Amateurfunk von der Internationalen Raumstation

Autor: Maik Hermenau

Amateurfunk hat eine lange Tradition in der bemannten Raumfahrt. Erstmals machte der Astronaut Owen Garriott, W5LFL während der Space Shuttle Mission STS-9 im Jahr 1983 Amateurfunk aus einem bemannten Raumfahrtzeug. Nur 5 Jahre später errichtete man auf der russischen Raumstation MIR eine dauerhafte Amateurfunkstation, die man u.a. auch regelmäßig für private Gespräche zu Freunden oder der Familie nutzte. Die Amateurfunkstation war damals ein wichtiger Bestandteil der Raumstation, die man auch als einen möglichen sekundären Kommunikationsweg schätze. Heute bei der ISS hat der Amateurfunk unter der Besatzung einen etwas weniger wichtigen Stellenwert, da man von ständig verfügbaren Kommunikationswegen etwas verwöhnt ist.

Phase I die AFu-Station im Modul Sarja

Das erste Amateurfunk-Equipment der ersten Ausbaustufe wurde mit dem Start des Space Shuttle Fluges STS-106 mit dem Shuttles Atlantis am 08.September 2000 an Bord der ISS gebracht. Zu dieser Zeit beherbergte die ISS noch keine Stammbesatzung und bestand nur aus den Modulen Sarja (dt. Morgenröte), Unity (dt. Einheit) und Swesda (dt. Stern). Das Equipment der Station enthielt ein 2-m-Band Ericsson Handsprechfunkgerät "MP-A-VHF" und ein 70-cm-Band Ericsson Handsprechfunkgerät "MP-A-UHF" mit jeweils 5 Watt Sendeleistung. Dazu kam noch ein 1k2 AFSK AX.25 TNC (Terminal Node Controller) von PacComm. Als Antenne wurden vorübergehend eine von zwei umfunktionierte "Sirius-4" Antennen genutzt, die um 180° versetzt am Modul Sarja angebracht sind und schon auf der Erde vorinstalliert waren. Ursprünglich wurden die "Sirius-4" Antennen für das "BRS-4M" BRTS (Block-Radio-Telemetrie-System) während des autonomen Fluges auf 147.200 MHz mit 512 kbps in PCM-FM genutzt.


Serej Treschew, RZ3FU und Michael Fincke, KE5AIT an der AFu-Station im Modul Sarja
© Spaceflight.NASA.gov

Als Rufzeichen der Station wird für den amerikanischen Teil der Besatzung "NA1SS" und für den russischen Teil sowie für den Packet-Radio Digipeater "RSØISS" verwendet. In Absprache mit der NASA und der ARISS (Amateur Radio on International Space Station) was ein Zusammenschluß aus den Ländern die am Betrieb der ISS beteiligt sind ist, soll es abgesprochene Amateurfunk-Schulkontakte zwischen Astronauten und Schulfunkstationen in aller Welt geben, wie es sie auch schon während verschiedener Shuttle Flüge und bei der Raumstation MIR gegeben hat. Oft arbeiten dazu Schulen mit Funkamateuren zusammen, die meist in Form einer Projektarbeit auf solche besonderen Funkkontakte hinarbeiten. Der Kontakt kann entweder direkt oder über eine der verschiedenen Telebrücke-Station geführt werden. Der erste Schulkontakt der ISS dieser Art fand mit William Shepherd, KD5GSL der Expedition One Crew und der Burbank School in Illinois, USA am 21.Dezember 2000 statt. Den ersten ISS Schulkotakt mit einer deutschen Schule gab es am 03.Juli 2002 mit Peggy Whitson, KC5ZTD und des Progymnasium Rosenfeld in Baden-Württemberg. [siehe ISS Funkaufzeichnungen] Mit den Schulkontakten will man Jugendliche für die Raumfahrt mehr begeistern und die Nachwuchsgewinnung des Amateurfunks fördern. Im Frühjahr 2001 wurde der 1k2 AFSK Packet-Radio Digipeater von der ersten Stammbesatzung Expedition One Crew in Betrieb genommen. Als Downlinkfrequenz wurde am Anfang die 145.800 MHz genutzt, die auch schon beim Amateurfunk der Raumstation MIR genommen wurde. Im Packet-Radio Betrieb wird aber nicht nur BBS (Bulletin Board System) und PMS (Personal Message System) geboten, sondern auch erstmals APRS (Automatic Packet Reporting System) eingeführt. APRS ermöglicht es den Funkamateur seine Position mit den genauen Koordinaten und kurze UI-Messages zu übertragen. Die Geographische Positionen von einer mobilen oder festen Amateurfunkstation kann mittels einer Software auf einer Karte grafisch dargestellt werden.


APRS der ISS am 20.11.2002 von 0:44-0:49MEZ auf 145.800 MHz

Phase II die AFu-Station "Sputnik-SM" im Modul Swesda

Die zweite Ausbaustufe des Amateurfunks auf der ISS hatte mit dem Start am 05.Dezember 2001 vom Space Shuttle Endeavour der Mission STS-108 begonnen. Hierbei brachte man die vier WA (Wide-Range Antenna) Amateurfunkantennen zur ISS, die man während drei Orlan-EVA's um jeweils 90° versetzt am hinteren Teil des Moduls Swesda befestigt hat. Die WA-Antennen decken die Frequenzbereiche HF, VHF, UHF und den Mikrowellenbereich bis 2.4 GHz ab. Die WA1, WA2 und WA3 sind Dual-Band Antennen für das 2-m/70-cm-Band. Die WA4 ist eine Draht-Antenne aus einem 2,5 m langen flexiblen Metallband, welche für die Kurzwellenbänder 10-m, 15-m und 20-m verwendet werden kann. Alle vier Antennen haben eine Spiral-Antenne unter einer viereckigen Abdeckung die für das L- und S-Band ausgelegt ist. Diese Antennen nutzt man für die drahtlosen "Glisser-M" Orlan-Helmkameras während EVA's.


Waleri Korsun, RZ3FK und Peggy Whitson, KC5ZTD
© Spaceflight.NASA.gov

Am 14.Januar 2002 brachte der Kosmonaut Juri Onufrienko, RK3DUO und der Astronaut Carl Walz, KC5TIE der Expedition Four Crew, in der 5.Orlan-EVA die erste Amateurfunkantenne WA3 von weiteren drei Antennen am Modul Swesda an.


WA3 Antenne am Modul Swesda
© Spaceflight.NASA.gov

Die WA4 wurde in der 6.Orlan-EVA, nur 12 Tage später am 25.Januar 2002 installiert. Die letzten beiden Amateurfunkantennen WA1 und WA2 welche in Richtung Erde (nadir) zeigen, wurden schließlich am 26.August 2002 in der 8.Orlan-EVA von den beiden Kosmonauten Waleri Korsun, RZ3FZ und Serej Treschew, RZ3FU, der Expedition Five Crew angebracht. Mit der Ankunft des Progress M-48 Versorgungsschiffes am 31.August 2003, wurde der erste Dual-Band Transceiver für das 2-m/70-cm-Band, ein Kenwood TM-D700E mit einer deutlich höheren Sendeleistung von 10 Watt, als zweite Ausbaustufe zur ISS transportiert. Die Installation im Modul Swesda an den WA-Antennen und der erste Test des Transceivers wurde am 08.Dezember 2003 von Michael Foale, KB5UAC und Alexander Kaleri, U8MIR der Expedition Eight Crew durchgeführt. Man taufte die Amateurfunkstation im Modul Swesda auf den Namen "Sputnik-SM".


Alexander Kaleri, U8MIR und Michael Foale, KB5UAC an der "Sputnik-SM" AFu-Station im Modul Swesda
© Spaceflight.NASA.gov

Nach dem Ausfall des PacComm Packet-Radio TNC beim 2-m-Band Ericsson Handsprechfunkgerät "MP-A-VHF" im Januar 2003, wurde nach fast einem Jahr Pause am 22.Dezember 2003 das neue Packet-Radio-System des Kenwood TM-D700E, mit einem schon im Transceiver befindenden TNC von Michael Foale aktiviert. Ab dem 28.August 2004 wurde zum ersten Mal die Phonie-Repeater Funktion des Kenwood TM-D700E Dual-Band Transceivers im Crossband-Betrieb von der Expedition Nine Crew eingeschaltet. Ab da hatte man im wöchentlichen Wechsel entweder Packet-Radio oder den Phonie-Repeater bis Anfang Oktober 2004 regelmäßig aktiviert. Die QSO/Phonie-Repeater Funktion wurde von Michael Fincke, KE5AIT der Expedition Nine Crew erstmalig am 08.Oktober 2004 genutzt. Hierbei ist es möglich das sich der Astronaut in den Phonie-Repeater Betrieb mit einblenden kann und so ein gegenseitiges Stören mehrere anrufende Amateurfunkstationen während eines QSO's mit einem Astronauten vermieden werden soll. Mit dem 19.Versorgungsflug der ISS brachte die Progress M-54 am 10.September 2005 die SSTV-Ausrüstung "SpaceCam-1" an Bord. Während dem Wochenende vom 14.-15.Januar 2006, wurde von William McArthur, KC5ACR für einen Test der Downlink in Simplex auf dem 70-cm-Band und der Frequenz 437.550 MHz aktiviert. Nach der Installation der SSTV-Ausrüstung von der Expedition Twelve Crew, wurde der erste Funktionstest von Pavel Winogradow, RV4BS der Expedition Thirteen Crew am 28.Juli 2006 über Asien und Südamerika durchgeführt. Dabei wurden manuell fünf Testbilder auf der Frequenz 144.490 MHz ausgesendet. Während dieser Testphase von der SSTV-Ausrüstung hatte ich am 15.August 2006 auf der 145.800 MHz, drei nacheinander ausgesendete SSTV-Bilder in Robot 36 hören können. In den darauf folgenden Tagen hatte Siegfried Heller, DE2SHD aus Dresden, Deutschland mehrere SSTV-Bilder von der ISS empfangen können.


© Siegfried Heller, DE2SHD

Durch die Testphase der SSTV-Ausrüstung im August 2006 wurden die Einstellungen des Kenwood TM-D700E Dual-Band Transceivers verstellt, so dass danach der Packet-Radio Betrieb ab diesem Zeitpunkt von der ISS nicht mehr aktiviert werden konnte. Sunita Williams, KD5PLB der Expedition Fourteen/Fifteen Crew hatte am 21.Mai 2007 einen Teil der Einstellungen am Kenwood TM-D700E wiederherstellen können. Ab dem 11.September 2007 wurde nach über einen Jahr Pause der Packet-Radio Betrieb auf der eigentlich für den Satelliten-Downlink reservierten Frequenz 145.825 MHz erfolgreich reaktiviert. Mit dem 30.Versorgungsfluges der Progress M-65, wurde mit der verzögerten Kopplung am 17.September 2008, ein neuer Kenwood TM-D700 Transceiver und ein Kenwood VC-H1 SSTV Communicator an Bord der ISS gebracht. Sergej Wolkow, RU3DIS der Expedition Seventeen Crew hatte am 26.September 2008 an der "Sputnik-SM" Station im Modul Sweda, den bisherigen Kenwood TM-D700E Transceiver durch den neuen Transceiver ersetzt. Am 12.Oktober 2008 gab es ein SSTV-Event wo Nils von Storch eins der ersten SSTV-Bilder um 18:57 Uhr MESZ von der ISS empfangen konnte. Mit dem Aufenthalt als Visiting Crew-15 des 6.Weltraumtourist Richard Garriott, W5KWQ, wurden zwischen dem 14.-23.Oktober 2008 unzählige SSTV-Bilder mit dem neuen Kenwood VC-H1 SSTV Communicator von der ISS gesendet. Im Automatikbetrieb wurde aller ca. 3½ min ein SSTV-Bild im Robot36 SSTV-Verfahren ausgesendet. Der Empfang meines persönlich erstem SSTV-Bild von der ISS ist mir am 15.Oktober 2008 um 15:31 Uhr MESZ gelungen. Der Vater von Richard Garriott der Astronaut Owen Garriott, W5LFL, war der erste aktive Funkamateur im Weltraum von Bord des Space Shuttle Fluges STS-9 im Jahr 1983. Seit 2009 gibt es 2-3mal pro Jahr ein SSTV Event im Rahmen des MAI-75 Experiments, vom Moskauer Luftfahrt Institut. Anfangs wurden über eine Dauer von 2 Tagen, während direkter Überflüge über Moskau, manuell die SSTV-Bilder gesendet. Seit 2014 sendet man bei den Events, die SSTV-Bilder weltweit mit einem Intervall aller ca. 3,5 Minuten aus. Im Oktober 2012 wurde mit der Progress M-17M ein Kenwood TM-D710 Transceiver zur ISS befördert, der parallel mit dem vorhanden TM-D700 an der "Sputnik-SM" Station für SSTV betrieben werden sollte. Vermutlich wegen eines Strahlungsschaden, fiel überraschend im Februar 2013 der Kenwood TM-D700 Transceiver aus.

ISS SSTV in Martin1 mit CW-Kennung am 15.07.2010 um 14:54MESZ auf 145.800MHz

ISS SSTV in Robot36 mit CW-Kennung am 16.07.2010 um 13:48MESZ auf 145.800MHz

ISS SSTV in PD180 am 01.02.2015 um 02:43MESZ auf 145.800MHz

 

ISS VHF / UHF Amateurfunk Downlink

Frequenz

Nutzung
145.800 MHz 2-m [Duplex] Phonie, Crosslink Repeater, SSTV
145.825 MHz 2-m [Simplex] Packet Radio 1200bps AX.25
145.990 MHz 2-m [Simplex] Phonie
437.550 MHz 70-cm [Simplex] Packet Radio 1200bps AX.25, Phonie
437.800 MHz 70-cm [Duplex] Crosslink Repeater

Phase III die AFu-Station im Modul Columbus

Im Februar 2008 beförderte man mit dem Space Shuttle Flug STS-122 das europäische Modul Columbus zur ISS. Bereits vor dem Start wurden im Oktober 2007 zwei kombinierte L- und S-Band Patch-Antennen "ARISS-41" und "ARISS-43" für die Bereiche 1260 und 2400 MHz am Columbus im Kennedy Space Center montiert. Während der zweiten EMU-EVA am 21.November 2009 der STS-129 Space Shuttle Mission, wurde vom Astronauten Mike Foreman eine Dualband-Antenne für das 2-m/70-cm Band zusammen mit einer fast baugleichen Antenne für das "Vessel ID" Projekt der ESA welche AIS (Automatic Identification System) Messages empfängt, an der Außenseite des Moduls Columbus befestigt.


Randy Bresnik bei der Befestigung der AIS Antenne
© Spaceflight.NASA.gov

© NASA TV

Im Modul Columbia soll eine zweite ständig einsatzbereite Amateurfunkstation an Bord der ISS eingerichtet werden, welche man primär für Packet-Radio und für ISS Schulkontakte verwenden möchte. Das bis dahin schon länger nicht mehr benutzte 2-m-Band Ericsson Handsprechfunkgerät "MP-A-VHF", wurde so am 26.April 2011 von der Astronautin Catherine Coleman, KC5ZTH am ER3 (Express Rack 3) im Modul Columbus installiert. Der erste offizielle Funkbetrieb der Columbus Station fand mit dem Schulkontakt am 07.Mai 2011 zum Istituto Tecnico Industriale Statale "Enrico Mattei" in Maglie, Italien mit dem Astronauten Paolo Nespoli, IZØJPA statt. Ronald Garan, KF5GPO hatte Anfang Juni 2011 das 2-m-Band gegen das 70-cm-Band Ericsson Handsprechfunkgerät getauscht, da man wieder mehr die "Sputnik-SM" Station im Modul Swesda nutze. Für eine Weile arbeitete es auf der 437.550 MHz wo es aller 2 Minuten aber nur eine Packet-Radio Baken-Meldung sendete. Da im Februar 2012 überraschend der Kenwood TM-D700 Transceiver an der "Sputnik-SM" Station ausgefallen war, entschied man sich für die weitere Durchführung von ISS Schulkontakte wieder zum 2-m-Band Ericsson Handsprechfunkgerät zu gewechselt. Mit dem Versorgungsflug des HTV-4 (Kounotori 4) im August 2013 wurde eine neue Betriebart an Bord von Raumstationen geschaffen. Zukünftig möchte man ISS Schulkontakte nicht nur rein über eine Phonieverbindung durchführen, sondern zusätzlich noch eine Video-Übertragungen aus der ISS bieten. Dazu hat man einen D-ATV Sender von der Firma Kayser Italia SRL entwickeln lassen der nach dem DVB-S Standart (QPSK, Symbolrate 1.300 oder 2.000 MS/s, FEC ½) arbeitet.
 
ISS S-Band D-ATV Downlink
Konfiguration

Frequenz

Symbolrate

1 2422 MHz 1.300 MS/s
2 2437 MHz 1.300 MS/s
3 2395 MHz 1.300 MS/s
4 2395 MHz 2.000 MS/s
5 2369 MHz 1.300 MS/s

Das komplette System soll den Namen "HamTV" tragen. Die Schulfunkstation sendet dabei weiterhin im 2-m Band zur ISS um ihre Fragen zu stellen. Bild und Ton von der ISS werden dann in einem DVB-S Stream mit einer Bandbreite von 1.35 MHz und einer Sendeleistung von 10 Watt zum Boden gesendet. Das System kann in dem Frequenzbereich des im 13-cm Amateurfunkbandes, als auch im 2.4 GHz ISM-Band arbeiten. Als Sendeantenne nutzt man die vorhandene S-Band Patch an der Außenseite des Columbia Moduls. Am Boden soll für den Empfang ein Netzwerk von Amateurfunkstationen errichtet werden, welche die Verbindung bis max. 20 min aufrecht halten sollen. Nach erfolgreicher Installation hatte die erste Inbetriebnahme des D-ATV Senders am 08.März 2014 zu den Bodenstationen in Italien mit dem Astronaut Michael Hopkins, KF5LJG stattgefunden. Die einzelnen Streams von den Bodenstationen waren via BATC.tv im Internet zu sehen.


© BATC.tv
 

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letzte Änderung: 21.03.2014

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