ISS-Schulfunkkontakt an der IGS-OHZ 2018

Der geplante Funkkontakt ist Höhepunkt der von der IGS durchgeführten Projektwoche „Astronomie und Raumfahrt“ und wird von einem tollen Rahmenprogramm begleitet:
Die SchülerInnen haben mit Unterstützung vom Bremer DLR-School_Lab Stationen für Astronautentraining und Experimente aufgebaut.
Dirk Stiefs vom DLR_School_Lab zeigt auf der Bühne eine Physikshow, gefolgt von einem schönen Science-Slam-Beitrag, in dem das Studententeam Forarex ihr Raketenprojekt vorstellt. Und mit Aviaspace sind auch die Bremer Raumfahrtunternehmen am Rahmenprogramm beteiligt.

Interessierte sind gerne eingeladen, sich das vor Ort anzuschauen. Auch die Funk- und Antennenanlagen, die zum Teil selbst gebaut und angepasst wurden, können besichtigt werden. Die Adresse der Schule ist Mensingstraße 56, 27711 Osterholz-Scharmbeck.
Leider ist zum Funkkontakt in der Turnhalle nur begrenzt Platz verfügbar und der Zugang eingeschränkt. Das Programm kann jedoch live in der benachbarten Mehrzweckhalle mitverfolgt werden.
Das Rahmenprogramm beginnt in der Mehrzweckhalle der Schule um 09:00 Uhr, das Vorprogramm zum Funkkontakt um 10:00 Uhr.
Der Livestream startet um 09:40 Uhr: https://funkfreun.de/stream/

Bericht vom "Osterholzer Kreisblatt" vom 24.08.

Die Amateurfunk-Organisation ARISS ermöglicht es Schulen, Funkkontakte mit Astronauten auf der Internationalen Raumstation durchzuführen. Dabei werden Schulen von ehrenamtlichen Funkamateuren unterstützt, die den Funkkontakt entweder direkt vor Ort oder über eine Telefonbrücke für sie herstellen. So wird jeder Schule die Möglichkeit geben, am ARISS-Programm teilzunehmen.

Dieses Jahr gibt es für Schulfunkkontakte eine besondere Konstellation:

• Im Juni fliegt Alexander Gerst ein zweites Mal zur ISS und übernimmt dort als erster deutscher Astronaut sogar vorrübergehend das Kommando.
  
• Zusätzlich findet in Bremen dieses Jahr der "International Astronautical Congress" statt. Im Rahmen des Raumfahrtjahres gibt es auch viele weitere Veranstaltungen in der Stadt.
  

Da wir durch die Nachwuchsarbeit im Hackerspace Bremen e.V. einen guten Draht zur "Integrierten Gesamtschule Osterholz-Scharmbeck" haben, beantragten wir Anfang 2017 gemeinsam mit der Schule einen ISS-Schulfunkkontakt.
Da viele andere Schulen und Initiativen diesen natürlich ebenfalls beantragten, haben wir jedoch nur mit geringen Chancen gerechnet, diesen auch bestätigt zu bekommen. Beinahe unerwartet erhielten wir die Bestätigung im letzten November:

Aufgrund der hohen Anzahl von Anträgen hat ARISS jeweils 2 Schulen zu einem Kontakt zusammengefasst. Wir haben unseren Kontakt gemeinsam mit dem "Gymnasium Soltau", die vom DARC-Ortsverband Walsrode(H02) unterstützt werden. Sowohl die Schule, wie auch das tolle Team durften wir bereits kennenlernen. Wir haben auch schon Aktivitäten wie z.B. gemeinsame Proben auch über Amateurfunksatelliten geplant.

Der ISS-Kontakt mit Alexander Gerst findet statt am Samstag, 01.09. um 10:36 lokaler Zeit (08:36 UTC).
Im schlimmsten Fall kann es passieren, dass der Termin kurzfristig abgesagt werden muss, was aber in der Regel selten passiert. Trotz zwei redundanten Funkanlangen, Telefonbrücke zwischen den Schulen und Netz mit doppeltem Boden kann es auch passieren, dass der Funkkontakt auch aus anderen Gründen nicht zustande kommt. Es gibt im Amateurfunk nie eine Garantie für einen erfolgreichen Kontakt, sonst wäre es auch langweilig ;)

Zum ISS-Schulfunkkontakt wird es an der Schule auch ein Rahmenprogramm gemeinsam mit dem Bremer DLR_SchoolLab und dem ZARM geben. Dabei wollen wir bei den Schülerinnen und Schülern technisch-wissenschaftliches Interesse wecken und auch über die Forschung im Allgemeinen aber natürlich auch auf der ISS berichten.

Die Schülerinnen und Schüler haben Fragen vorbereitet, die sie Alexander Gerst stellen möchten. Die Auswahl der Fragen war nicht leicht, da man nur 9 Minuten Zeit hat, diese zu stellen. In dieser Zeit zieht die ISS über unsere Köpfe hinweg. Man muss die Fragen also gut auswählen. Vor allem bei Schulfunkkontakten gemeinsam mit anderen Schulen wird der Ablauf auch zusammen geprobt.

Beim Funkkontakt selbst handelt es sich um einen Sprechfunkkontakt. Eine Bildübertragung findet nicht statt. Grundsätzlich gibt es zwar seitens ARISS auch diese Möglichkeit, aber das ist technisch sehr aufwendig und erhöht das Ausfallrisiko.
Für den Funkkontakt benötigen wir Funkgeräte, die wir genau abstimmen können. Da die ISS mit einer hohen Geschwindigkeit unterwegs ist, verändert sich die Frequenz kontinuierlich durch den Doppler-Effekt. Außerdem verwenden wir Yagi-Richtantennen, die wir immer Richtung ISS nachführen müssen. Die Antennennachführung übernehmen rechnergesteuerte Antennenrotoren.

Für den ISS-Kontakt haben wir zwei voneinander getrennte Anlagen. Die Funkgeräte selbst sind identisch, deren Antennen und Tonverbindungen jedoch nicht:

• Die primäre Funkanlage ist mit einem Mischpult und einem umfangreichen Audiosetup verbunden. Darüber wird nicht nur die Turnhalle der Schule beschallt, sondern auch die Telefonverbindung zum Gymnasium Soltau hergestellt. Über diese Telefonverbindung können sich die Schulen gegenseitig hören und ggf. sogar einen Funkkontakt über die andere Schule führen.
  
• Die sekundäre Anlage ist eher auf Ausfallsicherheit ausgelegt. So ist diese nicht mit dem Audiosetup verbunden und kann direkt mit einem Handmikrofon betrieben werden. Die Antennenanlage besteht auch hier aus einer Richtantenne und einem Rotor, jedoch ist die Richtwirkung der Antenne nicht ganz so groß, um einen größeren Sendewinkel beizubehalten. Bei Bedarf kann auch auf einen Rundumstrahler umgestellt werden.

Durch die Telefonverbindung zwischen den Schulen und mit jeweils zwei Funkstation erhalten wir eine sehr hohe Ausfallsicherheit.

Wie das auf der ISS-Seite aussieht, erklärt Tim Peake in diesem YouTube-Video: https://www.youtube.com/watch?v=Z-yHD9lVbH8

Die Fragen beider Schulen und die Schulbeschreibungen wurden miteinander abgeglichen und an ARISS übermittelt. Seitens ARISS werden die Funkkontakte mit der IGS-OHZ und dem Gymnasium Soltau als ein gemeinsamer Kontakt organisiert. Da aber beide Schulteams gut vernetzt sind, hätten wir das vermutlich ohnehin selbst so organisiert.

Am 15.05. gab es an der „IGS Osterholz-Scharmbeck“ bereits einen Infoabend, bei dem wir ca. 100 Interessierten in Vorträgen Amateurfunk, ARISS und die Planungen vorgestellt haben. Den Vortrag zu ARISS hielt Oliver Amend DG6BCE, Vorsitzender von ARISS-Europe.
Die Vorträge vom Infoabend sind hier zu finden.
An der Schule haben wir gemeinsam mit den Schülerinnen und Schülern beider Schule einen Funktest durchgeführt - über Satelliten und über Amateurfunkrelais. Dabei haben sich noch einige Verbesserungen ergeben, die wir am Flugplatz „Große Höhe“ in Delmenhorst getestet haben.
Die Primäre Funkstation ist etwas umfangreicher und besteht aus vielen Einzelteilen. Neben den Funkgeräten und Antennen gehören dazu auch Rotorsteuerung, Sequencer und Polarisationsschalter samt Steuerungskonsolte für alle Komponenten. Die meisten dieser Teile wurden selbst gebaut oder angepasst. Das schließt auch die Verbindung zur Audio- und Telefonanlage mit ein.
Die Backup-Anlage ist etwas kompakter, wobei wir auch hier eine Richtantenne mit Rotorsteuerung und Polarisationsschalter verwenden. Alle anderen Teile sind jedoch im Funkgerät integriert. Diese Anlage wurde mit Absicht sehr übersichtlich gehalten.
Alle Anlagen sind nun fertig, ausgiebig getestet und warten in der Schule bereits auf den Funktermin zum finalen Aufbau an und in der Turnhalle.

Was ist …:
Die Rotorsteuerung steuert die Motoren, die die Antennen Richtung ISS richten. Diese wird am Rechner angebunden und erhält darüber die Positionsdaten der ISS oder von anderen Amateurfunksatelliten.
Ein Sequencer steuert die verschiedenen Geräte einer Funkanlage beim Umschalten zwischen Senden und Empfangen in der richtigen Reihenfolge. Damit soll verhindert werden, dass die Leistungsendstufe beim Umschalten auf „Senden“ den Empfangsverstärker zerstört. Der Sequencer der Sekundäranlage ist z.B. im Transceiver integriert.
Den Polarisationsschalter benötigen wir, da wir nicht wissen, in welche Richtung die Funksignale polarisiert sind. Die ISS sendet selbst nur vertikal, jedoch kommt es beim Eintritt in die Ionosphäre zu einer zirkularen Drehung der elektromagnetischen Wellen. Da diese in unterschiedlicher Richtung und Stärke ausfallen kann, benötigen wir Möglichkeit, die Polarisationsrichtung der Antenne über Umwegleitungen umzuschalten.

Beim Kontakt vor Ort:

• Ralph DC8RW: Veranstaltungstechnik, Planung, Anbindung, Mischpult
• Helmut DD5HF und Auszubildende des „EWE-EnergieCampus“ http://www.litfass-wir-ueber-uns.de/ :
  Primärantenne, -Rotor, Sequencer, Polarisationsschalter
• Mathias DJ9MD: Primäre Funkstation, Telebridge, Audioanbindung Funkgerät
• Walter DB2BG: Sekundärantenne, -Rotor
• Jens DG7BBP: Sekundäre Funkstation
• Oliver DG1OB: Funkregie
• Frank DL1FSH: Streaming, Ansprechpartner für Gäste
• Arne DL4LNX: Aufbau Primärantenne, Ansprechpartner für Gäste
• Manfred DH2ML: Aufbau Primärantenne, Interviews, Ansprechpartner für Gäste
• Hugo DG3MAS: Aufbau Primärantenne
• Walter DL1WL: Kamera für Interviews und Dokumentation
• Wilfried DK6BM: Aufbau Primärantenne, Öffentlichkeitsarbeit, Ansprechpartner für Gäste
• Daniel DL2AB: Vorbereitung und Organisation, Kontakt zu ARISS, Begleitung der SchülerInnen Kontakt: DL2AB at darc. de

An der umfangreichen Vorbereitung, vor allem beim ersten Termin sowie beim Aufbau waren und sind beteiligt:

• André DL1AFZ vom „Fuge IT-Service“ http://www.fuge-it-service.de/: Veranstaltungstechnik für 1. Kontakttermin
• Christian DL5LQ: Aufbau Audiosetup und Stromverteilung vor Ort
• Daniel Stingl: Videoequipment
• Domenico DO9ME: Vorbereitung, Aufbau
• Liz DL4LIZ: Funkfreun.de-Shirts
• Matthias DH6MP: Funkfreun.de-Shirts
• Marco DB6ML: Planung der Telebridge und Beleuchtung
• …und viele weitere Unterstützer aus unserem Umfeld für Hardwarespenden und Hilfen bei kleinen und großen Baustellen

Vielen Dank für Eure tolle Unterstützung, obwohl Ihr selbst beim Funkkontakt leider nicht dabei sein könnt!

Blog von Alexander Gerst
DLR-Seite zur Gerst-Mission "Horizons" inkl. Beschreibung von verschiedenen Forschungsprojekten
Wo ist die ISS? inkl. Livestream
Informatives zur ISS vom "Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)"
YouTube-Kanal zur "Horizons"-Mission vom DLR

Die ISS kann man auch hören, wenn sie sich über uns befindet:
Dazu reicht auch ein Handfunkgerät, ein FM-Scanner oder auch ein RTLSDR-kompatibler DVB-T-Stick. Die Modulation ist in FM.
Empfangen kann man die ISS manchmal auch mit dem WebSDR auf der Hochschule Bremen (je nach Überflug unterschiedlich gut.)
Als Empfangsantenne eignet sich jede 2m-Band-Antenne. Aus zwei Drähten mit je 48cm Länge lässt sich eine Antenne auch leicht selbst bauen. Per Google findet man viele Selbstbau-Anleitungen.

Wichtig ist, dass man die Antenne möglichst senkrecht zur ISS hält (nicht senkrecht zum Boden). Beim Ausrichten helfen verschiedene Smartphone-Apps, z.B. „ISS-Detector“ oder „Heavens Above“ für Android.
Überflüge kann man auch auf der Webseite „Heavens Above“ finden: Überflüge über Bremen (Bei „Passes to include:“ auf „all“ klicken.)

Die FM-Frequenzen der ISS sind:
- 145.800 MHz für Sprache (z.B. auch unseren Schulfunkkontakt) und manchmal auch analoge Bilder (SlowScanTV).
- 145.825 MHz für Datenfunk (APRS-Pakete)
Wegen des Doppler-Effekts verschiebt sich die Frequenz kontinuierlich. Hieran kann man gut erkennen, wie schnell die ISS über uns vorbeizieht.
Übersicht über weitere Frequenzen u.ä.: http://www.qslonline.de/hk/eigen/iss.htm