จับสัญญาณดาวเทียมอุตุนิยมวิทยาด้วยงบหลักร้อยจากระเบียงบ้าน

ทว่าเบื้องบนศีรษะของเราในทุกวินาที ดาวเทียมมูลค่าหลายล้านยูโรต่างโคจรผ่านไปมาพร้อมกับถ่ายทอดภาพถ่ายพื้นโลกและข้อมูลอุตุนิยมวิทยาลงมา โดยไม่ได้จำกัดสิทธิ์เฉพาะหน่วยงานรัฐหรือพาร์ทเนอร์ทางธุรกิจ แต่ส่งตรงสู่ใครก็ตามที่ต้องการ ข้อมูลทั้งหมดส่งมาแบบไม่เข้ารหัส ครอบคลุมทั้งทวีป และอยู่ในย่านความถี่ที่ผู้สนใจสามารถตั้งรับได้ด้วยงบประมาณราว 100 ยูโร พร้อมระเบียงห้องที่มองเห็นท้องฟ้า ไม่ว่าจะเป็นภาพถ่ายดาวเทียม ข้อมูลสภาพอากาศ การติดตามเรือและเครื่องบิน หรือแม้แต่วิดีโอจากสถานีอวกาศนานาชาติ

แรงบันดาลใจนี้เริ่มต้นจากจุดเล็กๆ ที่เปิดโลกทัศน์ใหม่ให้ผู้เขียนได้สัมผัสความกว้างใหญ่ของอวกาศจากที่บ้าน ผ่านการทดลองทีละก้าวกับดาวเทียมอุตุนิยมวิทยา ซึ่งโปรเจกต์นี้ไม่ได้หยุดอยู่แค่การทดลองเดี่ยวๆ แต่ขยายผลไปสู่สถานีรับสัญญาณที่กระจายตัวอยู่สองประเทศ การชุบชีวิตคอมพิวเตอร์พกพาเก่าให้กลายเป็นเซิร์ฟเวอร์ การที่คุณพ่อต้องปีนบันไดติดตั้งอุปกรณ์ที่เมืองเตดิง (Théding) ขณะที่ผู้เขียนเฝ้ามองจากบาร์เซโลนา และความท้าทายในการจับสัญญาณดาวเทียมค้างฟ้าที่กำลังเคลื่อนตัวช้าๆ บนท้องฟ้า

ก่อนจะไปถึงจุดนั้น จำเป็นต้องทำความเข้าใจประเภทของดาวเทียมอุตุนิยมวิทยาที่แบ่งออกเป็นสองกลุ่มหลัก กลุ่มแรกคือดาวเทียมในวงโคจรขั้วโลก (Polar-orbiting satellites) ซึ่งบินด้วยความเร็วสูงที่ระดับความสูงเพียงไม่กี่ร้อยกิโลเมตร โคจรจากเหนือลงใต้ขณะที่โลกหมุนรอบตัวเอง ทำให้สามารถครอบคลุมทุกพื้นที่ทั่วโลก ดาวเทียมกลุ่มนี้คือเป้าหมายหลักในเรื่องเล่านี้ นำโดยซีรีส์ METEOR-M ของรัสเซียที่โคจรอยู่สูงจากพื้นดิน 800 กิโลเมตร และส่งสัญญาณย่าน VHF รอบความถี่ 137 MHz

ข้อจำกัดของดาวเทียมกลุ่มนี้คือพวกมันไม่ได้อยู่เหนือท้องฟ้าตลอดเวลา โดยจะโผล่พ้นขอบฟ้า โคจรผ่านเป็นเส้นโค้ง แล้วลับหายไปในเวลาเพียง 10 ถึง 15 นาทีต่อรอบเท่านั้น หากพลาดช่วงเวลานี้ไปจะต้องรอรอบโคจรใหม่อีก 1 ถึง 2 วัน ส่วนกลุ่มที่สองคือดาวเทียมวงโคจรค้างฟ้า (Geostationary satellites) ที่อยู่ไกลออกไปถึง 36,000 กิโลเมตร และโคจรด้วยความเร็วเท่ากับการหมุนของโลก ทำให้ตำแหน่งดูหยุดนิ่งบนท้องฟ้าตลอดเวลา ส่งสัญญาณต่อเนื่องในย่านแบนด์ L ที่ความถี่ราว 1.7 GHz ซึ่งมีความซับซ้อนในการรับสัญญาณมากกว่า และเป็นจุดหมายปลายทางที่เรื่องราวกำลังดำเนินไป รวมถึงดาวเทียม Elektro-L3 ที่กำลังเคลื่อนเข้าสู่ตำแหน่ง

ภาพประกอบจากคลังภาพสต็อก ไม่ใช่ภาพจากเหตุการณ์จริง

จุดเริ่มต้นของการปฏิบัติการเริ่มจากการหาซื้อรีซีฟเวอร์ RTL-SDR ราคาประหยัดพร้อมเสาอากาศไดโพลแบบยืดหดได้ นำไปติดตั้งที่ระเบียงบ้าน ชี้มุมไปยังท้องฟ้าแบบกะระยะด้วยสายตา รอจังหวะที่ดาวเทียม METEOR-M โคจรผ่าน แล้วเริ่มบันทึกข้อมูล สิ่งที่น่าสนใจคือเบื้องหลังของรีซีฟเวอร์เหล่านี้ที่ไม่เคยถูกออกแบบมาให้เป็นวิทยุตั้งแต่แรก แต่เป็นจูนเนอร์ทีวี DVB-T ที่ถูกนักพัฒนาค้นพบราวปี 2012 ว่าสามารถเข้าถึงสัญญาณวิทยุดิบผ่านการปรับแต่งซอฟต์แวร์

เมื่อถึงเวลาที่กำหนด ดาวเทียมโคจรผ่านตรงเวลาเป๊ะ การบันทึกข้อมูลเสร็จสิ้นลงพร้อมกับการรันโปรแกรมถอดรหัส ผลลัพธ์ที่ได้ไม่ใช่ภาพถ่ายที่สมบูรณ์ แต่เป็นแถบสีดำทึบคล้ายตะเกียบจีน ทว่าภาพแรกนี้ไม่ใช่ความล้มเหลวโดยสิ้นเชิง เนื่องจากมันแสดงให้เห็นช่วงเวลาสั้นๆ ที่สัญญาณสามารถเอาชนะสัญญาณรบกวนในเมืองได้ในจังหวะที่ดาวเทียมอยู่ใกล้ที่สุด ส่วนช่วงเวลาอื่นที่ดาวเทียมอยู่ต่ำและไกลเกินไป สัญญาณจะถูกกลืนหายไปกับเสียงรบกวนรอบตัวเมือง เหลือเพียงข้อมูลขยะที่แสดงผลเป็นสีดำ ซึ่งช่วยให้ผู้เขียนสามารถวินิจฉัยปัญหาด้านสัญญาณที่ต้องแก้ไขต่อไป

ที่มา: Dev.to