22 september 2017

Eventjes telefoneren met Voyager II (Update: extra video!)


Dave Jones EEVBlog heeft het opnieuw gedaan.

Geen stiekeme bezoek aan een Large Hadron Collider tentoonstelling, deze keer. Geen peperdure Gigahertz oscilloscoop met alle opties met enkel een stoomconnector los uit een vuilcontainer opgediept. (Aprilvis van dit jaar). Deze keer bezocht hij de NASA Deep Space Antenne in Tidbinbilla, Canberra in Australië, en kon hij ‘life’ meemaken hoe met Voyager 2 wordt gecommuniceerd.

Dit is zijn interessante video’s voor radiospecialisten waarin de technische aspecten van de telecommunicatie uitvoerig worden beschreven. Ik ben zelf een tijdje bezig met radiosignalen te decoderen met een HackRF zoals JT65, WSPR en het is interessant om te lezen hoe signalen die zwakker zijn dan de ruis toch gedecodeerd kunnen worden.

De eerste video is een uitvoerige technische uiteenzetting. De schotelantenne heeft een vorm van een Cassegrain telescoop: een parabole primaire schotel (een Cassegrian telescoop gebruikt echter spherische spiegels??? Kan hier iemand dit verschil met de uitleg verklaren?), met een spherische reflector en een detector achter de schotel vangt het signaal op.  De LNA (Low Noise Amplifier) wordt gekoeld tot 4,5 Kelvin om ruis tegen te gaan. Voyager gebruikt een 2,4 GHz S-band uplink en een 8,4 GHz X-band (+ S-band) downlink.  Voyager is vreemd genoeg niet het zwakste signaal die ontvangen kan worden door de schotel: de schotel kan  signalen ontvangen tot -170 dBm, en dit wordt bij de MAVEN Mars Exploratie missie en de Mars Rover missies gebruikt. Voyager gebruikt echter een 20 Watt high gaan antenne waardoor het signaal bij aankomst op Aarde nog -159 dBm bedraagt. Dan passeert het signaal oa nog een dichroic spiegel die de X-band en de S-band splitst en een fixed-polarizer die het signaal split in een linksdraaiende en een rechtsdraaiende signaal, zodat het signaal van Voyager 2 dat linksdraaiend is afgescheiden kan worden. Doordat de primaire ontvanger op de Voyager 2 uitviel, moesten ze overschakelen naar de secundaire ontvanger, die een slechte frequentie locking mechanische had. Daarom worden er nu regelmatig testsignalen op verschillende frequenties uitgestuurd om te bepalen op welke frequentie de Voyager 2 zal locken als er data overgestuurd moet worden.

Hierna wordt het signaal gedecodeerd. De Mars missies gebruiken Turbo codes, en halen 3 megabit.  Bij Voyager 2 heeft het signaal een symbool-SNR = -6,5 tot -7 dB, er worden 320 symbolen/seconde multiconvolutie encoding gestuurd, met een 1/6 bits. Met MCD2 codering kunnen ze het signaal +3 dB (verdubbeling) de bit SNR verbeteren naar 6 bit-SNR . Telemetrie van de voyager wordt ontvangen aan 160 bits/seconde.

De tweede video is een rondleiding “in-the-field” in de nieuwe operating room. Hier zie je dat ze naast Voyager 2 ook andere missies opvolgen waaronder WIND en Mars missies zoals Opportunity.

UPDATE: Er is nog een derde video verschenen!

 

 

De URL van de live website die de status aangeeft van de Deep Space Network.

1 dB = decibel, logaritmische schaal, 10 dB = factor van 10 in de energieoverdracht
Tienvoud van spanning of stroom: energieoverdracht bedraagt dan Uˆ2/R of R*Iˆ2 => 20 dB
1 dBm = logaritmische schaal de energie van het signaal om 1 mW over te dragen aan te duiden

Reacties

  1. Video’s zijn niet beschikbaar:-(

  2. De video’s waren gisterenavond inderdaad onbereikbaar, maar deze morgen zijn ze weer terug online.

  3. Martin SchoenmakerMartin Schoenmaker zegt:

    Zie hier een plaatje dat het verschil toont tussen een Sferische en een Parabolische spiegel

    http://amazingspace.org/resources/explorations/groundup/lesson/basics/g12/graphics/g12_spherabmirror.gif

  4. Ja, dat verschil wist ik wel, maar ik was mij de contradictie tussen de uitleg in de video en de theorie van de spiegel achter de Cassegrain aan het afvragen.

  5. Maar is de sonde nu al door de barrière en wat zijn bijvoorbeeld de gegevens van het kompas, de temperaturen, de fluctuaties van zwaartekracht, in de neutrale ruimte tussen ons zonnestelsel en de andere? Ik bedoel het wordt nu toch echt wel tijd dat de geheimen avhter de kuiper gordel zich blootgeven zodat we weten waar we ons in begeven.

    Ik weet dat voyager 2 de eerste heeft ingehaald omdat op 1 de schotel naar de open ruimte toe wijst. Met het verzenden van informatie over de schotel remt het vaartuig af? Dat zou ik graag debunked hebben. Dan kun je dat dus ook gebruiken om sneller te gaan. Anyhow. Antwoorden!

  6. Coordinate Systems

    The interplanetary magnetic field studies make use of two important coordinate systems, the Inertial Heliographic (IHG) coordinate system and the Heliographic (HG) coordinate system.
    The IHG coordinate system is use to define the spacecraft’s position. The IHG coordinate system is defined with its origin at the Sun. There are three orthogonal axes, X(IHG), Y(IHG), and Z(IHG). The Z(IHG) axis points northward along the Sun’s spin axis. The X(IHG) – Y(IHG) plane is in the solar equatorial plane. The intersection of the solar equatorial plane with the ecliptic plane defines a line, the longitude of the ascending node, which is taken to be the X(IHG) axis. The X(IHG) axis drifts slowly with time, approximately one degree per 72 years.

    The magnetic field orientation is defined in relation to the position of the spacecraft. Drawing a line from the Sun’s center (IHG origin) to the spacecraft defines the X axis of the HG coordinate system. The HG coordinate system is defined with its origin centered at the spacecraft. The three orthogonal axes defined by this system are X(HG),Y(HG), and Z(HG). The X(HG) axis points radially away from the Sun and Y(HG) axis is parallel to the solar equatorial plane and therefore parallel to the X(IHG)-Y(IHG) plane too. The Z(HG) axis is chosen to complete the orthonormal triad.

    Uit officiële bron. Je zou toch zeggen dat de Z as zich verplaats heeft naar het cluster sterren in het midden van onze melkweg. Waarom vraagt niemand dat? Ik denk namelijk dat ie gaat afbuigen richting de kern van onze melkweg, en de vraag is met welke kracht. Daaruit kun je namelijk een berekening maken met welke kracht de kern van onze melkweg aan ons zonnestelsel trekt. Ik denk ook dat ie gaat versnellen. Ik denk dat de afbuiging van de baan wel eens groter kan zijn dan verwacht. Exact 5 keer groter dan verwacht. Voorspel ik hier ter plekke.

Laat wat van je horen

*