Format

Wenn man sich diese Datei dann im Texteditorfenster anschaut, findet man irgendwo die Kennzeichnung ISS (roter Pfeil in Bild 3) und darunter die zwei benötigten Datenzeilen. Diese insgesamt drei Zeilen braucht man nur in die Datei DATABASE.2LI von WinOrbit zu kopieren und man hat die aktuellen Daten für die Raumstation. Da die Daten vieler Satelliten neu sind, kann man natürlich auch ein richtiges Update machen. Kopieren Sie die gespeicherte Textdatei in das Verzeichnis keps von WinOrbit. Benennen Sie diese eindeutig mit beispielsweise keps127.2li (bitte nicht mehr als 8+3 Zeichen), wobei die Nummer 127 für den 127. Tag des Jahres gilt und die Endung 2LI andeutet, dass die Keplerdaten im Zweizeilenformat (2 Lines) vorliegen. Das Update erfolgt in WinOrbit im Menu Setup – Satellite Database und dort File – Open 2Lines, dann Auswahl der Datei OK. Da jetzt einige Daten doppelt vorhanden sind, fehlt noch der abschließende Befehl unter Database – Purge Duplicates. Abschließend speichern Sie die neuen Daten unter File – Save Database.

Bild 4: Mit den abgespeicherten Keplerdaten wird ein Update durchgeführt

Die Bahnverfolgung mit WinOrbit

Nun wollte ich gern wissen, wann denn die Raumstation das nächste Mal zu hören sein könnte. Unter Setup – Satellite Database wähle ich die ISS aus und trage noch die Downlink- und die Uplinkfrequenz ein. Dann wähle ich in diesem Fenster Database – Add Entry und schließlich File – Save Database und File - Exit. Ich erkenne, dass die ISS irgendwo zwischen Südafrika und Australien ist. Um die Raumstation in die Tabelle zu bringen, klickt man diese mit der rechten Maustaste an und wählt Replace und wählt dann ISS.

Bild 5a: Die Auswahl des Satelliten

Bild 5b: Die Eintragung der persönlichen Daten

Um festzustellen, wann sie denn hier zu hören sein könnte, starte ich unter Calc die Simulation. Je nach Rechnergeschwindigkeit werden nun Schritt für Schritt Berechnungen durchgeführt und als Punkte in die Karte gesetzt (Bild 1). Ich erkenne nach einer Weile, dass erst am nächsten Morgen ein Durchgang über Europa sein wird. Denn die Fußleiste unter der Karte wird rot und es geht die Elevation auf positive Werte. Elevation bedeutet, wie weit man die Antenne nach oben richten müsste, um einen optimalen Abstrahlwinkel zur ISS zu bekommen. Wenn der Winkel negativ ist, zeigt die Antenne zum Erdboden, da der Satellit hinter dem Horizont ist. Dann ist noch kein Funkverkehr mit der Raumstation möglich.

Bild 6: Die Bahndaten für den nächsten Durchgang

Um den genauen „Aufgang“ der ISS zu erhalten, lasse ich mir die Bahndaten für die nächsten Durchgänge als Tabelle anzeigen (Bild 6). Dazu wähle ich Calc – Show Next Passes. Natürlich lässt sich diese Tabelle anschließend auch ausdrucken. Aus der Berechnung sehe ich, dass dieser Durchgang sehr flach verlaufen wird, denn die maximale Elevation ist nur 5,8 Grad. Aber mit einer gut bündelnden Richtantenne könnte es gehen. Für OMs mit einfachen Rundstrahlantennen im 2-m-Band wäre ein Durchgang möglichst direkt über das eigene QTH sehr günstig.

Dazu kann man die Simulation „von Hand (Calc – Manual)“ weiter (FWD) oder zurück (Back) laufen lassen und in der Anzeige beobachten, wann die Elevation auf mehr als 45 Grad ansteigt. Im Bild 7 sieht man diesen Fall. Für die lokale Ortszeit 11:05 Uhr wird in der Tabelle eine Elevation von 68 Grad vorhergesagt. Ich bin gespannt, ob ich die Raumstation mit meiner Groundplane Antenne hören und Packet-Signale dekodieren kann.

Bild 7: Mit der Einstellung „manual“ kann man sich schon vorher ansehen, wie der folgende Durchgang der ISS wohl sein wird

Mit dem Programm WinOrbit kann man sogar heraus finden, wann die Raumstation wohl mit dem bloßen Auge sichtbar sein wird. Dazu schaltet man die Funktion Anzeige der Sonnenbeleuchtung an. Man erhält diese Anzeige über Options – Show Solar Illumination. Das Sonnenzeichen in Bild 8 ist über Südamerika. Dort also ist es Mittag und genau an der gestrichelten Linie ist die Dämmerungszone. Da die Dämmerungszone in Richtung Westen läuft, wird es also in Deutschland gerade dunkel und der Satellit (durchgezogene Linie)  kommt von Westen aus der Sonne in die Dunkelheit. Dies ist ein idealer Fall, dass die Sonnenstrahlen an den großen Sonnensegeln der ISS reflektieren und man die Raumstation mit bloßem Auge am Himmel als sich schnell bewegenden sehr hellen Stern erkennen kann, wenn die Bewölkung es zulässt.

Bild 8: Die Raumstation wird optisch sichtbar

Im rechten Teil von Bild 8 ist die aktuelle Sicht von der ISS auf die Erde dargestellt. Diese Anzeige erhält man über Window – Show Globe und dann Redraw. Aus dieser Sicht kann man erkennen, dass Deutschland wohl gleich ins Blickfeld kommen müsste. Also schnell hinaus gehen und in Richtung 264 Grad (Westen) gucken! Ich hatte Glück an jenem Tag. Die Berechnungen stimmten genau und ich konnte die ISS vom Aufgang ab etwa 10 Grad Elevation bis zu einem Punkt etwa über Kopf verfolgen, bis sie dort in den Erdschatten eintrat und optisch verschwand.

Packet Radio-Signale von der ISS?

Die Vorbereitungen für einen Empfang waren getroffen. Ich schaltete mein FM-Funkgerät TM-V7 auf die Frequenz 145,800 MHz und „Data“ auf die 2-m-Seite. Downlink 145,800 MHz bedeutet, dass auf dieser Frequenz die Signal „von oben nach unten“ also „hinunter“ (englisch: down) kommen. Dies ist also für mich die Empfangsfrequenz. Zusätzlich schaltete ich auch mein „großes“ Funkgerät (FT-847) mit seiner 2-m-Langyagi auf diese Frequenz und richtete die Antenne laut Vorhersage auf Westen aus.

Bild 9: Die Differenz zwischen Lokalzeit (MEZ oder MESZ) muss eingestellt werden

Leider war bei diesem ersten Mal mit beiden Funkgeräten nichts zu hören außer den Störungen von unserem Repeater auf 145,785 MHz, der ab und zu seine Bake ausstrahlte und in FM auf 145,800 MHz noch gut zu hören war.Was war passiert? Stimmte die Uhrzeit nicht (UTC – MEZ)? Oder war die Bake abgeschaltet? Ich prüfte nach unter Setup – Time Zone (Bild 9). Muss ich den Punkt bei Leads UTC oder bei Lags UTC setzen?

Die Hilfe (Help) von WinOrbit schreibt zu diesem Punkt: Für Benutzer in Nord- und Südamerika wird Lags UTC eingestellt, für Benutzer in Osteuropa und Asien Leads UTC. Benutzer in Westeuropa können östlich oder westlich vom Nullmeridian liegen. Deutschland, Österreich und die Schweiz liegen in Mitteleuropa eindeutig östlich und müssen deshalb Leads UTC auswählen. Der Unterschied zwischen UTC und MEZ Winterzeit beträgt genau eine Stunde. Im Sommer müsste man für MESZ 2,00 Stunden Differenz einstellen. Also hat alles soweit gestimmt. Dann war wohl der Sender auf der Raumstation ausgeschaltet. Die nächsten Tage werden es zeigen.

Inzwischen könnte ich schon versuchen, den Transceiver für das Senden einzurichten. Das Problem ist nämlich die geringe Ablage zwischen Sendung und Empfang. Normalerweise ist im 2-m-Band eine Ablage von 0,6 MHz eingestellt. Hier sind es zwischen Downlink 145,800 MHz (Empfang) und Uplink 145,990 MHz (Sendung) nur 0,19 MHz Unterschied. Bei meinem Transceiver FT-847 ist es ziemlich einfach, indem ich den VFO A auf die Downlinkfrequenz und den VFO B auf die Uplinkfrequenz einstelle und dann auf Split schalte. Beim TM-V7 ist es nicht so einfach. Dazu befrage ich das Handbuch.

Also das geht so: Auf Menü (MNU) drücken, am Drehknopf bis zur 5 (Repeater) drehen, auf den Pfeil nach rechts drücken, am Drehknopf auf „.2“ (VHF Offset) drehen, auf SET drücken. Jetzt kann man mit dem Drehknopf die Ablage einstellen, allerdings nur in 50-kHz-Schritten. Ich stelle 0,2 MHz ein, obwohl wir eigentlich 0,19 MHz benötigen. Vielleicht geht es ja auch, wenn man 10 kHz zu hoch sendet? Danach drücke ich auf SET. Wenn man jetzt lange auf SET drückt, wird diese Einstellung für immer gespeichert. Für diesen Test reicht die augenblickliche Einstellung. Wenn der Transceiver aus- und wieder eingeschaltet wird, sind diese temporären Einstellungen wieder weg. Nach einer kurzen Wartezeit springt der Transceiver wieder aus dem Menü heraus.

Ich stelle den Transceiver nun auf VFO-Betrieb. Die Ablage muss noch auf Plus (+) gestellt werden, da die Sendefrequenz ja oberhalb liegt und die 0,19 MHz addiert werden müssen. Beim normalen Repeaterbetrieb ist es umgekehrt. Dabei liegen die Empfangsfrequenzen oberhalb und man sendet 0,6 MHz tiefer. Die Einstellung geht so: Funktionstaste F drücken, Shift drücken. Die Anzeige wechselt zwischen +, - und ohne. Führen Sie F – Shift so oft durch, bis das Pluszeichen oben im Display steht. Kurzer Test. Stellen Sie den Transceiver auf 145,800 MHz. Drücken Sie die PTT. Der Sender piepst. Fehlfunktion. Er verweigert eine Aussendung auf 146,000 MHz.

Ich suche einen Ausweg. Man kann die Schrittweite auf 5 kHz herunter setzen. Wenn ich den Transceiver dann für Empfang auf 145,795 MHz einstelle (das geht), dann liege ich zwar 5 kHz zu tief, aber bei der Breitbandigkeit des Gerätes müsste es noch gehen. Die 0,2 MHz dazu ergeben 145,995 MHz. Das ist unterhalb der Bandgrenze und nur 5 kHz zu hoch in der Sendefrequenz. Das sollte gehen. Die Schrittweite stelle ich so ein: Funktionstaste F eine Sekunde lang drücken, dann STEP drücken. Am Drehknopf auf 5 drehen. OFF drücken. Am VFO stelle ich 145,795 MHz ein. Die Ablage steht noch auf 0,2 MHz und auf Plus (siehe oben). Ich drücke für einen Test die PTT. Es geht. Es wird 145,995 MHz angezeigt. Fertig! Nun kann die Raumstation kommen.

*) Juni 2001: APRS funktioniert, Rufzeichen zur Zeit "NOCALL"..

[1] Den Rundspruch kann man auch im Internet nachlesen und sogar kostenlos abbonieren unter www.darc.de/rundspruch/

© 2001 Eckart K. W. Moltrecht, DJ4UF

Bitte weitersagen:

  www.amateurfunklehrgang.de