小ネタ

　この場所、散々YouTuberに遊ばれてる感あるな。

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　INDEXの制御はSH-3(60MHz)の3重冗長化だそう。MUSES-CやSELENEにもコンポーネントレベルで同様のボードが搭載されているらしい。例えばSELENEではLALTを始めとした8コンポーネントでSH-OBCが使用されているらしい。一つのセルにSH、DRAM、ROM、FPGA等が乗っていて、このセル3個で多数決を行う。

　INDEXの姿勢精度が結構優秀で、多少の大型化(RWの追加等)でさらに高性能な衛星を作れる見通しだそう。250-400kgくらいをカバーできるバスを2011年打上げ目処で開発中(2008年当時)、とのこと。NEXTARとかかな?

「科研費で買えるくらいの3軸衛星があると便利だよね」とか「いずれは、ユーザーが小規模な宇宙企業からソフトウェアや3軸小型衛星キットを購入し、ちょっと高級なラジコン飛行機やログハウスを作るように、衛星の組み立てや試験を実施して宇宙に打ち上げられるようになることが目標である」とも。

　SELENEの月レーダサウンダ(LRS)、多くの資料でFMCW方式と説明されているんだけど、実際のところはPRF60Hz/幅200us/fc5MHz/BW2MHzのFMリニアチャープパルスらしい(圧縮比400で圧縮後0.5us、距離分解能75m)。

　SELENEの子衛星の分離機構、いまいち詳細が見当たらない。μLabSatで技術実証したらしく、JAXAのパンフ曰く「棒バネ(rod spring)」を使った機構である、ということまではわかったんだが、それ以上が見当たらない。これ、実は「棒(rod)」じゃなくて「ボウ(bow)」じゃないか、という気がしてきた。「bow spring」でググると英語圏で出されたSELENE関連の論文っぽいのが出てくるし。弓も棒状であるから「棒バネ」でも間違いではないんだろうけど。とはいえ、どちらにしろそれ以上詳しい話は見当たらないのだが。

　https://www.khi.co.jp/knews/pdf/news150_03.pdf

　SELENE子衛星分離機構のスプリング周りの小さい写真がある

　https://kyutech-laseine.net/FFSEEK/20061006_3rdSEEK_JAXA_tanaka.pdf

　宇宙機の機構関係(主に回転系)の話。ISS-bの円筒部の拡大写真とか、ERS-1のパドル周りの写真とか。

　SELENE子衛星分離機構のイラストも。リングの周りにブラケットが3個あって、各ブラケットの母衛星側に火工品っぽい構造がある(最近あちこちでよく見かける形状の部品だ)。ブラケットの中にロッドが入っていて、分離時は火工品でロッドを切断して、残ったロッドをガイドにして回転・分離させているんじゃないかな。

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　気象衛星のDCS/DCP(Data Collection System/Data Collection Platform)、ちょろっと調べてみたけど、なかなか面白そうな通信方式。1980年頃から使われているシステムで、システム全体の名前がDCS、データを送信する設備(地上の観測設備)がDCP。気象衛星(静止衛星や周回衛星)で全球的にデータを中継するシステム。NOAAのARGOSもこのシステムの一部(ARGOSの場合は簡易的な測位機能も提供する)。アップリンクは400MHz帯で、専有帯域幅は1.8kHz、ビットレート100bpsだそう(システムによっていくつかバリエーションが有る)。

　日本のシステムの場合、1つのパケットで最大649オクテット(8bitの内1bitはパリティ)まで送れる。アメリカのシステムはもっと長いデータも扱えるので、向こうのシステムを積んだ船とかがGMSのカバーエリアに入るとちょっと問題があるらしい。ヘッダとフッタに830bit程度必要なので、1パケットで最大6kBit程度になる。100bpsなので、パケット1個を1分で送れる(1パケットは最大1分以内に制限されている)。

　各DCP局は用途に応じて90秒程度から数分程度のタイムスロットで送信を行う(無人で長期間運用されるシステムなので、クロックエラーを考慮してタイムスロットは広め)。また周波数方向も133ch(3kHz間隔でトータル400kHz幅、システムによりけり)用意されていて、用途に合わせて周波数を選んで使用する。複数の周波数が割り割り当てられた場合、タイムスロットごとに周波数を変更する事もあるらしい。

　日本の場合はDCPの管理が非常に厳格で、例えば周波数は送信機を工場で設定する必要がある(仕様を決めてから送信機を発注・製造する)。使用する際にも郵政省への申請が必要で、半年から1年程度の時間がかかる(1995年頃の資料)。アメリカの場合は送信機は簡単に設定を変更でき、NOAAへの申請で使えるので、長くとも3週間程度で使えるようになる。もっとも、混信等の問題も多いようだが(それに応じてトラブルシューティング等も手慣れているようだけど)。

　日本のシステムの場合、20hをパケットの終端コードとして使っていたらしい。つまりスペース(空白文字)が終了コードになる。変なシステムだ。国際システムの場合はパリティエラーを含めた31bitを終端コードとして送るので、普通のテキストメッセージを誤ることはない。どちらにしても乱数データを送ると偶然に終端される可能性が排除できず、バイナリデータを乗せることはできないので、その場合は適当なエンコーディングが必要になる。

　静止衛星や極軌道の周回衛星で中継するシステムなので、地球上の広い範囲から、地上のインフラに依存せずにデータを集めることができる(静止衛星は極地で使えない代わりにリアルタイム伝送、周回衛星は極地でも使える代わりにタイムラグが最大3時間程度)。リアルタイム伝送を生かして、例えばスマトラ島沖地震以降では広いエリアで津波計を増やしたり、東日本大震災以降では日本は都市部に集中していたDCP地震計に追加して地方にも増設したり、大規模な災害(地上のインフラが寸断されるイベント)がある毎に観測拠点が増やされている。

　周回衛星を使った場合はドップラーシフトの解析によって簡易的な測位機能(精度は数百mから数百km)も提供できる。海洋生物や陸上生物、あるいは海流を計測するためのブイといったトラッキングに使用できる。ISASは大気球の追跡にも使用していた。

　基本的にはDCPのタイミングでアップリンクされるけど、DCS側から問い合わせ(DCP Interrogation)を行うこともできる。DCPIは文字列のブロードキャストなので、かつてはチャットみたいなシステムを組んで、国内の遠隔地に対しての津波警報に使ったこともあったらしい(今で言うJアラートみたいな用途)。DCPで各地から集めた震度や潮位を解析し、それに応じて各地へ警報を送る。DCPアップリンクよりは少し早い300bpsで伝送できる。あるいは、最近の周回衛星では各衛星の軌道要素を放送したりもしているらしい(衛星が来るタイミングでアップリンクを行えるので、低消費電力化が期待できる)。

　静止衛星からのフィーダリンクは、例えばひまわり7号以前?では1.7GHz付近を使用していたらしい(ひまわり8号以降はKa帯へ移動)。静止衛星から直接受信する例は見当たらなかったけど、周回衛星の場合はフィーダリンクとは別にVHFでリアルタイムに中継する機能がある(測位が必要な場合はCNESで解析するのでノンリアルタイム。もしかしたら現場で解析できる可能性もあるけど)。

　https://agriknowledge.affrc.go.jp/RN/2010323083.pdf

　1985年。ARGOSでイルカをトラッキングする発信機の試作。深くまで潜るので耐圧性が必要。水面に出たタイミングで送信。制御はNECのマイコン。周波数精度が悪いとドップラーシフトの計測で精度が出なくなるので、周波数安定化の工夫とか。

　昔のフィーダリンクは1.6GHzあたりの0.4MHz幅くらいなので、ワンセグチューナーで受信できそうだけど、すでに停波済み。地震計とか潮位計のアップリンクは現在でも400MHz付近で行われているから、もし近所で見かけた場合はぜひお試しあれ。ARGOSのベントパイプはまだ生きてるはずだけど、最近の日本付近でもARGOSを使っている例ってあるんだろうか? 一部の気象衛星からはARGOSダウンリンク(衛星の軌道要素)が放送されているから、これなら気軽に受信できるかも。

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　https://www.taf.or.jp/files/items/553/File/P558.pdf

　大学の教授が書いたとは思えないような切った張ったみたいな文章だけども。小型の鳥(100g程度)で使う、数g程度の大きさの、ADS-Bを使用した測位システムの提案。例えばARGOSであれば最近ならめちゃくちゃ小型に発信機を作れるだろうけど、通信料金が1ヶ月あたり1.1万円くらいかかるので、大規模(複数のグループの追跡等)には使えない欠点がある。

　ADS-Bでは位置・速度の情報が高頻度で放送されているから、ある程度の精度でいいなら測位に使える。GPSも同様に位置・速度を含めた信号が放送されているが、受信電力で80dBもの差があるらしい。

　記録メディアを回収しなきゃいけないので、どうやって回収するんだという問題はあるけど、コンセプトとしては面白そう。1090MHzのSAWフィルタは落ちきるまでに100MHzくらいの幅があるので、アンダーサンプリングするにしろCortex-M4規模だと荷が重いとしても、さすがにSpartan6を使うのはやりすぎな気がする。ダウンコンバージョンにDVB-S2用のコンバータとか使ってるし。概念実証用にかなり過剰なシステム組んでる印象。というか、汎用的に使えるFPGAベースの広帯域受信システムで基礎実験中、といったところか。

　例えばADS-B受信をワンチップで処理できるようなレベルまで作り込んでしまえば、かなり小型・低消費電力なモジュールで実用に使えそう。むしろここ最近だとドローンでADS-Bを受信して避けようねみたいな話になってきているから、そっちのほうでADS-Bデコードチップが作られる可能性もありそうだし。ADS-Bデコーダチップとか作られたらUARTとかSPIでデータ出てくるだろうし、それをmicroSDに書き込む程度なら20pinとか32pin程度の小さいマイコンでも処理できそうだが。

　ADS-Bもある程度長時間受信していればドップラーシフトが見えるのかな? 最接近前後で変化する程度は見えそう。ただ、ADS-B受信チップが販売されたとして、それで周波数偏差も取れるかどうかは怪しいけど。そのあたりの機能も含めて日本のチップメーカーに作ってもらえばいいか。「国産のADS-B受信チップとか欲しくないですか? 宅配ドローンとか空飛ぶ車が普及したら飛ぶように売れますよ! ドップラで相対速度とか取れたら便利ですよね」とかそそのかして。っていうか、ADS-Bなんてそれこそアメリカじゃ必須化するくらい普及してるんだから、それ用のICも絶対どっかで作られてるはずなんだけどな。/* ADS-Bは周波数誤差の許容範囲が大きいので、ドップラ解析はリアルタイムでは行えないから、汎用チップだと実装されないだろうなぁ */

　https://forum.dji.com/thread-218320-1-1.html

　DJIフォーラムの投稿。GPSモジュールの、ADS-Bデコーダ有り/無しの比較の写真。この写真を見る限りADS-Bのデコーダはものすごい小型化されている。ただ、フォーラム内でこの受信機はUAT専用であることが示唆されている。アメリカでは低高度を飛ぶ機体はUATを使うから、小型ドローンがUATしか受信しないのは一応話の筋は通る。

　最近のDJIの機体は日本でもADS-Bが使えるので、グローバル(US以外)で販売されているものは1090MHzを受信しているんだろうけども。

　XP-TR Mode A/C/S Transponder Teardown Internal Photos 18951 xx x Sagetech

　モードA/C/Sのトランスポンダの基板の写真。赤い基板が1枚と青い基板が2枚。赤い方はGPSモジュールで、青い方がメインのトラポン。ハイパワーアンプがデケェ。1GHz付近で50V突っ込んで500W出せるそうだ。キャパシタの数も凄い。昇圧DCDCでパルス状の大電力放電に対応できるようにかな。QFP100くらいの大きいICが2個も乗ってる。水晶もたくさん。

　モードC/モードS トランスポンダ - コーンズテクノロジー

　日本の代理店? 上の写真はXPG(トランスポンダ with GPS)というモデル。カタログにスペックとか色々書いてあるけど、ADS-B Out対応のやつで、無人航空機向け。

　正直、QFP100クラスを2個も載せてADS-B Outにしか対応してないのはリソースの無駄では、という気が若干ある。モード3/A/CならPICマイコン程度で処理できるわけだし、ADS-B Out(デコード不要)だけでこれだけの計算能力が必要とは思えないのだが。軍用ドローン向けの物だから信頼性最重視と考えても、ちょっと過剰では。モード3/A/Cの質問を受信する機能はあるわけだから、ソフトウェアアップデートでADS-B Inにも対応できるように、みたいなことなのかな?

　しかし、作戦規模で使うようなドローンにまでADS-Bトランスポンダを積んだらユニークIDはどうするんだろうか。24bitなんてあっという間に枯渇しそうだが。

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　https://www.jstage.jst.go.jp/article/jjsass1969/31/352/31_352_234/_pdf

　1982年頃の、人工衛星のデジタル化に関する話とか。この頃はまだデジタル化はかなり慎重な見方がされている感じ。量子化誤差とか制御遅れとかバグとかいろいろ。ただ、DMSP Block5D 1号機の「故障状態から、ソフトウェアの改修により、劇的に生き返ったという有名な衛星」というように、リコンフィギュラブルというか、柔軟性というか、そのあたりは注目されていたみたい。

　ところで、DMSP Block5Dが「2台の計算機は(中略)。打上げ中には、計算機はロケットの制御にも流用されているが、軌道上では(後略)」みたいな書き方がされているんだけど、衛星に搭載されていたコンピュータがロケットの制御も行っていたのか?

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　https://www.jstage.jst.go.jp/article/sicejl1962/43/1/43_1_46/_pdf

　2004年の「計測と制御」に某マツドの人が書いた、宇宙開発とエンターテイメントの話とか。

　宇宙開発は元来エンターテイメントによって駆動されていたものであって、国家が主導するようになったのは第二次世界大戦の頃から、みたいな話。実際に月に行ったり火星の様子が知られるにつれて、宇宙への憧れみたいなものが薄れていって、光速の限界から、タイムトラベルや、異星人によってもたらされた超光速技術のような、現代科学の物理法則を破った話の展開が増えてきた、とか。

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　NBCユニバーサルのアニメ音楽30周年だそうで、公式YouTubeチャンネルでいろいろなアニメのOP/EDが毎日投稿されていて、ヨルムンガンド懐かしいなーとか思いながら見てたら、関連動画で電波望遠鏡のサムネが。また電波望遠鏡探しか。。。

　CDのジャケ画像。ヨルムンPerOr、人工衛星ポンポン打ってたからな。大きなパラボラアンテナも欲しかろう。

　全体の特徴からして、おそらく野辺山ミリ波干渉計から独立したSPART10m鏡で間違いないはず。天文観測を目的にした皿なので、周回衛星の追尾に使うには不向き。

　野辺山ミリ波干渉計(NMA; Nobeyama Millimeter Array)の10m鏡は、1982年に設置された5基と、1994年に設置された1基の、合わせて6基がある。それぞれAからFで呼ばれ、新しい物がF号機。これに45m鏡を組み合わせて、7素子かつ高い分解能から「レインボー干渉計」と呼ばれる運用モードもある。NMAとしての観測は2010年頃で終了したそうだ(ALMA向けの基礎実験終了による)。以降A-E号機は科学観測は行っていないらしい。比較的新しいF号機は大阪府立大学が太陽系内の電波観測を目的にSPARTとして運用している。

　'82年当時、干渉計としては波長2cm程度までが使われていたらしい。広大な土地を有する海外の観測局では波長の長さ(空間分解能の悪さ)を干渉計の規模で解決していた。土地が狭い日本では大きな干渉計を構成することができないので、まず45mの集光能力の高い望遠鏡でミリ波を捉え、それを小型のアンテナ5基による干渉計で空間的に分解する戦略を取った。

　これはA-E号機の一部。フォーク構造はジャケ写真に近いが、主鏡周りは様相が異なる。

　一番手前がF号機。フォークは反対側を見ているのでジャケ写真とは異なるが、主鏡周りはジャケ写真と特徴が一致する。

　ちなみに、三菱電機技報'16年2月号で「1980年に直径45mのミリ波電波望遠鏡を、1981年に直径10mのミリ波干渉計電波望遠鏡をそれぞれ東京大学付属東京天文台(当時)の野辺山宇宙電波観測所に納入し、(以下略)」という文が出てくるので、NMAも望遠鏡周りのハードウェアは三菱電機の製品であろう(F号機の製造元は調べきれていないけど、おそらく三菱電機じゃないかな?)。

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　野辺山の電波望遠鏡を探してたらNAOJのペーパークラフトが出てきた。これ見た記憶ないなぁ…… と思って確認したら、ペーパークラフト配布ページからリンクが無い。なんという罠。。。

　Very Small Telescopeの名に恥じぬ、主鏡直径60cmという非常にコンパクトなミリ波望遠鏡。この人がデザインするペーパークラフト、作るのがめちゃくちゃ大変なんだけど、さすがにこの大きさだだとそれほど難しくはなさそうな気がする。/* 日立32mとかNMA F号機のペーパークラフトも作ってくれないかなぁ */

　ギャラリー | 国立天文台 野辺山

　望遠鏡のペーパークラフト | 国立天文台(NAOJ)

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　電波望遠鏡、よく見てみると非常に個性豊かなので、例えば10枚の写真を並べて、そのうちの1個の別のアングルの写真を見せて「このアンテナはどれ？」みたいな遊びとかやっても面白そう。あるいは1個の鏡を4アングルから撮って、ババ抜きみたいにして遊ぶとか、見慣れてきたら神経衰弱をやるとか。電波望遠鏡カード、NICTとかNAOJあたりで作ってくれないかな。全国の主に学術用のパラボラアンテナを集めたカードゲーム。設置場所や所有者、製造メーカー、主要な業績とかの解説付きで。

　あるいは「パラボラアンテナ、名前を答えられるまで帰れま10」とか。大物を除いても結構個性豊かだから、仕事であちこち行ってる人だと意外と簡単に即答できそうだな。ぜひNAOJのYouTubeチャンネルとかでやっていただきたい。

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　小ネタ中の小ネタ

　気になる曲があって、amazonのデジタルミュージックストアで探して、試聴しようと思ったら全く関係ない曲を聞かされて、あげく探した(聴きたい)曲は聞けないの、まじで意味わからないんだよな。せめて検索して出てきた1曲くらいは聴かせてくれよ。

　EchoではMusic Unlimitedに入ってるけど、最近Echoも調子悪いし。音声認識が不調なのはこっちのコミュ障が問題だとしても、正常に認識されたとしてもバッファリングでブツブツ途切れるような現象。Unlimited、解約するかな。最近はYouTube Musicばっかり使ってるし。

　天文系のコラムみたいなやつで、飲みの席の回想で「筆者は大きな赤方偏移を示した」みたいな表現が出てきてさすがやなぁって。

　可視光域では赤方偏移でも、精神的には大きな青方偏移を示していそうだ。短波長側はエネルギーが強いので気をつけましょうね。周囲を励起したり、あまりに高いエネルギーは攻撃性も高くなりますので。。。/* 医療分野では物理法則をガン無視していて、接近で赤色、離隔で青色を示すから、医療従事者の飲み会では視覚的にも精神的にも赤方偏移となりそう */

　豪パークス電波望遠鏡で受信されたペリュトン、松下のヤツだったんだな…… 日本メーカーの電子レンジだったかー。30年近く使われていたやつだったそうで、下手に壊れないやつは変なところで問題起こす可能性が。。。設置してからペリュトンを受信するようになるまで10年くらいあったらしいから、最初の10年くらいは正常に動いていたと考えれば、そう悲観したものでもないか。

　統計的に、太陽時で正午ごろに集中して、特に7月の寒い時期にピークがある、という特徴。原因を知った上で聞けば「寒い季節に冷えた昼飯は食いたくないよね」というシンプルな理由なんだけど、20年近く未解決だった。20年分のイベントでようやく統計的に見えるようになってきた、ということなのかもしれないけど。

/* ペルトンタービンって語感似てるよなーと思ったけど全く関係なさそう。ペルトンさんが作ったからペルトン水車 */

　ふと気になって家の電子レンジを見てみたら「99製」と書いてあったんだけど、これまさか1999年製? そんなに古いのか…… 郵政省の型式番号も書いてあるのでそのくらいの時期なのだろう。郵政省なんてCRLとかRRLの資料程度でしか見かけない字面だったのに。マグネトロンってもっと短命だと思ってた。もしかしたら定格より出力下がってるのかもしれないけど、あまり気にしたことないな(むしろこの間みたいに時間間違えて火傷しそうになったりとか)。

　郵政省、なんか引っかかるなーとおもったら、そういえば電脳コイルで聞いてたのか? 2007年のアニメで郵政省?? /* つい最近も電脳コイルでググった気がするな、と思ったら、野生の熊にARGOS発信機つけたよ、みたいな話で、熊の個体名が「サッチー」だった */

　〠　←こんなのUnicodeに入ってるのか。。。

　ENRIのマルチスタティックPSRの資料、東京スカイツリーからの地上波デジタル放送の電力が10Wとか書いてあってンナーって感じ。ISDB-Tはガードインターバルが付いているからMSPSRに使いやすいよ、という話なんだけど、広帯域電波源として使うだけならGIって関係なくね? 単に時間方向で自己相関すればいいだけでは?

　飛行機関連の論文で、導入部で軽く歴史の説明があるんだけど、ライトフライヤーからの変化として「プロペラ→ジェットエンジン」とか「複葉→単葉」と同列に「鋼→アルミ」というのがあるんだけど、ライトフライヤーの主構造は木材や布だから鋼と言い切るには厳しいし、一方でライトフライヤーにも一部にはアルミが使われていたので、「初期の飛行機は鋼製ではない」あるいは「当時の飛行機もアルミを使用していた」という点で、「飛行機の発展により鋼からアルミへ変化した」という説明は誤りじゃないかなぁ。

　アルミニウムは一応元素として存在しているので、ステンレス鋼やAlLiみたいに合金として調整が必要なわけではなく、そういう意味ではアルミはここ数十年の最先端素材というわけではない。まぁ、リチウムに比べればアルミは新しい素材であることに違いはない(恒星進化論的タイムスケール)。そんなこと言ったらチタンとか鉄とかのほうがもう少し新しい素材だけど。

　人類の文明は、昔は金や銀がありがたられて、鉄の時代を経て、アルミやリチウムの時代へ至る。そして未来は水素社会。恒星進化で合成されたのとは逆の順番。不思議なものよなぁ。まぁ、途中で軽元素(飛行船)とか重元素(原子力)の時代を挟んでいるけど。今後数十年くらいは重元素寄りになっていくのかな。もう少し時代が進むと、重水素を使った核融合で発電して液体水素で貯蔵する、みたいな軽元素依存の社会になるんだろうけど。

　せっかくSDRでいろいろ復調して遊んでるんだから、もっといろいろ受信してみたいな、とか思ったり。Mode 3/Aとか、ESとか、VORとか、DMEとか、TACANとか、NDBとか。帯広空港かぁ…… JRで行くと5時間前後かかるらしい? でっかいどう。。。

　これ旭川空港から行ったほうが早いんじゃね?と思ったんだけど、旭川空港も帯広空港も東京行きしか飛んでないんだな。ちなみに旭川発・東京経由・帯広行きだと、乗り継ぎが悪いので途中で結構待つけど、それでも4時間で移動できる。JRで直接行くより早そう。

　トリノホシのインフレータブルグライダーほしい。でもあれ上昇限度低いから山越えがきついんだよなぁ。あのゲーム、思い出の中でモスボールしてあるけど、たぶん今遊んだら相当スカスカなんだろうなぁ。ハードで4世代前くらいのゲームか。。。

　そういえば、太平洋側の方で自衛隊の対空ミサイルの実弾射撃やってるところあるんだっけか。モード3のXビットを出しているドローンが…… いやぁ、どうだろ。F-15から投下するドローンだとATCトランスポンダ積んでるらしいけど、MANPADS相手くらいのドローンだと何も載せてない気がする。MANPADSもインテロゲータ使えるから積んでる可能性が皆無ではないとしても、インテロゲータの練習なら民間機相手でもできるし。Xビットのくだりどこで読んだんだろうか。RadarTutorialで読んだような気がしてたのでちょろっと眺めてみたけどそれっぽいことは書いてない。というかモードBも未使用とか書いてあるのでだいぶ記憶と違う。飛行機のアビオ系通信周りも漁りたいなー。

　NDBって基本的に無変調連続波(時々トーン信号振幅変調)くらいだったっけ? わざわざNDB受信するために帯広行くよりは千歳でVORTAC狙ったほうが効率良さそう。どちらにしろ遠いけども。。。

　今週は衛星バス周りを重点的に漁ろうと思っていたのに、気がついたら気象衛星とか調べてるし、結局電波望遠鏡に戻ってるし、全く進まんなぁ。どんどん未読のタブが増えていく。。。