自1986年日本發(fā)射第一顆業(yè)余衛(wèi)星JAS-1以來(lái)，已經(jīng)陸續(xù)發(fā)射各類(lèi)業(yè)余衛(wèi)星多顆，主要用于新技術(shù)驗(yàn)證、科學(xué)實(shí)驗(yàn)，科普教育、對(duì)地遙感和通信等領(lǐng)域。本文簡(jiǎn)單介紹當(dāng)前在軌的四顆日本業(yè)余衛(wèi)星，它們的操作者較為靈活，由日本的愛(ài)好者組織、日本知名大學(xué)或其它機(jī)構(gòu)，為業(yè)余無(wú)線電愛(ài)好者通聯(lián)日本業(yè)余衛(wèi)星提供參考。
1.FO-29
FO-29（JAS-2）也稱FUJI-OSCAR29或者富士三號(hào)，于1996年8月17上午10:53分從種子島宇航中心搭載H2火箭于日發(fā)射入軌，并于38分鐘后進(jìn)入軌道,幾分鐘后，在南極的昭和基地報(bào)告收到了信號(hào)。FO-29的軌道高度約1300公里，繞地一周耗時(shí)112分鐘，軌道傾角98度。信標(biāo)發(fā)射功率100mW，轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)射功率1W。該衛(wèi)星重50kg，外形為直徑50cm左右的多面體。不銹鋼外殼上貼滿太陽(yáng)能電池板，電源總消耗平均22W。輪道近地點(diǎn)約高800km，遠(yuǎn)地點(diǎn)約l300km，軌道平面大致與太陽(yáng)同步。
FO-29由日本業(yè)余無(wú)線電愛(ài)好者捐款，NEC公司制造，日本宇宙開(kāi)發(fā)事業(yè)公司測(cè)試，最后作為次要載荷搭載日本ADEOS/H-Ⅱ型火箭從種子島宇宙中心發(fā)射。FO-29主要參數(shù)：信標(biāo)435.795MHz；轉(zhuǎn)發(fā)器下行頻率435.800MHz -435.900MHz，上行頻率145.900MHz -146.00MHz ；電臺(tái)呼號(hào)JJ1ZUT。
圖1 技術(shù)人員對(duì)FO-29衛(wèi)星做發(fā)射前最后調(diào)整
設(shè)在日本業(yè)余無(wú)線電聯(lián)盟總部大樓七層的技術(shù)研究所有一間衛(wèi)星控制室。除信號(hào)發(fā)生器機(jī)柜和四臺(tái)微型計(jì)算機(jī)外，還有四個(gè)機(jī)柜，嵌裝著一些通用設(shè)備和自制設(shè)備。一個(gè)機(jī)柜是多普勒頻移測(cè)量系統(tǒng)。一旦脫離火箭，衛(wèi)星飛行軌道就無(wú)法再加以控制。衛(wèi)星的軌道利用監(jiān)測(cè)收到的衛(wèi)星信標(biāo)信號(hào)的多普勒頻移，加以積累統(tǒng)計(jì)求出，以便定期向業(yè)余無(wú)線電愛(ài)好者發(fā)布軌道參數(shù)。
兩個(gè)機(jī)柜各裝一套無(wú)線電收發(fā)信機(jī)設(shè)備，互為備份。監(jiān)測(cè)衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)的方向圖就可以計(jì)算出衛(wèi)星的姿態(tài)。技術(shù)人員用一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)用來(lái)發(fā)出控制指令，通過(guò)改變衛(wèi)星上控制線圈中的電流，利用線圈磁場(chǎng)與地球磁場(chǎng)間的互相作用力，推動(dòng)衛(wèi)星發(fā)生旋轉(zhuǎn)，校正其姿態(tài)，使天線的方向始終對(duì)準(zhǔn)地球。一個(gè)機(jī)柜是遙測(cè)解碼設(shè)備，測(cè)量衛(wèi)星的溫度，在一臺(tái)微機(jī)上顯示。
FO-29上的轉(zhuǎn)發(fā)器使用1200 /9600bps的PACKET方式和SSB方式，不過(guò)它的數(shù)字化語(yǔ)音轉(zhuǎn)發(fā)器(DigiTalk)也允許地面臺(tái)使用F3（調(diào)頻）方式，這對(duì)于業(yè)余無(wú)線電愛(ài)好者講來(lái)十分方便，因?yàn)閂/UHF調(diào)頻收發(fā)信機(jī)十分普及，而且衛(wèi)星相對(duì)位置變化造成的多普勒頻移在F3方式中不很敏感，不加補(bǔ)償也可正常工作。目前已有不少愛(ài)好者使用V/UHF雙頻段手機(jī)和手持天線成功地通過(guò)FO-29進(jìn)行了通信。
2.FO-99
圖2 FO-99衛(wèi)星
2019年1月18日，F(xiàn)O-99（Fuji-OSCAR-99）搭載NEXUS在日本內(nèi)村宇宙航空研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)航天中心的Epsilon運(yùn)載火箭發(fā)射升空。NEXUS（nexgenerationxunique衛(wèi)星）是日本大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院和日本業(yè)余衛(wèi)星協(xié)會(huì)（JAMSAT）聯(lián)合研制的一顆衛(wèi)星。軌道近地點(diǎn)約高476km，遠(yuǎn)地點(diǎn)約506km，傾角為97.32°，軌道平面大致與太陽(yáng)同步。
表1 FO-99衛(wèi)星參數(shù)
NEXUS演示了幾種新的業(yè)余衛(wèi)星通信技術(shù)，包括一個(gè)V/U模式線性轉(zhuǎn)發(fā)器。轉(zhuǎn)發(fā)器2019年1月26日成功測(cè)試，全球已經(jīng)接收并解碼了遙測(cè)數(shù)據(jù)。該星重量為1.24kg,衛(wèi)星規(guī)格尺寸為100×100×113.5mm，攜帶的設(shè)備：位移發(fā)射機(jī)，F(xiàn)SK發(fā)射機(jī)，線性轉(zhuǎn)發(fā)器，攝像機(jī)系統(tǒng)。遙測(cè)頻率437.075 MHz；下行頻率435.880-435.910 MHz；上行頻率145.900-145.930 MHz；呼號(hào)JS1YAV；空間飛行器目錄編號(hào)43937；國(guó)際衛(wèi)星標(biāo)識(shí)符03-F；空間飛行器目錄NEXUS。
圖3 FO-99衛(wèi)星命令與數(shù)據(jù)處理
它是一個(gè)獲取和存儲(chǔ)傳感器數(shù)據(jù)等的系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛嬲荆⒘硗夤芾砣蝿?wù)設(shè)備的操作。NEXUS 采集的數(shù)據(jù)大致分為三個(gè)數(shù)據(jù)，即HK數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)、電場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)，所有這些數(shù)據(jù)都保存在 C&DH 系統(tǒng)中。它從存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)創(chuàng)建 FM 數(shù)據(jù)包并將其發(fā)送到地面站,也可以實(shí)時(shí)發(fā)送HK數(shù)據(jù)。
3.CUBESAT-XI-IV
CubeSatXI-IV（CubeSat-OSCAR-57）由日本東京大學(xué)研制，2003年6月30日在俄羅斯普列謝茨克航天發(fā)射場(chǎng)搭載呼嘯號(hào)火箭入軌。CO-57規(guī)格尺寸100×100×100mm,1Kg重，軌道近地點(diǎn)高度813Km，遠(yuǎn)地點(diǎn)高度825km，軌道傾角為98.7°，軌道周期為101.3分鐘,作為導(dǎo)航技術(shù)衛(wèi)星，主要為東京大學(xué)進(jìn)行了導(dǎo)航技術(shù)測(cè)試。
圖4 XI-IV衛(wèi)星
該星自投運(yùn)以來(lái)它一直處于非常良好的狀態(tài)，成功的執(zhí)行各種在軌實(shí)驗(yàn)，包括傳感器數(shù)據(jù)采集、姿態(tài)估計(jì)運(yùn)動(dòng)和地球成像等。目的是對(duì)微小衛(wèi)星的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)收和測(cè)試，檢驗(yàn)了商用原器件的應(yīng)用性能。衛(wèi)星參數(shù)：功率1.1KW；空間飛行器目錄編號(hào)27848；國(guó)際衛(wèi)星識(shí)別符2003-031-J；空間飛行器目錄CUBESAT XI-IV；上行鏈路145MHz，下行鏈路437MHz；信標(biāo)436.848 MHz （CW，80mW）；上行天線為單極子天線，下行為雙極子天線；呼號(hào)：JQ1YCW。
CO-57數(shù)據(jù)格式已向公眾開(kāi)放，以便業(yè)余無(wú)線電愛(ài)好者根據(jù)業(yè)余衛(wèi)星條例進(jìn)行聯(lián)通和數(shù)據(jù)下載。該衛(wèi)星的主要使命及工作方式：空間工程的教育；在軌演示納衛(wèi)星和皮衛(wèi)星驅(qū)動(dòng)技術(shù)；使用業(yè)余頻率實(shí)現(xiàn)射頻通信實(shí)驗(yàn)；采用互監(jiān)電流實(shí)現(xiàn)保護(hù)電路單事件閉鎖(sel)/單事件斷線(seu)；采用尺寸小、重量輕、功耗低的射頻發(fā)射機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)頻分組和CW信標(biāo)傳輸；
鋰電池和充放電控制電路；Cmos攝像控制電路；采用磁滯阻尼器控制衛(wèi)星動(dòng)姿態(tài)。
4.CUBESAT XI-V
CubeSatXI-V（CubeSat-OSCAR-58）由日本東京大學(xué)研制，2005年10月27日在俄羅斯普列謝茨克航天發(fā)射場(chǎng)搭載宇宙-3M火箭入軌，規(guī)格尺寸100×100×100mm,重1Kg，軌道近地點(diǎn)高度668Km，遠(yuǎn)地點(diǎn)高度693km，軌道傾角為98°，軌道周期為98.7分鐘。
圖5 XI-V衛(wèi)星
該星自投運(yùn)以來(lái)它一直處于非常良好的狀態(tài)，成功的執(zhí)行各種在軌實(shí)驗(yàn)，包括傳感器數(shù)據(jù)采集、姿態(tài)估計(jì)運(yùn)動(dòng)和地球成像等。目的是對(duì)微小衛(wèi)星的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)收和測(cè)試，檢驗(yàn)了商用原器件的應(yīng)用性能。
CO-58相對(duì)CO-57一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)是攝像機(jī)從128×120像素提升到320×240像素，有效的程序代碼使在有限的內(nèi)存下使這種技術(shù)變成可能。還有連續(xù)拍照模式，可以實(shí)現(xiàn)在200ms時(shí)間間隔連續(xù)拍照8張照片。同時(shí)，CO-58提供公眾服務(wù)，具有通過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)器將載波信號(hào)進(jìn)行Morse編碼傳輸并將信息存儲(chǔ)在ROM上的功能。ROM上的信息從世界各地收集，可以連接到衛(wèi)星供愛(ài)好者下載。空間飛行器目錄編號(hào)28895；國(guó)際衛(wèi)星標(biāo)識(shí)符2005-043-F；空間飛行器目錄CUBESAT XI-V；
下行鏈路頻率437.345 MHz，信標(biāo)頻率437.465 MHz，Mode：1200bps AFSK CW；呼號(hào)：JQ1YGW。