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CubeSats radioamateurs : Le guide de l'exploration spatiale depuis son jardin
Imaginez pouvoir établir un contact radio avec un autre continent en utilisant un émetteur qui tient dans la poche, le tout grâce à un petit cube métallique filant à 28 000 km/h au-dessus de vos têtes. C'est la promesse des CubeSats radioamateurs : des satellites éducatifs et communautaires qui démocratisent l'accès à l'espace.
Parmi les plus connus figurent FO‑29, AO‑7, AO‑91, AO‑92, SO‑50 ainsi que la série chinoise XW‑2 (CAS‑3). Chacun a son histoire et ses caractéristiques propres. Nous verrons l’histoire et les paramètres de ces satellites, puis comment les utiliser aussi bien avec une station débutante qu’avec du matériel avancé. Nous aborderons enfin le matériel et les logiciels nécessaires, les procédures d’utilisation, quelques performances remarquables et les communautés où trouver de l’aide.
1. Introduction : L'espace à portée de main
Les CubeSats radioamateurs sont de petits satellites en orbite basse qui embarquent des transpondeurs permettant aux radioamateurs du monde entier de communiquer sur de longues distances. Loin des infrastructures lourdes, ils agissent comme des miroirs hertziens accessibles à tous.
Parmi les légendes encore actives :
- FO‑29 (Fuji-OSCAR 29) : satellite japonais lancé en 1996.
- AO‑7 : date de 1974 et reste le plus ancien encore en service.
- AO‑91 et AO‑92 : CubeSats modernes américains des années 2017–2018.
- SO‑50 : satellite saoudien lancé en 2002.
- XW‑2A…F : constellation chinoise déployée en 2015.
2. Histoire et caractéristiques des CubeSats sélectionnés
Chaque satellite a sa personnalité, ses caprices et son histoire technique. Voici une analyse détaillée pour préparer vos contacts.
FO-29 (Fuji-OSCAR 29) : Le métronome japonais
FO‑29, aussi nommé JAS-2, est un satellite de communication amateur japonais lancé le 17 août 1996 depuis le centre spatial de Tanegashima au Japon (arrl.org). Il embarque un transpondeur linéaire VHF→UHF permettant des liaisons en SSB et CW d'une grande fiabilité (rf-market.fr).
Ce satellite de 50 kg environ orbite à ~1300 km d’altitude. Toujours opérationnel en 2025 (lorsque ses batteries sont éclairées par le soleil), il est réputé pour la qualité de son transpondeur.
- Balise CW : 435,795 MHz (100 mW)
- Transpondeur SSB/CW : Délivre environ 1 W (sat.fg8oj.com)
Record de distance:
Un contact record de 7 686 km a été établi via FO‑29 entre la France et le Canada en 2023 (amsat.org), prouvant que la technique l'emporte sur la puissance.
AO-7 (AMSAT-OSCAR 7) : Le phénix
AO‑7 est un satellite de la série OSCAR construit par l’AMSAT et lancé en 1974 (rf-market.fr). Conçu pour une durée de vie de 7 ans, il a dépassé toutes les attentes en "revenant à la vie" en 2002 après une longue hibernation due à une panne de batteries (les circuits se sont ouverts en court-circuit, permettant une alimentation directe par les panneaux solaires).
Il offre deux modes de communication analogiques :
- Mode B : Transpondeur linéaire VHF→UHF (celui le plus utilisé).
- Mode A : Transpondeur HF→VHF, permettant des liaisons en SSB/CW sur ces bandes (rf-market.fr).
Grâce à son orbite haute et stable, AO‑7 permet des contacts sur des distances remarquables, détenant un record d’environ 8 204 km entre opérateurs en Amérique du Nord et en Europe (amsat.org).
AO-91 (RadFxSat / Fox-1B)
AO‑91 est un CubeSat 1U de la série Fox construit par AMSAT-NA, lancé le 18 novembre 2017 par une fusée Delta II (amsat-uk.org). Il combine une mission scientifique (expérience RadFxSat) et un répéteur radioamateur FM « bent-pipe » V/U simple.
- Uplink : 435,250 MHz (FM avec CTCSS 67,0 Hz)
- Downlink : 145,960 MHz (FM)
Bien que sa batterie montre des signes de faiblesse (actif uniquement en éclairage solaire), il couvre typiquement la majeure partie d’un continent. Un record de 6 215 km a été atteint entre les USA et le Royaume-Uni (amsat.org).
AO-92 (Fox-1D)
Lancé le 12 janvier 2018 par une fusée indienne PSLV, AO‑92 est un autre CubeSat 1U de la série Fox. Il embarque un transpondeur FM V/U (Uplink 435,350 MHz / Downlink 145,880 MHz) ainsi qu'une caméra VGA expérimentale (Virginia Tech Cam) et un capteur de radiation HERCI.
État actuel
AO‑92 a été activement utilisé jusqu’à début 2024, date à laquelle il a cessé d’émettre (probablement rentrée atmosphérique ou défaillance majeure).
SO-50 (Saudi-OSCAR 50) : Le vétéran accessible
SO‑50 (Saudisat 1C) est un microsatellite saoudien lancé le 20 décembre 2002 depuis Baïkonour (space.skyrocket.de). D’environ 25 cm de côté, il est équipé d’un répéteur FM V/U très populaire :
- Uplink : 145,850 MHz FM
- Downlink : 436,795 MHz FM
Procédure d'activation impérative
Pour l’activer, il faut d’abord envoyer une tonalité CTCSS de 74,4 Hz pendant 2 secondes (ce qui arme le transpondeur pour 10 minutes). Ensuite, les échanges se font avec une tonalité standard de 67 Hz. Cette procédure évite que le répéteur ne reste ouvert en permanence.
Un record de distance de 5 645 km a été établi via SO‑50 entre le Maine (USA) et la France (amsat.org).
XW-2 (série CAS-3)
La série XW‑2 (XW-2A à XW-2F) regroupe six CubeSats chinois de 10–20 kg lancés le 19 septembre 2015, conçus par CAMSAT. Ils embarquent chacun un transpondeur linéaire VHF→UHF en SSB/CW (typiquement 20 kHz de bande passante) et une balise télémétrique.
- XW‑2A et 2B : Couverture étendue (Asie, Europe, Afrique). XW-2A est surnommé « Hi-Fi Sat » pour sa qualité audio.
- XW‑2C/D : Couverture centrée Asie/Océanie.
- XW‑2E/F : Couverture Asie de l’Est.
3. Utilisation en mode Débutant : satellites FM (AO‑91, AO‑92, SO‑50)
Les satellites FM fonctionnent comme des « relais volants » : on émet en VHF et on reçoit en UHF (ou vice‑versa), en modulation FM standard. C'est la porte d'entrée idéale car la technique est similaire à l'utilisation d'un répéteur terrestre.
Équipement minimal requis
Vous n'avez pas besoin d'une station lourde. La configuration "portable" est la plus ludique :
- La radio : Un émetteur-récepteur bi-bande VHF/UHF portable (talkie-walkie) de 5 W suffit généralement (rf-market.fr). Le Baofeng UV‑5R est un classique, mais tout talkie dual-band capable de gérer le split (émission sur une bande, réception sur l'autre) convient. Une radio full-duplex est un plus pour s'entendre.
- L'antenne : L'élément critique. Oubliez l'antenne "boudin". Il faut une antenne directive portative type Yagi.
- Exemple : Antenne Arrow II 146/437 MHz ou antenne home-made (Yagi 3 éléments VHF / 5 éléments UHF) (rf-market.fr).
- Le guide : Une application de suivi (tracking) comme ISS Detector, AmsatDroid ou Satellite Tracker pour connaître les horaires de passage, l'azimut et l'élévation.
Préparation et Chasse au satellite
Le passage ne dure que 10 à 15 minutes. Voici la méthodologie pour réussir :
1. Planification et fréquences
Vérifiez le passage sur votre app ou N2YO. Réglez vos fréquences à l'avance :
- Uplink (Emission) : Avec la bonne CTCSS (67,0 Hz pour AO‑91 ; 74,4 Hz d'activation pour SO‑50).
- Downlink (Réception) : Fréquence nominale du satellite.
2. Gestion de l'Effet Doppler
Le satellite bouge vite (28 000 km/h), ce qui décale la fréquence.
En pratique (UHF) : Si le downlink est en UHF (ex: AO-91 à 145.960 MHz est en VHF donc peu d'effet, mais SO-50 à 436.795 MHz subit fort le Doppler).
Pour un downlink UHF, commencez l'écoute 5 à 10 kHz plus haut (AOS), et descendez progressivement vers la fréquence nominale (TCA) puis 5 à 10 kHz plus bas (LOS).
3. Le Pointage
Tenez l'antenne à bout de bras et pointez-la vers le satellite. Ajustez la polarisation (rotation du poignet) pour maximiser le signal. Si vous entendez des voix claires, vous êtes bon.
4. Procédure d’appel (QSO)
Ne transmettez que si vous entendez le satellite fort et clair.
- Identifiez-vous : « F4JXX, locator JN18 ».
- Soyez bref : En FM, c'est un canal unique pour tout un continent. Échangez indicatif et locator, puis laissez la place.
- Exemple : "F4JXX, 59, JN18, 73!"
Matériel facultatif utile
- Préamplificateur faible bruit (LNA) : Un préampli large bande (50–4000 MHz, gain 18 dB) branché à l'antenne améliore la réception des signaux faibles à l'horizon (rf-market.fr). Attention à ne pas émettre dedans !
- Antennes omnidirectionnelles : Type QFH (Quadrifilaire Hélicoïdale) ou Eggbeater à polarisation circulaire. Elles captent tout le ciel sans avoir à pointer, idéal pour une station fixe de surveillance ou la réception météo NOAA.
4. Utilisation en mode Expert : satellites linéaires SSB/CW (FO‑29, AO‑7, XW‑2…)
Les satellites à transpondeur linéaire offrent une large bande passante (20 à 100 kHz) où plusieurs conversations peuvent avoir lieu simultanément en SSB ou CW. C'est le domaine du "DX" spatial.
Équipement radio avancé
La complexité augmente car il faut gérer le Doppler sur les deux fréquences (montante et descendante) de manière précise.
- Transceiver : Idéalement un poste satellite dédié (IC-9700, FT-736R) ou deux radios "all-mode" (ex: deux FT-817, ou un FT-817 + SDR).
- Full-Duplex : Indispensable. Vous devez entendre votre propre voix redescendre du satellite pour ajuster votre fréquence et votre polarisation en temps réel.
- Pilotage Doppler (CAT) : Logiciels comme SatPC32, Ham Radio Deluxe (Sat Track) ou Gpredict (gratuit). Ils pilotent les VFO de la radio pour compenser le décalage Doppler automatiquement.
Antennes et station de suivi
Pour les signaux faibles (SSB/CW) :
- Fixe : Yagis à fort gain (9 éléments VHF / 19 éléments UHF) montées sur un rotor azimut/élévation piloté par ordinateur (projets type SatNOGS ou PSTrotator).
- Préamplis de mât : Quasi indispensables sur 432 MHz pour compenser les pertes du câble coaxial.
Technique du "Split" et Bonnes Pratiques
Les transpondeurs sont souvent inverseurs : si vous montez en fréquence en entrée (VHF LSB), vous descendez en sortie (UHF USB).
Exemple FO-29
Uplink : 145,900 à 146,000 MHz LSB
Downlink : 435,800 à 435,900 MHz USB
Si l’on émet à 145,920 MHz, on reçoit vers 435,880 MHz (inversé). Les logiciels gèrent ce calcul.
Règle d'or de puissance
Sur un transpondeur linéaire, la puissance est partagée. Votre signal retour ne doit jamais être plus fort que la balise du satellite. Sinon, vous activez le limiteur automatique (AGC) du satellite et réduisez la sensibilité pour tous les autres utilisateurs.
5. Communautés, ressources d’aide et collaborations
L'activité satellite est un monde d'entraide. Voici les ressources clés pour progresser :
Organisations AMSAT
- AMSAT-NA (amsat.org) : La référence mondiale. Publie le statut des satellites en temps réel.
- AMSAT-Francophone (AMSAT-F) (site.amsat-f.org) : Le pilier francophone. Organise des colloques et maintient un forum technique très actif (forum.amsat-f.org).
- AMSAT-UK / DL / EA : Les branches britanniques, allemandes et espagnoles, très actives.
Outils collaboratifs et Bases de données
- SatNOGS (Satnogs.org) : Réseau mondial de stations de réception open-source. Permet de vérifier si un satellite est vivant grâce aux observations de la communauté.
- Prédictions : Heavens-Above, N2YO, Celestrak pour les éléments orbitaux (TLE) à jour.
- Logiciels : Orbitron, WXTrack pour la visualisation des passes.
Projets éducatifs et Challenges
Au-delà du simple contact, la communauté s'engage dans :
- La réception de télémesures (logiciels FoxTelem, décodeurs Jason).
- Les expéditions DX satellites (activer un locator rare type île isolée).
- L'écoute des projets universitaires et ballons sondes.
Guide pratique pour communiquer via les CubeSats radioamateurs
Tableau récapitulatif des CubeSats FM UHF actifs
| Nom | Fréquence Downlink (MHz) | Mode | Indicatif | Orbites | Dernier Rapport | Remarques |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SO-50 | 436.795 | FM | SO-50 | LEO | Déc. 2025 | Activation 74.4 Hz CTCSS, relais FM fiable |
| AO-91 | 145.960 | FM | AO-91 | LEO | Nov. 2025 | CTCSS 67.0 Hz, actif en éclairage solaire |
| IO-86 (LAPAN-A2) | 435.880 | FM | YB0ISS | LEO | Oct. 2025 | FM voice et APRS, répéteur activé selon horaire |
| TEVEL-1 à 8 | 435.400–435.760 | FM | 4X4 | LEO | 2025 | Activés par période, en rotation |
| SO-114 | 436.500 | FM | — | LEO | Déc. 2025 | Récent lancement ISS, relais FM opérationnel |
| SO-115 | 436.500 | FM | — | LEO | Déc. 2025 | Jumeau de SO-114, relais FM en test |
| ISS Crossband FM | 437.800 | FM | NA1SS | LEO | Déc. 2025 | Activé par période, fréquence secondaire 145.990 Uplink |
6. Conclusion
Les CubeSats radioamateurs offrent un terrain d’expérimentation fabuleux à la croisée de la radio et de l’aérospatial. Que vous soyez un débutant équipé d’un simple talkie ou un opérateur chevronné avec une station high-tech, le défi est constant : établir un contact international avec 5 W, battre un record de distance, ou décoder la télémétrie d’un nouveau satellite.
Grâce aux ressources en ligne et à la communauté d’entraide, vous ne serez jamais seul face à un problème technique. Bonne écoute et bons DX via satellite.