RTL-SDR

Военно-воздушные силы США, возможно, сбили любительский радиопико-шар над Канадой

Опубликовано: SDR HUB 76 0 3 мин чтения

После знаменитого сбивания предполагаемого китайского шпионского воздушного шара американские самолёты сбили ещё три неопознанных шарообразных объекта, которые теперь трактуются должностными лицами как «коммерческие или безобидные». Существует предположение, что как минимум один из этих трёх объектов мог быть любительским радиопико-шаром.

Одна часть хобби радиолюбительства — запуск воздушных шаров на большой высоте с различными радиопередатчиками и другой полезной нагрузкой. Более крупные радиолюбительские шары, запущенные в США, требуют разрешения FAA, обязаны иметь радар-рефлектор и обычно постоянно передают телеметрию APRS, прежде чем естественно лопнуть и вернуться на Землю через несколько часов, как и погодные шары.

Однако существует и более простой «пико»-хобби по баллонерству, которое предполагает использование майларовых гелиевых шаров для запуска небольших солнечно питаемых полезных нагрузок весом всего лишь несколько граммов. Обычно они передают слабую мощность WSPR на частотах HF и могут передавать только тогда, когда имеется достаточная солнечная энергия. Радиолюбители или SDR-энтузиасты по всему миру могут принимать эти передачи и сообщать об этом на amateur.sondehub.org и/или wsprnet.org. Хорошо сконструированные шары полностью могут облететь земной шар несколько раз за несколько месяцев до деградации.

Хотя их называют «пико», шарики-пати, используемые для запуска, могут иметь на земле диаметр примерно около метра, а некоторые латексные шарики могут ещё больше расширяться на больших высотах из-за низкого атмосферного давления. Эти шарики можно законно запускать почти из любого места в мире. В частности, в США для запуска их не требуется разрешение FAA, поскольку полезная нагрузка значительно меньше лимита в 4 фунта (1,8 кг). 

32
32″ Silver Orb Shaped Mylar Balloon used for Pico Ballooning

Существует предположение, что как минимум один из объектов, сбитых над Канадой, Юкон, коснулся воздушного шара K9YO-15, который был запущен из Иллинойса 10 октября 2022 года. Он находился на седьмой мировской орбите после нахождения в полёте 123 дня.

Запусковой блог указывает, что шар K9YO-15 летел на серебристом сферическом шаре SAG диаметром 32 дюйма, который, по всей видимости, тот же самый, что и на balloons.online. В отличие от латексных или резиновых погодных шаров, которые растягиваются по мере подъёма в зону низкого давления, эти майларовые шары не растягиваются, поэтому их полностью надутый размер на земле совпадает с размером на больших высотах, и пико-шар не станет больше 32″. Груз состоял из GPS-модуля, Arduino, SI5351, который использовался как передатчик WSPR и APRS, и солнечной панели, все вместе весившие 16,4 грамма. В мемо Пентагонa отмечается, что сбитый над Канадой объект был «небольшим металлическим шаром с привязанной полезной нагрузкой», что точно соответствует описанию пико-шара.

The K9YO Pico Balloon Payload
The K9YO-15 Pico Balloon Payload
An (unrelated) Example Amateur Radio Pico Balloon Launched by a Naval Academy
An (unrelated to this story) example Amateur Radio Pico Balloon launched by a Naval Academy (Source: http://www.aprs.org/balloons.html)

Шар K9YO-15 прекратил всю телеметрию WSPR во время полёта на высоте чуть ниже Аляски с 11 февраля 00:18 UTC (за несколько минут до заката в Аляске, когда солнечные панели перестают работать).

Используя модели ветров NOAA и последнее известное местоположение у Аляски, K9YO-15 предположительно находился над Юконом, когда ВВС США сбили неопознанный объект 11 февраля в 20:41 UTC (15:41 EST / 13:41 по времени Юкона согласно канадскому министерству обороны Ананду). Сообщения фиксируют высоту сбитого объекта примерно в 40 000 футов (~12 000 метров), что совпдает с предполагаемыми ~11 500 метрами K9YO-15. Судя по времени передач за предыдущие дни, если шар был работоспособен, он бы начал передавать снова позднее в день в Юконе, когда солнце было сильнее, но передача не зафиксирована.

14 февраля шар был объявлен пропавшим без вести группой запуска.

K9YO projected location at the time the object was shot down.
K9YO projected location at the time the object was shot down.

По приблизительным данным траектории падение обломков произошло в difíceis пределах между Досон-Сити и Майо. Если наложить приблизительную траекторию на карту Google, можно увидеть, что предполагаемое место KY9O-15 на время удара ракеты соответствует этому описанию очень точно.

Rough trajectory overlay
Rough trajectory overlay

В Твиттере KO6YQ продолжает освещать спекуляции и следит за K9YO-15 в ожидании телеметрии. Рекомендуем подписаться на его аккаунт для дальнейших обновлений.

Пользователь Twitter и бывший инженер проекта Google Loon также предположили, что сбитые объекты могли быть пико-шарами.

На Reddit KO6YQ также:

Я вижу, что вы все обсуждаете мой твит. Да, мы всё ещё следим за тем, передаст ли K9YO-15 телеметрию сегодня.

Пока что K9YO-15 не отправлял новую телеметрию с пятницы перед закатом над Аляской (00:48 GMT 11 февраля). Но карта на Sondehub всё ещё показывает последнюю зафиксированную позицию.

Эти дрейфующие шары используют только солнечные панели, без батарей. Батареи были исключены из проектов на ранних этапах, потому что они имеют ограниченное количество зарядок, особенно в суровых температурах на высоте, -40F/-40C и хуже. Когда батарея перестаёт принимать заряд, телеметрия прекращается. Поэтому они сообщают телеметрию только в дневное время, когда солнце достаточно. В Арктике дни длинные, а солнце может не подниматься достаточно высоко, чтобы пробудить электронику. Так что K9YO-15 находился в периоде, когда наблюдатели не ожидали услышать его в течение нескольких дней. Но сегодня ожидали. Пока ничего. По мере того как пишу это, дневной свет почти совсем завершён там во вторник, 14 февраля.

Мы (сообщество радиобаллонеров) ожидаем, что любая телеметрия сегодня будет только через WSPR, без APRS. WSPR использует диапазоны HF и может приниматься на больших расстояниях, где он передается на интернет-карты. APRS (обычно) на VHF и UHF, доступных только по прямой видимости. Нет ретрансляционных станций в зоне действия сегодняшнего предполагаемого полета в северном Онтарио и в Джеймс-Бэй, Канада. Поэтому сайты с APRS, скорее всего, сегодня обновлений не покажут.

Сообщение клуба из Иллинойса, который собирал шар, содержит ссылки на отслеживание по адресу https://nibbb.org/links-to-locate-and-track/ — вам нужно прокрутить вниз, чтобы найти K9YO-15.

Для ознакомления, я Иэн KO6YQ. Я участвовал в первых радиобаллонных проектах Ham Radio, которые облетели земной шар начиная с 2016 года, запущенных из Сан Хосе, Калифорния. У меня были роли в них в качестве аналитика отслеживания и представителя в соцсетях. Я также организовал и возглавил команды по отслеживанию Ham Radio, которые вернули первый аматорский ракету Civilian Space eXploration Team (CSXT) в космос в 2004 году.

Объясняя расхождение с временными отчётами на Sondehub, KO6YQ отмечает:

Время закончилось для солнечной энергии, чтобы обеспечить телеметрию в среду, 15 февраля. Пока данных нет. Для тех, кто был сбит с толку, помните, что у Sondehub проблематичное представление данных, поэтому не используйте его для чего-либо, кроме отображения последнего известного местоположения. Надёжное место для проверки K9YO на WSPR — WSPR Spots: https://www.wsprnet.org/olddb?mode=html&band=all&limit=200&findcall=k9yo&findreporter=&sort=date

Часто задаваемые вопросы (FAQ):

Так как эта история стала вирусной и вышла в крупные СМИ, мы подумали, что ответим на несколько распространённых вопросов, которые встречаются в медиа и комментариях.

Кто запускает пико-шары и зачем?

Пико-шары обычно запускаются радиолюбителями, университетами, исследователями, школами или программами STEM для детей. Идея запустить недорогой шар, который можно отслеживать по всему миру, — это увлекательный проект для хобби и отличный STEM-опыт обучения для детей.

Вы можете отслеживать другие активно работающие пико-шары и более крупные радиошары по адресу https://amateur.sondehub.org/.

Вы также можете заинтересоваться в отслеживании обычных погодных шаров, которые запускаются метеорологическими агентствами по всему миру обычно два раза в день. Они рассчитаны на то, чтобы пролежать в воздухе всего несколько часов, прежде чем лопнуться. Их можно отслеживать на https://sondehub.org. Популярным увлечением радиолюбителей является погоня за этими погодными шарами и первым восстановлением упавшего сенсорного блока, называемого радиосондой (radiosonde).

Пико-шар по сути является детским праздничным шариком. Почему по всему миру не летают тысячи детских шариков?

Шары расширяются по мере подъёма в атмосферу, потому что давление становится ниже на больших высотах. Детский праздничный шар обычно полностью надувается на земле. Если неосторожный ребёнок отпустит шарик, он поднимется и лопнет через несколько часов, достигнув высоты около 5000 футов — 30 000 футов (1500 м — 9000 м) и выше, где внутреннее давление внутри шарика слишком велико для материала шара.

Пико-шары взвешиваются полезной нагрузкой и частично надуваются на земле. Цель — надуть шар таким образом, чтобы полезная нагрузка поднималась с поверхности, но хватало внутреннего пространства для расширения шара по мере подъёма, чтобы шар не лопнул. Взвешенный шар в конечном счете достигнет точки равновесия на определённой высоте, где он полностью надувается, но не сможет подняться выше из-за веса. Это называется нейтральной плавучести. Запускатор шара может использовать калькулятор (например, этот), чтобы определить нужное количество гелия в зависимости от размера шара и веса полезной нагрузки.

Майларовые шары используются потому, что атомы гелия просачиваются через стенки латексных/резиновых шаров, и они будут сплющиваться через несколько дней. У майларовых шаров утечка гораздо медленнее, и они могут оставаться надутыми месяцами.

Как пико-шар может облететь земной шар?

Как упоминалось в предыдущем вопросе, можно настроить высоту полёта шара, частично надувая шар на земле. Достигнув нужной высоты, ветры постепенно перетащат шар в глобальные струи ветра, которые оборачивают шар по всему земному шару со средней скоростью 80–140 миль/ч (129–225 км/ч).

Сайт, подобный Ventusky, можно использовать для просмотра текущих джет-стримов на высоте 40 000 футов (12 000 м), на которой KY9O-15 был нейтрально плавучим.

Законны ли пико-шары?

В США нормы, определяемые PART 101 — ПРИКРЕПЛЕННЫЕ ШАРЫ, ВОЗДУШНЫЕ ЗМЕИ, АМАТОРСКИЕ РАКЕТЫ И НЕУПРАВЛЯЕМЫЕ БЕЗПИЛОТНЫЕ ШАРЫ — применяются только к большим шарам. Малые полезные нагрузки шаров освобождены от этих правил. Аналогичные исключения существуют во многих странах.

В Калифорнии гелиевые шарики в целом запрещены, чтобы остановить загрязнение, вред дикой природе и защитить линии электропередач.

Передача телеметрии WSPR и APRS допускается согласно правилам любительской радиосвязи. Великобритания, Йемен и Северная Корея — страны, которые запрещают передачи с шаров, и соблюдение можно обеспечить через геозонирование передач в программном обеспечении.

Вся информация указывает на то, что клуб NIBBB и шар KY9O действовали абсолютно легально.

Какой именно был полезной нагрузка на пико-шаре KY9O-15?

Полезная нагрузка включала GPS-приемник, микроконтроллер Arduino, радиопередатчик и некоторые солнечные панели. Солнечные панели питали электронику при освещении, а GPS-приемник определял глобальные координаты шара. Микроконтроллер является «мозгом» полезной нагрузки: он считывает координаты GPS из GPS-приемника и командует передатчиком отправлять сигнал WSPR, рекламирующий идентификатор шара и его координаты.

Это все обычные доступные в продаже небольшие компоненты, которые поместились бы в ладони. Их суммарная стоимость была бы менее 100 долларов. Полезная нагрузка KY9O в сумме весила всего 16,4 г (0,58 унции).

У F-22 со всеми его радиосенсорами должен был быть обнаружен передатчик пико-шара. Почему этого не случилось?

Пико-шары обычно не имеют батарей, потому что они тяжёлые и со временем деградируют. Поэтому они используют тонкие бумажные солнечные панели. Так что цепи шара и передатчик активны только при ярком солнечном свете; в другое время они полностью молчат и выключены. Возможно, слабое солнце в Юконе на высокой широте было недостаточно мощным, чтобы запитать передатчик WSPR до более позднего времени суток.

Как могло 32-дюймовое маленькое перо быть обнаружено радаром? Как Sidewinder мог зацепить его?

Пико-шар был сделан из металлического майлера, который легко показывался на современном радаре. Вероятно, до инцидента с китайским шпи-шаром радарные операторы игнорировали или фильтровали медленно движущиеся мелкие объекты, такие как насекомые/птицы/шары, которые не представляли угрозы.

У Sidewinder есть фрагментированная боеголовка, поэтому взрыв рядом с шаром легко его уничтожит. Металлический майлер будет легко отражать инфракрасное излучение Солнца, и на фоне холодного неба инфракрасный тепловой сенсор ракеты Sidewinder сможет за ним следить.

Шар K9YO летал на высотах, используемых коммерческими авиалиниями. Есть ли риск для самолётов?

Вероятность того, что самолёт наткнется на пико-шар, крайне мала, и ещё менее вероятно, что шар попадёт в двигатель. Однако существует риск того, что шар может попасть в двигатель и вызвать проблемы. Но учитывая их лёгкий вес, маловероятно, что они приведут к серьёзным повреждениям, если вообще что-либо произойдёт.

Что такое WSPR и APRS?

WSPR (произносится как «шепот») расшифровывается как Weak Signal Propagation Reporter. Это тип протокола радиосигналов, используемый радиолюбителями. Благодаря своей конструкции WSPR может передаваться с очень малой мощностью (например, крошечная мощность от маленьких солнечных панелей) и всё равно приниматься наземными радиолюбительскими станциями по всему миру. Сигнал WSPR кодирует его идентификатор вызова и местоположение GPS передатчика. Радиолюбительские наземные станции будут загружать полученные данные WSPR на сайты типа wsprnet.org.

APRS или «Automatic Packet Reporting System» — это ещё один протокол, используемый радиолюбителями. Однако эти сигналы не распространяются глобально и могут приниматься только локально по прямой видимости. Преимущество состоит в том, что сигнал APRS может передаваться намного быстрее (при условии достаточной мощности).

Мы на 100% уверены, что объект был именно пико-шаром KY9O?

Нет, несмотря на косвенные данные, остаются сомнения. Шар уже был старым и, вероятно, близок к концу своего срока службы. Солнце в высоких широтах Юкона тоже слабее, что означает, что солнечные панели могли не получать достаточного света для питания электроники. Шар ранее исчезал на 30 дней, прежде чем снова появился. И передатчик показывал признаки дрейфа частоты.

Есть ли другие проекты радиолюбительских шаров, которые совершают кругосветку?

Да, есть небольшие автономные лодки или «дрейфующие буйки», которые путешествуют по морям благодаря течениям. Они также используют WSPR и APRS для сообщения своего местоположения. hitchBOT был роботом-наездником, который полагался на путешествующих незнакомцев, чтобы найти и взять его с собой вокруг мира. У него был GPS-приёмник и радиосистема 3G.

Источник:

Теги: APRS WSPR

Подбираете SDR под задачу?

Опишите, что и где хотите принимать, — подскажем подходящие модели и где их купить.

SDR HUB

Редакция SDR HUB — портала о программно-определяемом радио: новости, обзоры приёмников и практические руководства.

Похожие материалы

Весь блог