La stazione Telebridge

ARISS IK1SLD Telebridge & HamTv Ground Station
La ISS ed il progetto ARISS
in un contesto scientifico, culturale e di cooperazione internazionale

La ISS.

La Stazione Spaziale Internazionale (International Space Station, ISS) è una stazione spaziale in orbita terrestre bassa, dedicata alla ricerca scientifica e gestita come progetto congiunto da cinque diverse agenzie spaziali: l'americana NASA, la russa ROSCOSMOS, l'europea ESA (con tutte le agenzie spaziali correlate), la giapponese JAXA, e la canadese CSA-ASC.
Questo gigantesco laboratorio spaziale è in orbita intorno al nostro pianeta ad un'altitudine compresa tra i 330 ed i 410 Km dalla superficie terrestre, e viaggia ad una velocità media di 27.600 Km/h completando oltre 15 orbite nelle 24 ore.
Fin dal 2000 è la base operativa di un gruppo internazionale di astronauti e cosmonauti di entrambi i generi: la ISS è abitata continuativamente da un equipaggio variabile da 2 a 6 membri, vi è un avvicendamento continuo in missioni della durata media di sei mesi, e alcuni astronauti e cosmonauti sono tornati più volte sulla ISS.
La struttura della stazione, che consiste in un'intelaiatura con moduli abitativi e pannelli solari, è estesa quanto un campo da calcio regolamentare. Copre un'area maggiore di qualsiasi altra stazione spaziale precedente, tanto da renderla visibile dalla Terra a occhio nudo: è possibile osservarla transitare in cielo, quando è buio e le condizioni metereologiche lo permettono. Appare come un oggetto molto luminoso che attraversa il cielo con un moto ed una traiettoria caratteristici. Sul web si trovano diversi siti per il tracking della ISS, in modo da potersi organizzare per l'osservazione.
Da un punto di vista operativo, le sezioni di cui è composta sono gestite da centri di controllo missione a terra, resi operativi dalle agenzie spaziali che partecipano al progetto.
La costruzione della ISS è iniziata a partire dal 1998, assemblando i moduli in orbita; dovrebbe restare in funzione fino al 2024, data prevista per il raggiungimento degli obiettivi scientifici, per poi essere smantellata, deorbitata o riutilizzata parzialmente (turismo spaziale?) entro il 2028. La ISS è certamente il più importante e impegnativo programma di costruzione cooperativa mai intrapreso.

La stazione spaziale e le scuole: il programma ARISS.

Nato con un meeting a Houston nel 1996 ed implementato con l'istallazione della prima radio da dedicare ai collegamenti radioamatoriali nel 2000, il programma Amateur Radio on the International Space Station (ARISS) è un progetto che permette la comunicazione via radio tra studenti di tutto il mondo e astronauti a bordo della ISS.
Partners di questo team di lavoro sono le varie associazioni di radioamatori internazionali, in Italia l’associazione Radioamatori Italiani (ARI), l’associazione dei radioamatori satellitari AMSAT (Radio Amateur Satellite Corporation) attraverso le sue varie organizzazioni nazionali, in Italia AMSAT Italia e le suddette agenzie spaziali.
L'immenso valore aggiunto di questo progetto si può sintetizzare qui in alcuni punti: suscitare interesse in ambito STEM (Science-Tecnology-Engineering-Mathematics), seminando idee per prospettive future; fornire un'opportunità didattico-educativa a studenti, docenti e comunità per avvicinarsi alle tematiche dell’esplorazione spaziale, alle tecnologie coinvolte e alle comunicazioni satellitari; fornire un'opportunità a tutti per avvicinarsi al radiantismo, conoscendo e apprezzando le attività radioamatoriali; per i radioamatori, il progetto fornisce un'opportunità per sperimentare e valutare nuove tecnologie, anche con la collaborazione diretta di astronauti a bordo della ISS; infine gli astronauti hanno a disposizione un modo per comunicare direttamente con una comunità più ampia a terra.

Come avviene il collegamento con la ISS?

Il collegamento con la ISS può avvenire secondo due diverse modalità operative:
collegamento DIRETTO oppure collegamento TELEBRIDGE.

La modalità diretta prevede l’installazione di una stazione radioamatoriale attrezzata per il traffico via satellite presso la scuola. Questo tipo di collegamento presuppone quindi la presenza in loco di un gruppo di radioamatori dotato delle attrezzature necessarie a rendere possibile il collegamento, e quando le caratteristiche dell’edificio scolastico permettono l’installazione in loco delle antenne, etc; inoltre l'orizzonte deve essere libero senza oscuramenti all’antenna durante il passaggio della ISS.
Quando, per la mancanza anche solo di uno di questi requisiti necessari, non è possibile instaurare un collegamento di tipo Diretto, si utilizza la modalità TELEBRIDGE.

Esistono infatti nel mondo alcune stazioni radioamatoriali, una decina, equipaggiate per il traffico via satellite secondo specifiche direttive tecniche emanate da ARISS e certificate per il traffico voce con la ISS, create e gestite volontariamente da radioamatori. Queste stazioni sono in grado di mettere in collegamento gli astronauti sulla ISS praticamente con qualsiasi scuola al mondo che disponga di un normalissimo servizio di telefonia. ARISS seleziona la stazione Telebridge di terra più adeguata per gestire il contatto radio con la Stazione Spaziale Internazionale e i segnali di uplink/downlink saranno inoltrati alla scuola tramite teleconferenza senza alcun costo per la scuola.

Il progetto Ham TV.

Il progetto ARISS si è arricchito nel 2014 del progetto HamTV. A bordo della ISS, precisamente nel modulo europeo Columbus, è stato installato un trasmettitore DATV, televisione amatoriale digitale, detto “Ham Video”. L'importanza eccezionale di questo progetto è che permette di ricevere, via radio ed in tempo reale, immagini dalla ISS, i questo modo le scuole possono vedere oltre che sentire l'astronauta durante il collegamento, e vedere l'interno della ISS!
Purtroppo, il trasmettitore a bordo della ISS ha smesso di funzionare nell'Aprile del 2018; sono stati effettuati diversi test con le stazioni a terra, senza esito positivo. ARISS ha quindi deciso di far riportare a terra il trasmettitore per essere revisionato. Per questo motivo attualmente il sistema HamVideo non è disponibile ma già riparato e pronto per la spedizione negli USA per la nuova certificazione al volo e la messa in orbita nel corso del prossimo anno 2022.

La stazione telebridge IK1SLD.

Le stazioni telebridge attive come detto, sono in tutto il mondo una decina, ed una di queste è gestita dal nostro team e si trova a Casale Monferrato, AL, presso l'aeroporto Cappa. Il team è composto oltre che da Claudio Ariotti IK1SLD anche da Fabio Inglese IW1BND, Emiliano Binotto IU1FHZ, Micol Ivancic IU2LXR e Fabio Gobbi IK1YEZ.
E’ dedicata a Max Canepa IW1CNF in memoria, poiché è stato lui a credere fortemente nel progetto, a lavorarci e realizzare la stazione insieme a Claudio IK1SLD.
Ideata ed operata quindi da un gruppo di soci della Sezione ARI di Casale Monferrato, creata nel 2009 e certificata ARISS nel 2010, la nostra stazione ha gestito più di 180 eventi, di cui circa 80 telebridge ufficiali NASA. L'attività del team, quando non impegnato ad operare collegamenti, consiste in una continua verifica e aggiornamento delle attrezzature ed in attività di tutoring alle scuole in fase di preparazione della candidatura al collegamento.
La nostra stazione, insieme a poche altre nel mondo, è abilitata a ricevere anche i segnali di HamTV, con una parabola del diametro di 120 cm ed un ricevitore certificato.
Anticipando una pratica ora diffusa, abbiamo sempre reso disponibile in streaming il collegamento tra la ISS e la scuola, per offfrire la possibilità di seguire ad un pubblico ancora più ampio.
Durante la missione VITA dell’astronauta italiano Paolo Nespoli, che era stato in visita alla Telebridge ad alla nostra sezione, abbiamo lavorato in stretta cooperazione col nostro astronauta attraverso contatti via radio e via HamTv per risolvere un problema tecnico presentatosi alle apparecchiature radio ARISS durante un collegamento.

Le principali caratteristiche tecniche della stazione sono:

Sistema di inseguimento motorizzato Az-El
Antenna VHF 15 elementi doppia polarizzazione V e H
Antenna UHF 15 elementi doppia polarizzazione V e H
Preamplificatore di antenna VHF e UHF
Radio ricetrasmittente Kenwood TS2000
Sistema automatico di controllo rotori e di tracking
Sistema automatico di tracking dell’effetto doppler delle frequenze in ricezione e trasmissione
Mixer audio multicanale per la teleconferenza tra ISS, stazione IK1SLD e scuola
Regia audio video per lo streaming delle operazioni
3 telecamere interne alla sala operazioni
1 telecamera esterna per visualizzare le antenne

Aggiornamenti stazione.

Dopo più di 10 anni di attività sono state aggiornare le apparecchiature, soprattutto quelle informatiche, che sono di vitale importanza per il funzionamento del sistema. Tutte le apparecchiature infatti sono controllate da un sistema di PC in rete, attualmente 3, con una ridondanza hardware e software, che controllano le antenne, la radio, le telecamere e la regia che consente lo streaming video.
Novità introdotta ultimamente, anche a causa delle restrizioni dovute alla pandemia, la modalità Multi-Point Telebridge che permette di collegare direttamente da casa, sia tramite telefono che VideoConferenza (Zoom-Skype-Microsoft Teams) i ragazzi coinvolti nel collegamento. La nostra stazione è stata quindi adeguata anche per poter gestire contemporaneamente collegamenti telefonici tradizionali e internet.
Tutta la realizzazione ed il mantenimento in efficienza operativa della stazione telebridge avviene grazie alle risorse economiche ed umane degli operatori del Team e dei Soci della Sezione ARI di Casale Monferrato.