Kas satelliidid on olemas? Telegram käis Kuu peal! (osa 3/3)

13. aprill 2019 kell 16:30



“Siin on kolmas ja viimane osa minu intervjuust satelliidiekspert Viljo Allikuga. Eelmisi osasid saad lugeda siit: 1/3 (seal saad kuulata ka Kuule saadetud Telegram.ee helisõnumit) ja 2/3. Tänases osas tuleb välja kaks väga huvitavat nüanssi. Esiteks see, et Viljo Alliku sõnul “Kuu tiirlekski ümber Maa, ja samuti terve universum, kui me eeldaksime, et Maa paigal seisab“. Täpselt seda ma eeldangi ning minu tajud ja meeled seda ka kinnitavad. Teiseks, Viljo Allik kasutab programmi “Orbitron“, mis näitab, kus Kuu parajasti on. Hr Alliku sõnul on tegemist tasapinnalise kaardiga, kuhu on välja venitatud kera. Kuid naljakal kombel on see kaart täpselt samasugune nagu seda on lameda Maa portaalidega Pacman-mudeli kaart, millest kirjutasin teises osas,” kirjutab Hando Tõnumaa.

 

Kas EstCube pildistas ka ISSi?

Seda oleks nii väikese satellidiiga ja kasutusel olnud kaamera omaduste tõttu väga raske teha. Ka EstCube orbiit oli polaarorbiit, mitte ekvatoriaalne orbiit nagu ISS-l. Aga teoreetiliselt oleks seda hea teleskoobiga võimalik teha. EstCube kaamera puhul oleks ISS ehk mõne piksli suurune, arvestades võimalikku minimaalset kaugust mõlema objekti orbiitide vahel (ISS 350 …400 km, EC1 650 km) ehk tegelikult näeks EC1 pardalt ISS-i ainult veidi paremini, kui maapinnalt.

 

Milline kaamera oli EstCube’il?

Suhteliselt tagasihoidlik, resolutsiooniga 640 x 80 pikslit, fookuskaugusega 50 mm.

 

Kas EstCube kaamera oli juhuslikult kalasilma läätsega, mis keerab kõik pildid kumeraks?

Kalasilmast oli selle objektiiv üsna kaugel, 35mm optika fookuskaugusele taandatuna oli see minu mäletamist mööda 50 mm, mis on suhteliselt keskmine fookuskaugus näiteks portreefotograafias. Kõige põhjalikum info selle kaamera kohta on olemas Henri Kuuste lõputöös: www.dspace.ut.ee/bitstream/handle/10062/25658/kuuste_henri_bak_2012.pdf
EC-1 kohta on ka päris hea esitlus siin: http://mstl.atl.calpoly.edu/~bklofas/Presentations/DevelopersWorkshop2015/Liias_ESTCube-1.pdf

 

Kui te annate käsu nt EstCube’ile teha pilt, siis kui kiirelt te selle pildi saate?

Kuna raadioside puhul sõltub maksimaalne sidekiirus põhiliselt kaugusest, saatja võimsusest ja antennide võimendusest, siis ei ole võimalik väikeste satelliitide puhul suuri andmesidekiirusi kasutada. Siin võib tuua paralleeli mobiilsidega: Vana GSM süsteemi korral on andmeside kiirus telefoni ja baasjaama vahel ca 200 kbit/s. Keskmine kiirus veel palju väiksem, aga seda seetõttu, et sagedusriba on jaotatud mitme kasutaja vahel. Telefoni ja baasjaama vaheline kaugus on tavaliselt kuni 30 km, üldiselt palju vähem. Antennide võimendused on suhteliselt sarnased ja ka telefoni saatja maksimaalne võimsus on samas suurusjärgus satelliidi saatja omaga (telefonil kuni 2W satelliidil kuni 1W). Aga vahekaugused on oluliselt erinevad. Seetõttu oli EC1 maksimaalne andmesidekiirus ca 9600 bitti sekundis (nagu vanasti telefonimodemite kiirus).

Esimese pildi allalaadimine võttis meil mitu päeva aega, kuna oli vaja teha täiendusi maapealses tarkvaras ja maajaamas. Kui me olime kõik korralikult käima saanud, siis saime ühe pildi ca pooleteise päevaga. Pildid laadisime alla pakkimata kujul täpselt nii nagu need pildisensorilt tulid. Päevas oli võimalik kasutada ca 5…6 orbiiti mille jooksul satelliit meist üle lendas. Iga ülelend kestis maksimaalselt 13 minutit, enamik natuke vähem.

Mõned EC1 tehtud fotod on nähtavad näiteks siin:
https://www.postimees.ee/3094533/estcube-1-laks-pensionile?gallery=48555&image=3774425

 

Enne kui satelliidid kanderaketilt “üle parda visatakse“, kas teoorias oleks võimalik satelliidiga sel hetkel ühendus saada?

Teoreetiliselt oleks, aga see ei ole kuupsatelliitide puhul kahjuks lubatud praktika, sest soovitakse võimalikult vähe segada kõike muud, mis seal kanderaketi peal on. Kommertssatelliitide puhul ilmselt seda vajadusel tehakse. Kuupsatelliidil lubatakse ennast sisse lülitada alles 40 minutit peale kanderaketi küljest eraldumist.

 

Kas satelliidid ei ole mitte rahvusvahelise julgeoleku vastane nähtus? Kui eeldada, et maailmas on suurriikide vahel pinged, siis kuidas lubatakse satelliite niimoodi lennata üle erinevate maailmajagude? Ma näen siin ideoloogilist konflikti.

Aga mis selle vastu teha saaks? Põhja-Koreaga ju pahandatakse, kui nad rakette tahavad lasta.

 

Kas üle põhja-ja lõunapooluse lendavad satelliidid?

Polaarorbiitidel olevad satelliidid lendavad iga orbiidiga korra mõlemast poolusest üle. Sealhulgas ka EstCube-1. Mehitatud kosmosejaamad eelistavad ekvatoriaalseid orbiite, kuna pooluste kohal on jaamas töötavate astronautide kiirgusdoos märgatavalt suurem. Seepärast ongi ISS suhteliselt ekvatoriaalsel orbiidil, ta ei lenda isegi meie kohalt üle. Maksimaalne ISS-i kõrgus horisondist meie jaoks on umbes 26 kraadi. Kui on tahtmist vaadata, millisel orbiidil mingi satelliit parasjagu on, siis võib näiteks programmi nimega Orbitron kasutada: http://www.stoff.pl/

“Orbitron“-nimeline programm, mis ütleb, kus Kuu ja Päike parajasti asuvad. Viljo Allik: “Kera on välja venitatud tasapinnalise kaardi peale. Doppleri nihe näitab, et see signaal, mis alla tuleb on kõrgemal sagedusel kui see, mis üles läheb. Taevakehadest näeb seal Kuud ja Päikest. Satelliitide andmeid tuleb regulaarselt uuendada näiteks Celestrack.com lehelt. See uuendamise võimalus on juba programmis sees olemas.“

Lameda Maa nn Pacman mudel koos portaalidega

“Pacman lameda Maa“-mudeliga saab tutvuda siin:

 

Kas selline foto Kuust on olemas, kus oleks näha pooleldi meile nähtav Kuu ja pooleldi “dark side“ ehk tagumine külg?

Tõenäoliselt on selliseid pilte tehtud Kuu ümber tiirlevate satelliitide poolt (näiteks LRO).

Hando kommentaar: “See ei ole foto, vaid animatsioon, mis on koostatud 110 000 pildist (image), seega sellist fotot ma pole endiselt näinud.“

 

Mina arvan, et noorkuu ajal läheb Kuu Päikese taha ning sellepärast polegi võimalik noorkuud näha. Kas EME (raadiolaine põrgatamine Kuu pinnalt ehk Earth-Moon-Earth bounce – toim.) saab selle väite kuidagi ümber lükata?

Jah, aga ainult täieliku või suhteliselt suure ulatusega varjutuse korral. Kui Kuu ja Päike samas suunas on, siis hakkab Päikese termiline müra märgatavalt sidet segama. Mitte selles mõttes et peegeldunud signaal ise nõrgemaks jääb, vaid Päikese termiline müra on tugevam, kui Kuult peegeldunud signaal. Päikesevarjutuse ajal aga Päikese termiline müra väheneb oluliselt, nii et varjutuse ajal on EME side võimalik enam-vähem täisvarju alas.

Ise pole mul olnud võimalust sellisel ajal sidet proovida, sest ega meil neid täielikke varjutusi eriti palju siin ei esine. Aga osalise varjutuse ajal olen ma Päikese müra muutumist mõõtnud küll. Selle kohta on veebis üks väike artikkel: http://moonbouncers.org/Eclipse%20measurements.pdf.

Minu (ES5PC) mõõtmiste andmed on ka seal olemas. Aga kui Päike ja Kuu juba ca 2,5 kraadi kaugusel teineteisest on, siis saab ka kuusidet pidada küll vähemalt lühemate lainepikkustega, mille juures antenni suunadiagramm piisavalt kitsas on.

 

Sa ütlesid eespool: “Huvitav on veel see, et kui EstCube oli juba õhus, siis me vahetasime välja alamsüsteemide tarkvara Maa pealt…“ Kas NASA saaks teoorias kontakti luua võõra satelliidiga, et sinna mingi tarkvara peale panna läbi õhu?

Ainult juhul, kui nad teavad, kuidas seda teha. Meie tarkvara uuendamise protokollid ei olnud avalikud ja keegi pole meilt nende esitamist nõudnud ja igasugune selline “susserdamine” oleks meile näha olnud, sest näiteks side almsüsteem loendas andmepakette, mida satelliit vastu võttis ja seda infot ei oleks saanud üle kirjutada. Ja pealegi oleks seda tarkvarauuendust ühe orbiidi jooksul olnud võimatu lõpuni teha. Ja enamikul satelliitidel sellist tarkvarauuendust raadio kaudu polegi võimalik teha. See võimalus on tekkinud suhteliselt viimasel ajal  tänu mikrokontrollerite ja mälude arengule.

 

Uurin veel ka selle juhtumi kohta: https://tartu.postimees.ee/6554504/eestlane-paastis-1-75-miljoni-eurose-satelliidi-hukust-kosmoses
Ma loen siit:
“Et aga kontakti tekitamine ei läinud korda ka teistel jaamadel, tegi samasse meeskonda kuulunud Allik ettepaneku proovida tema enda jaama, mille signaal on piisavalt tugev, et selle kaudu satelliiti juhtida”.
(—)
“Et tudengisatelliidiga side tekitada, tuli Alliku jaama esmalt pisut ümber ehitada ja programmeerida. Mullu detsembris õnnestuski selle kaudu kosmoseseadeldisele esimene käsk anda ja satelliit justkui talveunest äratada.”

Minu küsimus on, et mida te pidite ümber ehitama ja progammeerima? Ma sain meie vestlusest aru, et raadioteleskoobiga saab saata raadiolaineid (andmeid) satelliidile. Kas ka võõrale satelliidile saab saata käskusid ja äratada talveunest või on ligipääsemiseks vaja mingit siseinfot?

ESEO-ga sidepidamiseks tuli kõigepealt parandada antennipööraja juhtimise võimekust et saaks jälgida madalaorbiidilisi satelliite. Senine süsteem oli konstrueeritud Kuu jälgimiseks, mis liigub taevas väga aeglaselt võrreldes tüüpilise madalaorbiidilise satelliidi ülelennuga. Ja ka suundade vahemik, mille ulatuses antenni peab saama pöörata on polaarorbiidil liikuvate satelliitide puhul erinev võrreldes Kuuga. Nii et tegelikult ma vahetasin välja terve antennipööraja kontrolleri riistvara natuke kaasaaegsema vastu, mille jaoks ma sain enam-vähem sama tarkvara kasutada, kui Tõraveres oleva antenni juhtimiseks kasutan.

Lisaks tuli tekitada võimekus ESEO missiooni juhtimiskeskusest saadetavate andmepakettide vastuvõtuks ja vastava signaalitöötlussüsteemi abil need andmepaketid raadiosignaaliks muundada. Tänapäeval on see suhteliselt lihtne ülesanne, kuna kaasaegsetes raadiosüsteemides toimub suurem osa signaalitöötlusest digitaalsel kujul, kasutades nn tarkvaralisi raadiovastuvõtjaid ja saatjaid.

Võõrale satelliidile käskude saatmiseks peab teadma päris palju ja tavaliselt suur osa sellisest infost ei ole avalik. ESEO puhul sain loomulikult kogu vajaliku info satelliidi arendajatelt ja kõik, mida me satelliidile saatsime oli selle projekti meeskonnaga rangelt kooskõlastatud. Omal initsiatiivil pole ma kunagi ESEO-le ühtegi käsku saatnud. Kogu see ESEO-ga side loomise protsess oli algusest peale kooskõlastatud ESEO meeskonnaga ja heaks kiidetud ESA spetsialistide poolt. Tänapäeval aga on üldiselt soovitav satelliitide juhtimiskäsud ka krüpteerida nagu igasuguse missioonikriitilise andmeside korral ja seda ka üldjuhul tehakse.

 

Kui võtta eelduseks, et me ei tea kas Maa on kerakujuline või lame ning me ei tea kas Maa pöörleb või on paigal ning hoopis Kuu liigub meie kohal, kas sellisel juhul me saame tuginedes doppleri efektile kindlalt ära määrata, mis on reaalsus?

Doppleri efekt võimaldab mõõta üldiselt objektide omavahelist kiirust. Kuu puhul on seal tegelikult kaks olulist komponenti, Maa pöörlemisest tingitud komponent ja Kuu ja Maa vahelise kauguse muutumisest tingitud komponent. Kõik on suhteline, sõltub taustsüsteemi valikust. Kuu tiirlekski ümber Maa, ja samuti terve universum, kui me eeldaksime, et Maa paigal seisab. Tegelikult on asi muidugi ju veel keerulisem, sest Kuu teeb ka ca 28 päeva jooksul tiiru ümber Maa. Sellest ka Kuu tõusu-ja loojanguaja nihkumine iga päev ca tunni võrra.

Hando: “Mina eeldangi, et Maa püsib paigal, seda kinnitavad meie meeled ja tajud. Mitte keegi meist pole mitte kunagi tundud, et Maa pöörleks või liiguks. Kui meile poleks varajases lapsepõlves korduvalt räägitud, et me elame pöörleva palli peal, siis ei usuks seda mitte keegi.”

Kas eeter on olemas? Kui jah, siis mis asi see on ja kas see ei mõjutaks raadiolainete kiirust?

Igasugune keskkond, mille murdumisnäitaja on suurem 1-st, ehk vaakumi omast aeglustab elektromagnetlainete liikumise kiirust.

Eetrit, kui sellist ei ole tänapäeva teaduse mõistes tegelikult olemas. See on rohkem selline elektromagnetlainete levimise keskkonna pseudoteaduslik nimetus. Aga ka näiteks õhus levib elektromagnetlaine veidi aeglasemalt, kui vaakumis. Aga vahe on praktiliselt väga väike, ehkki mõõdetav.

Seda kui kiiresti levib elektromagnetlaine mingis keskkonnas iseloomustab selle keskkonna nn. dielektriline konstant. Näiteks teatud plastikmaterjalid ja keraamika  on suhteliselt suure dielektrilise konstandiga materjalid. Aga siin tekib kohe selline nähtus, et kui raadiolainete levimise keskkonna dielektriline läbitavus muutub tekib lainete murdumine ja peegeldumine, nii et kui näiteks Maa ja Kuu vahel oleks selline keskkonna muutus, siis tekiks ka sealt kohe peegeldus ja seda oleks märgata.

 

Kas Van Alleni kiirgusvöönd ei sega põrgatamist? Vanasti räägiti, et Van Allen on läbimatu.

Radiatsioon iseenesest ei tekita probleemi, eriti lühematel lainepikkustel, aga pikematel lainepikkustel küll, eriti kui esineb mingis kontsentratsioonis gaaside aatomeid, mis radiatsiooni toimel ioniseeruvad. Seepärast ongi lühilaine raadioside suurtele kaugustele võimalik, tänu sellele, et raadiolained peegelduvad ionosfäärilt tagasi ja kuuside on nendel sagedustel tunduvalt raskemini teostatav. Aga mitte võimatu, sest ionosfääri omadused muutuvad sõltuvalt päevaajast ja Päikese aktiivsusest. Ja lühilainel on ka vaja väga suuri antenne, et piisavalt palju energiat Kuu suunas koondada.

Ultralühilainetel põhjustavad muutused ionosfääris tavaliselt seda läbiva raadiolaine polarisatsiooni muutusi. Ja virmalised tekitavad samuti huvitavaid leviefekte. Samuti on võimalik raadiolaineid põrgatada ka ionosfääri sattuvate meteooride poolt tekitatud tugevama ionisatsiooniga “jälgedelt” (nn. meteoorside). Seda kasutavad samuti paljud raadioamatöörid sidepidamiseks. Ja muidugi saab ultralühilaineid põrgatada ka tugeva ionisatsiooniga “pilvedelt” mis tavainimesele avalduvad virmalistena.

 

Lõpetuseks.
Ma olen väga tänulik Viljo Allikule, kes pühendas oma väärtuslikku aega minu küsimustele vastamisele. Erinevalt enamus teistest peavoolu teaduse pooldajatest/uskujatest suhtus hr Allik minusse alati lugupidavalt, ning seda ka kõige vastuolulisemate küsimuste puhul. Minu meelest on see väga eluterve ja positiivne nähtus, kui kaks täiesti erinevate tõekspidamistega inimest saavad nõnda omavahel pingevabalt suhelda.

 

Intervjueeris ja toimetas Hando Tõnumaa

 

Esimest osa loe siit, teist osa siit.

Fotod: NASA, Wikimedia Commons, internet

 

NB! Telegram tegutseb tänu lugejate abile. Kui sinu arvates on Telegramis ilmuv info vajalik ja oluline, võid soovi ja võimaluse korral meid toetada. Suur aitäh kõigile, kes aitavad olulisi teemasid pildis hoida!

Unlimited MTÜ
EE497700771002818684

BITCOIN
1Hqjxbt8czHcENjDQan5GFL3Qssn4znpAr

DASH
XjUJswujDzLgSgg7Ly8bK6TEo1kwVzaKeV

BITCOIN CASH (BCH)
qp0gdarh8xtte8fygj2ehrud7h4gsugzeqlmamcx3s

ETHEREUM
0x9b67438a7a4cdd88edb14c2880e920a3cba692c6