AMSAT-HB ist Kollektivmitglied der USKA

E6.4 SSTV und Bilder aus dem All

Niveau: K2 Anwenden
Zeitbedarf: ca. 25 Minuten

Einstiegsfrage:
Du hörst ein gleichmässiges Pfeifen mit festem Rhythmus. Es dauert ohne Pause ein bis zwei Minuten. Was sendet der Satellit da?

SSTV: Bilder als Töne

SSTV (Slow Scan Television) überträgt ein Bild Zeile für Zeile als Tonfolge. Ein FM-Sender strahlt diese Töne ab.

Jede Zeile beginnt mit einem kurzen Synchronimpuls bei 1200 Hz. Danach steht die Tonhöhe für die Helligkeit: 1500 Hz ist schwarz, 2300 Hz ist weiss.

Den Rhythmus, den du hörst, erzeugen die Synchronimpulse. Die Software zum Dekodieren (zum Beispiel MMSSTV unter Windows oder QSSTV unter Linux) setzt daraus das Bild zusammen. [PRÜFEN: Software-Empfehlung und Bezugsquellen aktuell halten.]

Im HF-Wasserfall siehst du ein FM-Signal, das während des ganzen Bildes ohne Pause anliegt. Im NF-Wasserfall nach der Demodulation siehst du die Töne zwischen 1500 und 2300 Hz.

SSTV-Signal im NF-Wasserfall Tonhöhe über der Zeit nach der FM-Demodulation: kurze Synchronimpulse bei 1200 Hertz am Anfang jeder Bildzeile, dazwischen der Bildinhalt als Ton, der sich zwischen 1500 Hertz für Schwarz und 2300 Hertz für Weiss bewegt. 1200 1500 1900 2300 Synchronimpuls je Zeile Weiss Schwarz Tonhöhe (Hz) Zeit (eine Bildzeile nach der anderen)

Eigene Prinzipskizze. Jede Bildzeile beginnt mit einem Synchronimpuls bei 1200 Hz. Danach steht die Tonhöhe für die Helligkeit: 1500 Hz schwarz, 2300 Hz weiss.

SSTV auf der ISS und auf CubeSats

Die ISS sendet bei Sonderaktionen von ARISS SSTV-Bilder auf 2 m in FM. Hauptfrequenz ist 145.800. Inzwischen wird das Signal aber auch auf 70cm auf 437.550 MHz ausgestrahlt

Auch CubeSats senden SSTV, oft Bilder einer Bordkamera. 


Beispiel: SONATE-2

SONATE-2 ist ein nanosatellitärer Technologie-Erprobungsträger (3U CubeSat), der von der Professur für Raumfahrttechnik der Universität Würzburg entwickelt wurde. Ein Ziel der Mission ist das Erproben von KI-basierten On-Board-Datenverarbeitungen und autonomen Bildanalysen für die Erdbeobachtung sowie der Einsatz von Amateurfunkdienst-Nutzlasten.

  • Betreiber / Herkunft: Universität Würzburg (Deutschland)

  • Start: 4. März 2024 (mit einer Falcon 9 Transporter-10 Mission)

  • Bordkameras & Nutzlast: Ausgestattet mit mehreren Optiken zur Erdbeobachtung (darunter konventionelle sowie KI-gestützte Auswertung von Bilddaten an Bord).

  • Betriebsarten: Sendet unter anderem SSTV (Slow Scan Television), konventionelle Telemetrie sowie Sprachausgaben/Bordnachrichten.

  • Frequenzen / Downlink (Amateurfunkdienst):

    • 145,880 MHz (VHF-Downlink für SSTV / Sprache / CW)

    • 437,025 MHz (UHF-Downlink)

  • SSTV-Betrieb: Die empfangenen SSTV-Bilder zeigen Aufnahmen der Erdoberfläche, die direkt von den Kameras an Bord aufgenommen und als frequenzmodulierte Audio-Signale zur Erde übertragen werden.

Vom Bild zur Messung

Bild empfangen

DK3WN empfing am 11. Oktober 2012 um 20:32 UTC ein SSTV-Bild von We Wish. Es zeigt ein Bild der IR-Kamera: Die Helligkeit steht für die Temperatur.

Negativ

Das Originalbild wirkt flau, weil die Temperaturunterschiede klein sind. Im Negativ sind hell und dunkel vertauscht. Laut Folie ist darin sogar der Gradient-Boom zu erkennen.

Synthetisches Infrarotbild mit schwach sichtbarem Boom Ein selbst erzeugtes Beispielbild aus 24 mal 16 Bildpunkten. Ein dünner, etwas kühlerer Streifen läuft schräg durch das Bild und ist im Original kaum zu sehen.

Darstellung: Original. Der kühlere Streifen ist kaum zu erkennen.

Selbst erzeugtes Beispielbild (keine echten Daten von We Wish). Es zeigt nur das Prinzip.

Umrechnung und Kalibrierung

Für eine Auswertung wandelst du die Farbwerte in Zahlen um. Mit einer Kalibrierung, also einer Zuordnung «Farbwert → Temperatur», wird daraus eine Temperaturkarte. 

Neben dem Bild sendete We Wish Telemetrie als CW-String, zum Beispiel «nkifda». Mit der Tabelle des Teams ergeben sich daraus Spannungen, Temperaturen und Statusmeldungen.

Ein Diagramm auf der Folie zeigt das Magnetfeld in Z-Richtung über viele Messungen: Es schwankt regelmässig etwa zwischen −40 000 nT und +40 000 nT. Solche Verläufe zeigen, wie sich der Satellit im Erdmagnetfeld bewegt.

Telemetrie von We Wish aus dem CW-String «nkifda»

Grösse Wert
Batterie 1, Spannung 3,0 V bis 3,5 V
Batterie 2, Spannung 3,0 V bis 3,5 V
Batterietemperatur 8 °C
Temperatur CPU-Platine 4 °C
Magnetfeld Z-Achse 25 346 nT
Status IR-Kamera aus, Heizung aus, Empfänger ein, Magnetorquer (MTQ) aus
Solarzellen +Y PDL nicht aktiv, −Z nicht aktiv, −Y nicht aktiv, +Y nicht aktiv

Die Umrechnung des CW-Strings in diese Werte erfolgt mit der Tabelle des Satellitenteams.

Kontrollfrage: Das SSTV-Bild einer IR-Kamera wirkt flau, fast einfarbig. Warum lohnt es sich, ein Negativ zu erzeugen und den Kontrast zu strecken? Und warum reicht das allein nicht, um Temperaturen anzugeben?

Lösung anzeigen

Die Temperaturunterschiede sind klein, die Grauwerte liegen deshalb nah beieinander. Das Negativ vertauscht hell und dunkel; das Kontraststrecken verteilt die wenigen Grauwerte auf den ganzen Bereich. So werden Strukturen wie der Gradient-Boom sichtbar.

Für Temperaturen braucht es eine Kalibrierung: Erst die Zuordnung «Grauwert → Temperatur», zum Beispiel aus Angaben des Teams oder aus bekannten Referenzpunkten, macht aus dem Bild Messwerte. Das Kontraststrecken verändert diese Zuordnung; du rechnest deshalb immer mit den Originalwerten.

Merksatz:
SSTV überträgt Bilder als Töne: 1200 Hz zur Synchronisation, 1500 bis 2300 Hz für die Helligkeit. Im Wasserfall erscheint ein FM-Signal ohne Pause. Negativ und Kontraststrecken machen Details sichtbar; Messwerte gibt es erst mit Kalibrierung.

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