JS1YMG: Decodificación de las señales de telemetría de la primera estación de radioaficionado basada en la Luna

JQ1ZVI (JAXA Ham Radio Club, JHRC) obtuvo recientemente una licencia de estación de radio de Japón para el vehículo lunar LEV-1, designado JS1YMG, marcando un momento histórico como la primera estación de radioaficionado en la Luna. Este logro histórico se produce tras la misión lunar SLIM de Japón, en la que se desplegaron dos vehículos de excursión lunar, LEV-1 y LEV-2.

LEV-1, diseñado para movilidad de salto, presenta capacidades de comunicación directa a la Tierra a través de antenas de banda UHF de los proyectos MINERVA y OMOTENASHI. Equipado con dos cámaras de luz visible de gran angular, LEV-1 realiza exploración lunar mientras transporta cargas científicas esenciales, incluido un termómetro, un monitor de radiación y un inclinómetro, lo que proporciona información valiosa sobre las condiciones y el terreno lunares. Recibe activamente datos de su compañero rover LEV-2, y esta información se transmite a la Tierra utilizando su antena de polarización circular UHF de 1 vatio, empleando código Morse en una frecuencia coordinada por IARU de 437,410 MHz.

La misión SLIM de JAXA llevó las sondas LEV-1 y LEV-2 a la superficie lunar. [Crédito: Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón]

Los esfuerzos de decodificación de Daniel Estévez, EA4GPZ y otros han arrojado luz sobre los datos de telemetría transmitidos por LEV-1. Utilizando capturas del radiotelescopio de 25 metros en Dwingeloo en los Países Bajos, Estévez identificó el formato de telemetría como PCM/PSK/PM con una velocidad de símbolo de 64 baudios y una subportadora de 2048 kHz. La portadora residual se modula en amplitud con código Morse, introduciendo un elemento inusual a la señal. A pesar de los desafíos que plantea la manipulación por desplazamiento de amplitud en la señal, un bucle de bloqueo de fase (PLL) ha demostrado ser eficaz para rastrear la fase de la portadora residual.
El viaje de decodificación de Estévez implicó desentrañar la codificación CCSDS, tarea que planteó desafíos iniciales. Si bien la hoja de coordinación de la IARU insinuaba velocidades de bits y detalles de codificación, las características únicas de la señal requirieron una investigación exhaustiva. El decodificador BCJR, una herramienta utilizada con éxito en esfuerzos de decodificación anteriores, validó la presencia de codificación convolucional. El resultado proporcionó índices de probabilidad logarítmica, lo que ofrece confianza en la exactitud del código convolucional. Investigaciones adicionales llevaron a la identificación de la palabra de sincronización 0xFAF320, un elemento crucial para comprender la estructura de las tramas transmitidas.

GUI del demodulador GNU Radio LEV-1 que muestra la amplitud de la portadora residual de LEV-1 [Crédito: Daniel Estevez, EA4GPZ]
Un aspecto intrigante de los datos decodificados es el código Morse que modula la amplitud de la portadora residual. A pesar de la confusión inicial causada por una representación de amplitud invertida, el análisis posterior reveló secuencias de código Morse reconocibles. El significado detrás de estas transmisiones en código Morse sigue siendo un misterio, lo que invita a la colaboración de la comunidad de radioaficionados en general y del equipo LEV-1. A medida que continúan los esfuerzos de decodificación, el contenido de los datos de telemetría sigue siendo desconocido, lo que enfatiza la necesidad de más documentación por parte del equipo LEV-1. La utilización del servicio de satélites de aficionados por parte de la nave espacial y la finalización del proceso de coordinación de la IARU sugieren que la documentación técnica puede estar disponible públicamente en el futuro.
Se pueden encontrar más detalles sobre los esfuerzos en curso para decodificar las transmisiones de radioaficionados de LEV-1 en el sitio web de Daniel Estévez en https://destevez.net/2024/01/trying-to-decode-lev-1/.

Este logro de establecer la primera estación de radioaficionados en la Luna abre nuevas posibilidades para las comunicaciones lunares y los entusiastas de los radioaficionados en todo el mundo. Los esfuerzos de colaboración de los radioaficionados contribuyen significativamente a allanar el camino para futuros avances en las tecnologías de comunicación espacial.

[ANS agradece a Daniel Estévez, EA4GPZ y La-Tecnologia por la información anterior]