失联逾 2 天,于 24 日晚搭乘 SpaceX 火箭发射升空的飞鼠立方卫星,终于在 27 日上午 10 时被桃园大溪接收站抓到下传讯号。中央大学太空系团队连日分析为何他们的地面站始终收不到讯号,结果发现放大器已损毁,天线也可能因年久下垂,仰角误差高达 15 度。
中央大学太空科学科技中心指出,玉山、飞鼠卫星在火箭发射 4 小时后,欧洲一处地面站就已接收到卫星讯号、并解译出飞鼠卫星下传的通联资料,显示飞鼠卫星状态良好。根据业余无线电卫星专家 Mike Rupprecht DK3WN 公布的信标封包录音档,基本上飞鼠卫星的 GPS 正常运作、卫星个次系统电压电流正常、飞行软件在省电/发电量最大化的安全模式运作;电力次系统(EPS)及飞行电脑(CDH)温度略高,但还可以接受;有几个参数位元传输错误,但整体资料可用。
为什么国外收得到飞鼠卫星讯号,国内地面站却收不到?团队在 1 月 25 日指出原因之一,可能是轨道速度快,所以卫星讯号频率多普勒偏移严重,需以软件修正。经过一天测试后,团队更加确定问题出在地面站不够灵敏,因为国外接收站可以在讯号最弱的低仰角状态接收成功,就算卫星没有刻意去对准地面站,还是可以顺利用规格跟中央大学一样的装备接收。
调整了卫星轨道参数之后,终于在 1 月 27 日早上 10 时,桃园大溪接收站证实收到飞鼠卫星讯号,中央大学太空所团队正在将讯号解读为明码,才能知道卫星健康状态。
至于玉山卫星,国外地面站亦有陆续接到讯号,但尚无法有效解译下传资料,无法确认卫星目前状态。由于玉山卫星体积比飞鼠还要小,讯号传输功率也比较弱,各团队都会再持续测试,太空中心也会请过去合作过的北极接收站协助,帮忙接收频率较高的玉山卫星讯号(立方卫星这次使用 UHF 特高频)。
▲ 玉山卫星仍未与国内接收站通联。(Source:科技新报)
为何中央大学的接收站一直收不到飞鼠号(或其他卫星)的讯号?团队指出,由于地面站已经架设多年,可能很多地方出现问题但研究人员此前未注意,导致讯号额外衰减到无法辨识的状态有以下:
- 天线及缆线
- 放大器
- 天线旋转器与指向
- 接收器 (卫星发射后 1、2 天排除此问题)
- 干扰源(可能是计程车车队,但司机聊天也不会占用频段太久)
经过测试后,团队发现放大器已损毁,因此有可能是卫星发射讯号时,放大器来不及切换到发射线路,目前已换了一颗新的放大器;再来是天线可能因为年久失修下垂,仰角误差高达 15 度,所以团队以为他们有对准目标(飞鼠卫星),实际上却很可能落在天线最敏感区域之外,导致最终收到的讯号强度减半。
调整完上述大问题后,中央大学的地面站便成功追踪到一颗发出摩斯电报码(continuous wave 调变,简称 CW)的卫星 CO55。虽然接下来,要从噪声中分辨飞鼠卫星使用的 GMSK 调变信标又是一个困难的技术,不过团队这几天已透过来自各界分享的封包录音档,分析了飞鼠卫星在轨道上的运作状态,之后会特别注意飞控操作事项。
(首图来源:太空中心)