Как мы организовывали радиолюбительскую связь с МКС
Двенадцать лет назад 13 марта 2010 года в Орле состоялось по тем меркам уникальное событие, которое привлекло внимание не только радиолюбителей, но остальных жителей города. Впервые в Орле был проведён сеанс радиосвязи с Международной космической станцией (МКС).О том, как это было, читайте подробности ниже, и смотрите видео.
Данное событие состоялось на коллективной станции RK3EWW в Доме детского творчества заводского района. Тогда я жил в Орле, обучаясь в университете, и часто посещал данную коллективную станцию. Идея об организации сеанса радиосвязи с МКС пришла тогдашнему руководителю коллективной станции Александру RA3ED.
С технической точки зрения связаться с МКС с помощью трансивера не составляет большого труда, это под силу практически любому радиолюбителю. Радиосвязь, как правило, осуществляют в УКВ диапазоне. Расстояние до МКС составляет примерно от 500 до 1000 км, если она в зоне видимости. Гораздо сложнее — организовать данную радиосвязь, согласовав её со всеми инстанциями, курирующие МКС. Существует специальная программа, позволяющая согласовывать и организовывать подобные сеансы радиосвязи. В рамках данной программы сеансы радиосвязи организовывают образовательные учреждения: школы, университеты, учреждения дополнительного образования. Именно этой программой мы и решили воспользоваться.
Коротко напишу по поводу наблюдения МКС на небе. Она наблюдается в виде яркой звезды (примерно -3 звёздной величины), которая перемещается с запада на восток. Кульминация (высота над югом) зависит от текущей конфигурации орбиты. Наблюдается МКС, как правило, после заката Солнца, когда МКС пока ещё не попадает в тень Земли, а уже достаточно темно. Аналогично — перед восходом Солнца на рассвете. Расчёты по наблюдению в той или иной местности доступны на многих сервисах в интернете и во многих программах на ПК или смартфон. Мы тогда пользовались программой «Orbitron» (рис. 1), так как более крутых вариантов у нас не было.
Рис. 1. Интерфейс программы «Orbitron».
Теперь возвращаюсь к своей истории.
Помню, как мы внепланово собрались в субботу вечером 16 января 2010 года на станции для того, чтобы постараться принять сигнал с МКС и проверить таким образом работу самодельной антенны: именно в это время подобный сеанс радиосвязи проходил в соседнем Курске на базе местного университета. Ниже я прикрепил видео (под спойлером), как мы на крыше здания готовим антенну для приёма сигнала с МКС. Антенну мы сделали многоэлементную на длинном буме для повышения эффективности радиосвязи.
Видео 16.01.2010 г.
Небо было безоблачное, солнце только зашло за горизонт, поэтому МКС на небосводе было видно невооружённым глазом. Для уверенного приёма сигнала нужно было направлять антенну на движущуюся по небу «яркую звезду». Звучание голосов русскоязычных космонавтов, которые находились тогда на борту, было довольно чёткое и разборчивое. Они отвечали на вопросы, которые им задавали студенты КГТУ (сигнал из Курска не был слышен). Информацию об этом «Курском» сеансе можно найти в Интернете на различных заброшенных сайтах. После успешного прослушивания данного сеанса мы с Александром решили официально подать заявку на подобный сеанс связи в нашем городе. В принципе, сеансы радиосвязи с МКС проходят в форме «вопрос-ответ». Вопросы имеют, как правило, бытовой и технический характер, связанные с жизнью и работой космонавтов на МКС. Длительность сеанса определяется продолжительностью видимости МКС — примерно 12 минут.
Для организации сеанса радиосвязи с МКС RA3ED подал соответствующую заявку через радиоклуб «Спорадик», что находится в Курске. Именно данный клуб занимался вопросами организации сеансов радиосвязи с МКС, согласовывая всё с Роскосмосом. В ответ пришла информация о дате и времени проведения радиосвязи. Они соответствуют тому интервалу времени, когда МКС пролетает в непосредственной близости от Орла. Событие выпало на 13.03.2010 г. на вечернее время на закате солнца в 18:12 МСК. Период для наблюдения на небе МКС в это время неблагоприятный, поэтому многоэлементную УКВ антенну задумали поворачивать «вслепую» по предварительным расчётам в Orbitron. К этому мы готовились заранее и основательно. Никаких там электроприводов на вращение антенны у нас и в помине не было.
Имея собственный большой опыт в астрономии и ориентировании на звёздном небе, я твёрдо решил взять на себя ответственность за наведение антенны на МКС. Заранее я подготовил на бумаге два лимба: лимб для азимутальной координаты и лимб для наклонной координаты. Для точной ориентации азимутального лимба на крыше здания мы применили компас, также проконтролировав направление севера по направлению на Полярную звезду. Предполагалось, что палка с закреплённой на ней антенной и указателем внизу будет становиться в центр данного лимба и вручную поворачиваться вокруг него (рис. 2). В качестве указателя для вертикального (наклонного) лимба, что крепится на самой палке, мы применили отвес, закреплённый на гвозде в центре данного лимба (рис. 3). На обоих лимбах нанесены контрольные лучи через определённые интервалы времени, соответствующие необходимому положению антенны по направлению на МКС. Интервалы времени подписаны над каждым лучом. Планировалось, что во время сеанса радиосвязи я буду поворачивать антенну на крыше в двух плоскостях, смотря одновременно на точные часы и на оба лимба, устанавливая и корректируя указатели на нужное положение и контролируя приём сигнала через головные телефоны. Кстати говоря, как я додумался позднее, по факту антенна поворачивается в одной плоскости — в плоскости орбиты МКС, которая наклонена относительно горизонта. Поэтому можно было рисовать один наклонный лимб.
Рис. 2. Горизонтальный лимб на антенне.
Рис. 3. Вертикальный лимб на антенне.
Готовились мы к этому событию большим коллективом. Кроме RA3ED и меня, принимали участие в организации и техническом оснащении другие радиолюбители из Орла, а также воспитанники коллективной станции. Напомню, что коллективная станция в данном контексте — это радиоспортивный кружок, являющийся секцией дополнительного образования. Двое радиолюбителей снимали видео сеанса радиосвязи на качественные miniDV камеры. Мы заранее составили полтора десятка вопросов для космонавтов, которые, как мы планировали, во время сеанса радиосвязи должны будут задать воспитанники кружков дома творчества. Для каждого воспитанника был определён и распечатан на бумажке конкретный вопрос. На борту в то время находились два русскоязычных космонавта: Максим Сураев и Олег Котов (помню до сих пор) (фото ниже). Именно с ними и планировалось наше общение.
Олег Котов и Максим Сураев.
Наступил тот самый долгожданный день (рис. 4). Постараюсь описать свои эмоции. Непосредственную подготовку мы начали выполнять уже с утра. По мере прибытия орловских радиолюбителей, зрителей, представителей руководства образования и прочих официальных лиц, я всё больше и больше осознавал, насколько серьёзную и ответственную задачу я на себя возложил. Кроме вышеперечисленных лиц, на наше мероприятие прибывали представители местного и регионального телевидения и прессы. Когда народ собрался в актовом зале за полчаса до назначенного времени сеанса радиосвязи, RA3ED начал вступительную часть программы, демонстрируя слайд-шоу и видеоролики, связанные с космосом и МКС. Когда подошло время, даже ещё за 5 минут до этого, RA3ED начал вызывать МКС под позывным RS0ISS. В это время на крыше я держал антенну в горизонтальном положении на нужном азимуте и ждал ответа от МКС, поглядывая на часы. Между мной и RA3ED поддерживалась радиосвязь через портативные радиостанции. Дело было на самом деле рискованное: собралась куча народа, всё официально, но по факту могло ничего вовсе не получиться. Ошибиться мог кто угодно, начиная от самих членов экипажа МКС и заканчивая нашей стороной. Но вот я наконец-то услышал в наушниках ответ с МКС на наш вызов. Стоя наверху (по-моему, со мной рядом находился RV3EFF), честно говоря, волнения особо не было, на самом деле, я ожидал худшее. Но всё равно, имея представление, какой восторг испытывают зрители в зале, я осознавал свою ответственность. Во время ведения антенны по нужной траектории приходилось на ходу делать оценки возможных ошибок в расчётах. Особо чувствительный к ошибкам период времени — середина сеанса радиосвязи, когда МКС находится в кульминации и пролетает с максимальной угловой скоростью. Это самый ответственный момент. В этот момент времени я корректировал антенну на слух, обнаружив несостыковку примерно в 15 секунд времени. Но в целом, всё прошло без существенных сбоев и казусов.
Рис. 4. Афиша мероприятия.
Отдельно была произведена звукозапись радиосвязи с МКС с аудиовыхода трансивера. Сигнал во время передачи коммутировался в звукозапись с отдельного местного микрофона. Данная звукозапись использована в видео (ниже). Там же, кроме полной записи сеанса радиосвязи (синхронные нарезки с трёх видеокамер), также вставлены фрагменты, касающиеся подготовки, полное интервью RA3ED для Орловского ТВ (с двух камер), видео с помещения коллективной станции. В конце видео добавлены собственные записи с ТВ всех сюжетов новостей (ТРК «Истоки» и ОГТРК).
В видео можно слышать о просьбе повторной радиосвязи «на следующем витке» через полтора часа. К этому моменту зрители уже давно покинули зал, никто из заинтересованных людей не остался. Тем не менее, мы попытались связаться с МКС второй раз. Небо было хоть и тёмное, но пасмурное. Сквозь негустые облака нам удалось увидеть МКС и более точно навести на него антенну, но на наш вызов никто не ответил. Вместо этого мы уверенно принимали звук, похожий на «цифровые пакеты». Ещё можно услышать в видео, как космонавты обещали прислать снимок Орла из космоса, сделав его во время нашего сеанса радиосвязи. Однако, к сожалению, нам ничего не прислали.
На следующей неделе были выпущены свежие номера газет, где на самой первой лицевой странице была информация, посвящённая данному событию (рис. 5). Увидев мою фотографию, мне поступала масса телефонных звонков от друзей и знакомых. Вообще, этот день остался надолго в нашей памяти. В дальнейшем мы по такой же схеме организовывали подобные сеансы радиосвязи с МКС ещё три раза: на слёте радиолюбителей Орловской области в сентябре того же 2010 года, на юбилее коллективной станции RK3EWW в апреле 2016 года и на всероссийском фестивале путешествия и туризма в ТРК «ГРИНН» в апреле 2017 года, что проходил впервые в Орле. Но эти сеансы не оставили таких ярких воспоминаний, как первый сеанс, что состоялся в марте 2010 года.
Рис. 5. Газеты со статьёй, посвящённой событию сеанса радиосвязи с МКС.
Стоит отметить ещё один интересный факт, который касается инструментария для неведения антенны на МКС. В этом году на фестивале «Русский путешественник», который прошёл в Липецкой области в Задонске, также был организован сеанс радиосвязи с МКС. Антенна использовалась та же самая. Но наводили её на МКС уже по другим технологиям, более простым и современным. Существует приложение для смартфона, которое на экране накладывает изображение небесной сферы на изображение с камеры. При этом небесная сфера ориентируется правильно, исходя из текущей даты/времени, геолокации и положения смартфона в пространстве. На изображение небесной сферы можно наложить любые небесные объекты, в частности и МКС. Иными словами, перед связью с МКС достаточно включить эту программу в нужное время, привязать смартфон к палке с антенной и ориентировать антенну таким образом, чтобы МКС была видна в центре экрана. Конечно же, нужно знать элементарные вещи, чтобы направить антенну в нужное первоначальное направление для подхвата изображения МКС.
