Valódi műholdas földi állomást építünk a LoRa műholdak köré: a TWiN adóvevő mellé olyan földi rendszer kerül amelyben a firmware és a Yamcs együtt dolgozik. Ehhez azonban át kell vennünk, hogy mik is ezek, miről fog szólni – többek között – a következő időszak.

Napjaink műholdjai haladnak a korral. Már nem az jelenti a csúcstechnikát, hogy egy szkennert összekötve a hangkártyával elfogjuk a meteorológiai műholdak képeit, a mai amatőr műholdak korszerű rádiókat használnak, komoly rendszerekbe ágyazva, cserébe valóban távirányíthatóak. Szó esett már a LoRa lehetőségeiről, amivel a télen igencsak sokat fogunk foglalkozni. Megjegyezném, hogy a borítókép nagyon is témába vág és gyakorlatias, csak épp az alkalmazás mértéke más.

A LoRa rendszerek száma egyre inkább gyarapszik a világűrben, ezért még ha kicsit optimista módon is, de abban bízok, hogy egyre nagyobb létjogosultsága lesz az erre készített hardvereknek. Előbb vagy utóbb az ISS vagy a Hold felszínén is helyet kapnak ezek a rádiók, érdemes tehát felkészülni a lehetőségre. Ő lesz a TWiN rádiómodul. A PROVES műholdak adják a mostani fejlesztés egyik konkrét célját, melyekről korábban itt írtam. A Maia és a Taygeta számára koordinált lefelé irányuló frekvenciák között 437,400 és 2422 MHz szerepel, az S-sávú FSK-képátvitelt mellett egyéb LoRa-kísérletekel. Élettartamukat 6-10 hónapra becsülik, de rádiót építeni nem csak ezekért érdemes.

Az Orpheus műholdról még nem esett szó. Ez is Föld-irányú LoRa rendszer, egy Pleiades/PROVES műhold, amelyet 2024 decemberében bocsátottak fel és még mindig alacsony földkörüli pályán van. Jó hír, hogy a TWiN ugyancsak használható hozzá, konkrétan ugyanazt a rádióprofilt használja.

A műholdas földi állomás rádiófrekvenciás berendezésének tervezett TWiN két önálló rádióágat használ. Az UHF-oldalon egy RA-01S-P LoRa modult, a 2,4 GHz-es oldalon – az S-sávon – egy E28-2G4M27SX modult. A külön, natív SPI-n kezelt RF modulokat egy STM32G0B1 mikrovezérlő irányítja. Az erre kerülő firmware beállítja a rádiókat, kezeli a csomagokat és puffereli az adatokat a natív USB-kiszolgálásig.

A TWiN nem csak vevőként funkcionál, hanem távvezérlésre is lehetőséget biztosít. A telemetria és a képek egyszerű vételéhez nem szükséges adni, de üzenetküldéshez, adatkéréshez és a műhold vezérléséhez igen. UHF-en már az Orpheushoz is közzétettek ilyen lehetőséget, a műhold a jeladócsomagja után ugyanis 10 másodpercig figyelte a földi adásokat. Ebben az időablakban körülbelül 245 bájtos üzenetet lehetett felküldeni, amelyet a műhold visszasugárzott, amihez adóprogramot is közöltek.

A Maia és a Taygeta terveiben szintén szerepel aktív földi részvétel, konrétan digitális üzenetek felküldése és továbbítása. A küldetésleírások UHF- és S-sávú csomagtovábbítást, illetve műholdak közötti üzenetirányítási kísérleteket terveznek. Emellett a mérési adatok lekéréséhez is szükség van adásra, a Taygeta sugárzásmérési adatait a tervek szerint közvetlenül is le lehet kérni a műholdtól.

Az elkészülő infrastruktúra több későbbi feladat közös alapja lehet. Ugyanazt az adatfogadást, archiválást és megjelenítést használhatjuk további műholdakhoz, saját földi LoRa-kísérletekhez vagy egy telemetriát küldő mérőeszközhöz.

Összefoglalva a rendszer a TWiN firmware, a szerverprogram, a plugin és a Yamcs felületének egységével írható le. A TWiN processzorán futó firmware kezeli a két rádiómodult, beállítja őket, fogadja és puffereli a vett csomagokat, végrehajtja az adási utasításokat, valamint biztosítja az USB-adatkapcsolatot.

A számítógépen a Yamcs szerverprogramja fut, amelyhez a TWiN-t egy saját plugin kapcsolja: ez veszi át USB-n a rádiócsomagokat, és továbbítja a modem felé a rádióbeállításokat, illetve az elküldendő adatokat. A Yamcs a műholdhoz elkészített dekóder és adatleírás alapján értelmezi a telemetriát, kezeli a beállított archívumokat, és kiszolgálja a böngészős kezelőfelületet. Ezen követhetjük a vételt, megtekinthetjük a korábbi adatokat, és megfelelő parancsleírásokkal adást is indíthatunk.

A pluginként emlegetett komponens fő része egy .jar kiterjesztésű fájl, ami egy lefordított Java-bővítmény, amelyet a Yamcs szerver induláskor betölt, és a saját folyamatán belül futtat. Egy végrehajtható programkód, a hozzá tartozó beállítások pedig megmondják, hogyan működjön. Telepítés után a Yamcs indításával együtt kel életre, és a háttérben dolgozik. Új műhold felvételéhez sok esetben elegendő a rádióprofil és az adatleírás hozzáadása.

A műhold adatainak értelmezése ugyan nem funkciónális hardveres vagy szoftveres egység, de ha már az interfésznél tartunk kitérek rá. A kapcsolatkezelő által továbbított bájtokról még meg kell mondani, mit jelentenek. Erre szolgál a műholdspecifikus csomagleírás, a Yamcs küldetés-adatbázisa, szükség esetén saját előfeldolgozóval. Ez határozza meg például, melyik mező az akkufeszültség, milyen bájtsorrendet használ, és hogyan kell átszámítani.

Az S-sávon jelzett képrészleteket hordozó csomagokat külön feldolgozás rendezi össze fájllá, követve a hiányzó és ismételten érkező részeket. Ez lehet Yamcs-szolgáltatás vagy az API-n keresztül kapcsolódó program, egyelőre ez a kérdés még a PROVES projektjében is nyitott, de bármi is lesz a végleges feladat, addigra hardveresen már képessé válunk rá.

A szoftveres környezet alapjait már a hardver elkészülte előtt lefektethetjük. A gyakorlati cél egy végig ellenőrizhető adatút, melyben tudjuk, mit vett a rádió, mi érkezett USB-n, mit értett meg belőle a feldolgozó, és mit őriztünk meg későbbre. Ehhez először elindítunk egy működő Yamcs-példát Windows alatt, majd saját próbacsomagot jelenítünk meg benne. Ezen már megérthető a későbbi műholdas rendszer felépítése is.

A következőben felélesztjük a földi felületet, majd próbaadatokkal életre keltjük. Ezzel egyidőben végéhez ér egy antennaszámítási ág, mellyel meghatározzuk, milyen antennákra lesz szükség a siekres üzemhez, de persze néhány apróságot is tanulunk általa. Közben vertikálisan is kiterjesztjük a LoRa sorozatot, és nézünk egy izgalmas, ízig-vérig ham felhasználást. Közben párhuzamosan a TWiN rádiót bemutató cikkel elkészül az első modem is, aminek paneljei a készlet erejéig – most épp még 8 darab van – gazdára várnak. Ehhez a ha8lht@qrp.hu címre dobj egy üzenetet.