Réception SatNOGS des Satellites SARSAT et MEOSAR en Bande L

D’après l’article de Rémi N5CNB et Francois-Xavier N5FXH (Radio-REF décembre 2019).

Le radiotélescope reçoit le signal destiné aux stations LEOLUT. Vous trouverez-sur ce site la description du système d’alerte, recherche et sauvetage COSPAS-SARSAT.

Cospas-Sarsat : des satellites pour sauver des vies

Peut-on faire de la réception satellite utilement sur une parabole de 10m bloquée au zénith ? La question n’est pas triviale au premier abord. Petit rappel pour les lecteurs, F4KLO est une parabole de 10m sur monture équatoriale située à la Villette en cours de réhabilitation par l’association Dimension Parabole. Suite à quelques soucis lors de sa remise en fonction, le moteur en déclinaison s’est cassé et la parabole est donc maintenue en position verticale le temps des réparations.

Début octobre, on a installé un Raspberry SatNOGS sur le récepteur SDR d’une des sorties de la parabole dans le but d’en tirer des données satellites.

SatNOGS est un réseau global de stations sols de réception satellite radio-amateurs libre et ouvert (faisant partie de la Libre Space Foundation). Il permet d’utiliser des stations sols de bénévoles allant de la station amateur de fabrication OM devant un Raspberry Pi jusqu’à d’autres stations plus impressionnantes comme F4KLO ou OZ7SAT (station https://network.satnogs.org/stations/484 ou station 49).

La spécialité de SatNOGS est les satellites orbites basses (LEO) avec charges radioamateurs, les satellites météo ou la Station Spatiale Internationale (ISS). Ces satellites mettent un peu plus d’une dizaine de minutes pour faire un transit d’horizon à horizon. Le temps pour passer dans le lobe principal de la parabole de 1 à 2 degrés est au plus de 3 minutes. Il faut en outre sélectionner les satellites qui vont passer à plus de 85 degrés d’élévation ce qui réduit les opportunités. Enfin la source est optimisée pour des fréquences autour de la raie H I de l’hydrogène (environ 1.4 GHz). L’IHM (Interface Graphique) Web de SatNOGS permet une utilisation facile de matériel radio à distance, en différé et dans le monde entier.

On peut sélectionner un satellite, une fréquence, un type de modulation/codage, une plage horaire dans le futur et sélectionner parmi toutes les stations pertinentes dans le monde laquelle va recevoir cette communication. Dans notre cas, on ne souhaite que F4KLO. La plage horaire est bornée à 48h en raison de la validité des éléments orbitaux (communément appelés TLE pour Two Line Elements faisant référence au nombre de lignes utilisées pour présenter les éléments orbitaux). En effet, le résidu d’atmosphère présent pour les satellites à cette altitude (LEO), cause une traînée significative au moins pour les plus gros satellites. En outre, il est possible à tout moment d’avoir un changement des paramètres orbitaux du satellite suite à un allumage de ses moteurs [https://www.heavens-above.com/IssHeight.aspx]. Afin de compléter le tableau, la non sphéricité de la Terre ou l’attraction de la lune peut modifier les paramètres orbitaux. La mise à jour des paramètres orbitaux pour tenir compte de la partie naturelle de ces phénomènes s’appelle la propagation.

Enfin, l’utilisation de l’IHM Web pour la vérification systématique de tous les satellites permettant une passe culminant suffisamment haut peut s’avérer fastidieuse (15 minutes/jour). Le projet SatNOGS de la Libre Space Foundation met à disposition l’outil en ligne de commande satnogs-auto-scheduler [https://gitlab.com/librespacefoundation/satnogs/satnogs-auto-scheduler] permettant, sur la base d’une liste pondérée de satellites et d’émissions radios, de proposer et programmer jusqu’aux prochaines 48h d’une station particulière. L’outil peut se paramétrer afin de ne conserver que les passages culminant à plus d’une élévation choisie (85 degrés pour F4KLO) et il réalise si nécessaire le téléchargement des TLE à jours sur les sites de CALPOLY, de l’AMSAT et de CELESTRAK.

L’utilisation du “scheduleur” a permis d’obtenir une moisson d’observations de qualité optimale de signaux SARSAT afin de tenter l’utilisation ou le développement d’un décodeur. Le projet ne fournit en effet pas de décodeur pour ce type de données. Les différents formats disponibles pour les signaux sont, dans ce cas une démodulation FM au format wav, et dans tous les cas une démodulation IQ au format entier low-endian 16 bits.

33591 – NOAA 19
Station 484 – DParabole
Observer n5fxh
Transmitter SARSAT L-Band
Frequency 1544.500 MHz
Encoding FM
Timeframe 2019-10-06 05:39:12
2019-10-06 05:42:12
Max 82.0°
29499 – METOP-A
Station 484 – DParabole
Observer E. Martin Pizzi
Transmitter SARSAT L-Band
Frequency 1544.500 MHz
Encoding FM
Timeframe 2020-01-21 19:52:51
2020-01-21 19:56:15
Rise 151.0°
Max 79.0°

En suivant les liens des satellites pour aller sur le site des observations il est possible de télécharger les fichiers sonores au format .ogg lisible avec le logiciel libre Audacity.

Pour écouter les enregistrements il faut cliquer sur la boîte Audio

Il est également possible de visualiser et écouter l’enregistrement du passage en cliquant sur Audio dans la partie de l’image au-dessus de la « chute d’eau » (Waterfall). Attention le téléchargement est très long.

Signal audio de la balise du satellite

Description d’une station de réception de satellites SARSAT 1544,5 MHz avec un SDR (Youtube)

Les satellites météo défilants NOAA arrivent en fin d’exploitation. Le système d’alerte et de sauvetage SARSAT évolue. Il est en cours de remplacement par une seconde génération de détecteurs à bord des satellites GPS à plus haute altitude GPS, GLONASS et GALILEO. Les informations suivantes sont tirées de l’article de F6ACU sur le site de F6CTE.

Un passage de MEOSAR (Galileo) dure sensiblement entre 30 min et plus d’une heure, suivant la trajectoire du satellite par rapport à la station de réception, et tout ce temps est pratiquement exploitable avec une parabole de 95 cm de diamètre, posée à même le sol.

  • La réception des MEOSAR semble la plus intéressante : Doppler extrêmement lent, donc passages plus longs et zone de couverture des satellites nettement plus importante que celle des LEOSAR, ce qui entraîne des réceptions plus aisées sur une antenne omnidirectionnelle, mais nécessite de disposer d’un couple : antenne / préampli performant. De plus l’activité est plus intense que celle des LEOSAR.
  • Les MEOSAR se présentent à l’OUEST et décrivent lentement une sinusoïde axée sur l’équateur pour disparaitre à l’EST.
  • Pour les tests et réglages, les fréquences de 1 544,071 à 074 MHz + ou – Doppler (bande MEOSAR-GALILEO) et 1 544,884 MHz + ou – Doppler (bande MEOSAR-GLONASS) sont très actives, car elles retransmettent entre autres émissions, celles de la balise orbitographique française, toutes les trente à cinquante secondes.

Le WebSDR F4KLO a été programmé dans la bande des satellites Galiléo à orbites moyennes (vers 24000 Km), METOP et NOAA, satellites à orbites basses, équipés de transpondeurs. Résultat il est possible de visualiser les passages de ces satellites et d’écouter les transpondeurs dont la bande passante est de 100 KHz. Afin de bien visualiser les signaux des satellites régler « View » dans la boîte « Waterfall views » sur « strong sigs ».

L’article de F6ACU comporte de nombreuses références.

Voici une illustration video de MEOSAR.

Une évolution réellement motivante de SatNOGS qui pourrait permettre de tirer le meilleur de la parabole F4KLO serait de pouvoir recevoir des transmissions de sondes ayant quitté le voisinage immédiat de la Terre (MMS2-3, Chandrayan-2, SOHO, cf https://eyes.nasa.gov/dsn/dsn.html).