Berichten

Indiase maanlanding gevolgd met radiotelescoop

Dit jaar 2019 is een druk jaar voor maanonderzoek. Op 3 januari lukte het China om een satelliet en karretje op de achterkant van de maan te laten landen en op 11 april probeerde Israël de Beresheet sonde op de maan te laten landen. Helaas mislukte die landing – wat we hebben waargenomen met de radiotelescoop.

Op 6 september was het de beurt aan India om als derde land dit jaar een sonde op de maan te laten landen. De Chandrayaan-2 missie bevatte de Vikram lander, die nabij de zuidpool van de maan moest landen. Gelukkig was de maan boven de horizon en kon de Dwingeloo radiotelescoop meeluisteren met de landingspoging. Simon Bijlsma, Michel Arts, Tammo Jan Dijkema en Cees Bassa gebruikten de 13 cm hoornantenne om naar radiosignalen op 2284 MHz van de Vikram lander te luisteren.

Om 18:20 UTC (20:20 MEZT) werd de signaalketen van de Dwingeloo telescoop getest, net voordat de Vikram lander achter de maan verdween voor zijn laatste baan om de maan. Om 19:18 UTC verscheen de sonde, precies volgens planning, weer vanachter de maan. Snel daarna maakte de lander contact met het Deep Space Network station in Madrid; de radiosignalen die de Dwingeloo telescoop opving lieten duidelijk zien dat Vikram telemetrie begon te sturen.

De landing begon om 20:08 UTC op een hoogte van 30 kilometer. Het effect van het starten van de raketmotor was meteen duidelijk als een scherpe knik in de Dopplercurve, sneller dan de Indiase livestream, die ongeveer een halve minuut achterliep. Het afremmen voor de landing bestond uit twee delen: een tien minuten lange ruwe afremfase om de baansnelheid zo veel mogelijk te verminderen, gevolgd door een twee minuten lange fijne afremfase waarin fouten in het landingsprofiel konden worden gecorrigeerd. Om 20:18 UTC, bij het begin van de fijne afremfase en op een hoogte van 7 kilometer, begon de Doppler curve die de Dwingeloo telescoop ontving onverwachte schommelingen te vertonen. Deze schommelingen werden gedurende de volgende twee minuten groter, waarna het radiosignaal compleet verdween. Dat was om 20:20 UTC, drie minuten voordat Vikram op de maan zou moeten landen.

De schommelingen in de Dopplercurve en het wegvallen van het signaal drie minuten voordat Vikram op de maan zou landen wijzen erop dat Vikram een probleem had tijdens de laatste fasen van de landing en waarschijnlijk op het maanoppervlak is neergestort. Het is niet duidelijk met welke snelheid Vikram neerstortte en of de lander dat heeft overleefd. Een dag na de landingspoging is het ISRO, de Indiase ruimtevaartorganisatie, gelukt de Vikram lander op het maanoppervlak te fotograferen met de Chandrayaan-2 maansatelliet. Het is ISRO nog niet gelukt om met de Vikram lander te communiceren.

Israëlische maanlanding gevolgd met de radiotelescoop

De Dwingeloo radiotelescoop zat op de eerste rang tijdens de landingspoging van de Israëlische maanlander “Beresheet”. Cees Bassa en Paul Boven gebruikten de nieuwe 13 cm hoornantenne om op 2280 MHz naar het carrier-signaal van Beresheet te luisteren.

De Beresheet lander werd op 22 februari 2019 gelanceerd, en draaide eerst meerdere rondjes om de aarde om op 4 april in een baan om de maan te manoeuvreren. De landing in Mare Serenitatis was gepland voor donderdag 11 april om 21:25 MEZT (Midden-Europese Zomertijd).

Vanuit de radiotelescoop verscheen het signaal de Beresheet lander op die donderdag, zoals verwacht, om 20:55 MEZT vanachter de maan. De Israëlische webstream meldde dat de lander zich omdraaide om zichzelf voor te bereiden voor de landing. Precies volgens plan liet het radiosignaal van Beresheet een knik zien vanwege het Dopplereffect, wat erop duidde dat de raket motor gestart was. De volgende acht minuten ging alles volgens plan; op de Israëlische webstream was te zien hoe de snelheid en hoogte van de lander afnamen, terwijl het radiosignaal in frequentie afnam. De volledige landing zou twintig minuten duren.

Helaas ging het na die acht minuten mis. Eerst verdween het radio signaal tijdelijk; op de webstream werd gemeld dat een van de oriëntatiesensors gereset was. Toen de Beresheet-zender weer aanging was uit het radiosignaal af te lezen dat de raketmotor niet meer werkte, want de Dopplercurve liet een versnelling zien.

Gedurende de drie minuten die volgden was er nog steeds contact met de lander maar kon de raketmotor niet herstart worden. In de opname van de Dwingeloo telescoop is dit duidelijk te zien: de helling van de Dopplercurve verandert niet. Om 21:23:01 MEZT verdween het signaal plotseling; het moment waarop Beresheet neerstortte op het maanoppervlak.

Ondanks de mislukte landing heeft Israël wel een ongekende prestatie getoond. Hopelijk hebben toekomstige missies van Israël en andere landen meer geluk, en hopelijk kan de Dwingeloo telescoop dan weer meeluisteren.

Dopplercurve van het signaal van de Beresheet maanlander. De tijden zijn in UTC (twee uur eerder dan de Midden-Europese Zomertijd).

Dwingeloo hoort de BEESAT-3

Bijna vijf jaar na de lancering heeft Jan van Muijlwijk tijdens de CAMRAS clubdag op zondag 7 januari 2018 de BEESAT-3 picosatelliet waargenomen. Deze “Berlin Experimental and Educational SATellite” draait vanaf zijn lancering in 2013 in een lage baan om de aarde. Maar de wetenschappers van de Technische Universiteit Berlijn hebben de satelliet na de lancering nog niet kunnen horen. Op basis van een uitgebreide analyse denken zij dat de meest waarschijnlijke oorzaak is dat de antenne niet is uitgevouwen. BEESAT-2 van dezelfde lancering werkt nog steeds perfect. En de oudere BEESAT-1 reageert al meer dan 8 jaar goed. Ook de in 2016 gelanceerde BEESAT-4 en de in 2017 twintig kilogram zware nanosatelliet TechnoSat werken beide perfect.

Omdat ze hadden gehoord van de buitengewoon goede ontvangstmogelijkheden van de Dwingeloo Telescoop heeft de projectleider Merlin Barschke CAMRAS gevraagd eens te willen luisteren. Standaard staan de BEESAT-2 en -3 op ‘uit’ dus ze moesten zelf een commando sturen naar beide satellieten om ze ‘aan’ te zetten. In Dwingeloo hoorden wij BEESAT-2 zoals te verwachten was met erg sterke signalen. En tot ieders vreugde kwam een half uur later BEESAT-3 boven de horizon en die was met de radiotelescoop net zo hard te ontvangen.

180108_B3_frame Met de door Jan van Muijlwijk verzamelde gegevens kon het BEESAT-3-team vervolgens zelf contact leggen en gegevens ophalen van hun satelliet met behulp van het grondstation van de Technische Universiteit Berlijn. De bijgevoegde afbeelding toont het eerste dataframe dat ooit van BEESAT-3 in Berlijn is ontvangen – de satelliet bevindt zich in uitstekende staat!

Foto’s: CAMRAS (Michel Groenewegen) en BEESAT-3-team

Twee satellieten gered

Op zaterdag 10 juni probeerden we met de radiotelescoop maar liefst drie satellieten te ‘redden’. Ze maken alle drie deel uit van de QB50 missie. Vijftig kleine satellieten die zeer recent allemaal tegelijk gelanceerd zijn. De meesten zijn gebouwd door universiteiten of hogescholen. Zij doen onderzoek aan de lagere thermosfeer, een luchtlaag van de dampkring tussen ongeveer 200 en 380 kilometer hoogte.

Twee Australische en één Zuid Afrikaanse satellieten lieten totaal niets van zich horen. Daarom werd CAMRAS door de University of New South Wales (UNSW) in Sydney gevraagd te luisteren en of we een reddingspoging wilden ondernemen. Via e-mail bespraken we de details en de techniek om commando’s te zenden die de satellieten mogelijk weer ‘aan de praat’ zou kunnen brengen. Het ging om commando’s van een paar ‘computer piepjes’ op 435 MHz (70 centimeter) van nog geen seconde lang die de satelliet de opdracht geven om de antenne uit te vouwen.

Van twee satellieten hoorden we helemaal niets en er was ook geen reactie op onze commando’s. Een satelliet (de i-INSPIRE-2) hoorden we zeer zwak en dat bleef ook zo na onze commando’s. Na afloop gingen we naar huis met het gevoel dat het met geen van de satellieten was gelukt was ondanks dat we ons best hadden gedaan.

Maar groot was de verrassing toen bleek dat de INSPIRE-2 wel degelijk tot leven was gekomen door onze signalen! Het duurde alleen een tijdje voordat het verzonden commando ‘uitvouwen antennes’ volledig was uitgevoerd. Tegen die tijd was voor ons de satelliet al weer achter de horizon verdwenen.

De volgende dag toen de satelliet over Europa vloog ontving ik er thuis snoeiharde signalen van! En hij is ook al in Australië gehoord.Bovendien ontving UNSW berichten van over de hele wereld dat de satelliet luid werd gehoord! Ook alle data bleken zoals verwacht. De satelliet is gewoon honderd procent OK! Met onze fantastische schotelantenne in Dwingeloo konden wij de satelliet een sterker signaal geven om de antenne uit te vouwen dan de wetenschappers in Australië.

Ondertussen is het ons ook op zaterdag 17 juni gelukt met de andere Australische satelliet (de UNSW-EC0). De Zuid-Afrikaanse satelliet (de ZA-AEROSAT) is van een ander type dat niet op 70 cm ontvangt. De Duitse radioamateur Reinhard Kuehn (DK5LA) is er afgelopen zondag 2 juli in geslaagd deze satelliet op 145 MHz (2 meter) wakker te maken.

Natuurlijk leidden deze successen tot de nodige media-aandacht van onder meer RTVDrenthe Satelliet gered door Drentse radiotelescoop en Drentse radiotelescoop redt opnieuw satelliet en het Dagblad van het Noorden Amateurs Dwingeloo redden satelliet en veel dank van de i-INSIRE-2 en UNSW-EC0 teams.

Zie ook het artikel i-INSPIRE-2 activated van Jan van Gils (PEØSAT) en het artikel UNSW in thrilling rescue of ‘lost’ Aussie satellites van de Australische wetenschappers gepubliceerd in de UNSW Newsroom.

Foto’s CAMRAS (Harry Keizer)

Radiotelescoop brengt e-st@r-II satelliet op het rechte pad

Op 7 juli 18:31 uur komt satelliet e-st@r-II over. Deze satelliet van het type CubeSat wordt door de Polytechnische Universiteit van Turijn in Italië gebruikt voor opleiding en onderzoek. De satelliet heeft een probleem: hij is vrijwel onbereikbaar voor controle vanaf de aarde. Vrijwel, maar misschien kan de Dwingeloo Radiotelescoop uitkomst brengen …

De bedoeling is dat CAMRAS de satelliet een tweetal commando’s gaat geven. Het eerste commando moet er voor zorgen dat de satelliet elke 30 seconden data naar de aarde gaat uitzenden; dat doet hij nu om de twee minuten. Het tweede moet er voor zorgen dat de stand van de satelliet aangepast kan worden. Deze commando’s worden verpakt in twee data-pakketten die door de radiotelescoop richting satelliet worden verzonden. Of dat gaat lukken en of dat ook nog succes heeft?

Aan het einde van de middag zijn wij – Jan van Muijlwijk (PA3FXB), Erik Tiddens (PD1ET) en Cor Veldman (PE0SHF) – bij de schotel. Omdat de satelliet zendt en ontvangt in de 70 centimeter band wordt de 70 cm zender aangesloten en omstreeks zes uur ’s avonds doen we een testuitzending met een elevatie van 15 graden om zeker te weten dat alles werkt.

De eerste overkomst van de e-st@r-II die we kunnen benutten duurt van 18:29 tot 18:40 uur. Omdat we nooit zenden met de schotel onder een elevatie van 10 graden is het tijdsbestek om data omhoog te sturen korter. Maar signalen van de satelliet ontvangen kan zodra deze boven de horizon uitkomt.

Om 18:29 ontvangen we de satelliet. De telescoop volgt de baan van de satelliet en als we een elevatie van 10 graden bereikt hebben verzenden we om 18:31 het eerste commando. We moeten nu 30 seconden wachten …  De spanning stijgt … 30 seconden later meldt de e-st@r-II zich: het is gelukt! Iedere 30 seconden stuurt de satelliet nu een signaal naar de aarde.

Om 18:32 sturen we het tweede commando omhoog. We kunnen niet controleren of dat commando aangekomen is en werkt omdat er voor ons geen merkbaar resultaat zal zijn. Maar de satelliet meldt zich iedere 30 seconden met een radiosignaal en een registratie hiervan sturen we naar de Italianen. Die analyseren het signaal direct en melden dat het tweede commando niet is aangekomen. De satelliet is nu achter de horizon verdwenen maar we krijgen nog een kans.  Omstreeks 20:00 uur komt de satelliet weer over – in een iets lagere baan – en gaan we het weer proberen.

Om 20:08 gaat het tweede commando opnieuw enkele keren vanaf de telescoop naar de satelliet. We kunnen horen dat het terugkomende radiosignaal van de satelliet nu anders klinkt, maar of het daadwerkelijk gelukt is? We sturen opnieuw onze registraties naar de Italianen. Morgen zullen we horen of ook het tweede commando is aangekomen!

Deze bijzondere actie maakt duidelijk dat de Dwingeloo Radiotelescoop voor dit soort experimentele doeleinden prima diensten kan bewijzen. De combinatie van een grote schotel en de mogelijkheid om op bijzondere frequenties te ontvangen en vooral te zenden, blijken wereldwijd beperkt voorhanden te zijn. Maar ook dat de vrijwilligers van CAMRAS goed kunnen samenwerken met de beheerders van dit soort experimentele satellieten.

Foto’s: CAMRAS (Erik Tiddens)

Radiotelescoop ingezet ter ondersteuning van satellietmissie

Met gastauteur: Jeroen Rotteveel (directeur ISIS)

De Dwingeloo Radiotelescoop beheerd door de vrijwilligers van CAMRAS is meer dan alleen een radiotelescoop, dat is afgelopen week aangetoond in een bijzondere samenwerking tussen de vrijwilligers van CAMRAS en de Delftse nanosatellietbouwer ISIS.

Op 21 november jongstleden lanceerde ISIS vanuit Rusland haar eerste test-satelliet Triton-1 voor het volgen van schepen op open zee. Echter, na enige tijd bleek er een klein probleem te zijn met de zendontvangers van de satelliet. In een bepaalde operationele modus van de satelliet stond de zender continue aan. Dit bleek de radio-ontvangers van de satelliet zodanig te storen dat deze geen commando’s van het grondstation in Delft wilde ontvangen. De satelliet bleek tijdelijk doof. Één optie was om te wachten tot de satelliet zich weer zou resetten in een andere operationele modus waardoor het probleem zou verdwijnen. De andere optie was om een zender te vinden die sterk genoeg was om Triton-1 weer tot de orde te roepen. De laatste optie had de voorkeur. De CAMRAS telescoop, nog volop in de testfase na de recente restauratie, bleek in te zetten als zo’n zender en de vrijwilligers van de radiotelescoop waren erg enthousiast en stonden paraat om ISIS ondersteuning te bieden. Om andere redenen was tijdens de restauratie van de telescoop in de besturingssoftware ook de mogelijkheid om satellieten te volgen ingebouwd. Na enkele dagen voorbereiding en enkele aanpassingen aan de telescoop om haar tijdelijk om te bouwen tot radiozender kon er op vrijdag 29 november gepoogd worden Triton-1 te commanderen.

Een team van CAMRAS en ISIS was de vrijdagochtend paraat om de satelliet aan te stralen en door de grote antenne zou het mogelijk moeten zijn om de storing die de zender van de satelliet genereerde te ‘overschreeuwen’, zodat het commando wel gehoord kon worden door de satelliet. Regen en wat technische issues met de antenne gooiden in de ochtend nog wat roet in het eten maar in de avond was de telescoop klaar voor haar nieuwe opdracht. Bij de eerste poging in de avond om de satelliet te commanderen bleek het al succesvol! Binnen enkele seconden na het versturen van het commando via CAMRAS kon vanuit het grondstation in Delft worden geverifieerd dat de satelliet in een andere modus was gezet en dat de satelliet direct weer gebruikt kon worden.

Al met al een groot succes en een perfecte demonstratie van de meerwaarde van CAMRAS en de onlangs gerestaureerde Dwingeloo Radiotelescoop in Nederland.

Foto’s:
– Triton-1 CubeSat: ISIS
– CAMRAS: Harry Keizer en Jan van Muijlwijk