Alouette-1, ISIS - 1 and ISIS -2 - Ionogram Data Extraction - Data from Canada's First Satellites Over 60 Years In the Making
In this project, the film rolls from the Alouette and ISIS satellites were scanned, digitized, and made accessible to the public. The primary aim was to establish a centralized data repository, facilitating access for researchers to utilize both the data and metadata derived from the satellites for future research.
Alouette -1 was the first topside ionospheric satellite and the first Canadian satellite launched in 1962 in collaboration with the United States through NASA. Alouette – 1 was known for its swept frequency topside sounder experiment with the goal to investigate the geographic and diurnal variation of the topside ionosphere at altitudes up to 1000 km. One of the most important scientific results from Alouette-1 was that it provided the first global picture of electron-density distribution in the topside ionosphere. With the success of Alouette -1, Canada and the United States formally agreed on December 23rd, 1963, to extend their collaboration to a program called International Satellites for Ionospheric studies (ISIS). As part of this program, Canada designed and built an additional family of ionospheric satellites: Alouette – 2, ISIS -1 and ISIS – 2. The ISIS - 1 and ISIS - 2 satellites had a more complex navigational systems and larger data collection capabilities than Alouette- 1 and 2 satellites. For instance, ISIS – 1 was the first in the series to contain a swept and fixed frequency sounder technique combined with a complete set of direct measurements.
The output from the topside sounders were a video signal that contained the ionospheric echo pulses, but also pulses that depicted frequency markers and when a new frame started. A system was built to read the 7-track reel-to-reel magnetic tapes displayed on a cathode ray tube in ‘B-scan’ form. This product was called an ionogram, which depicted the reflections of radio waves emitted from the satellite off the top side of the ionosphere, across a range of frequencies. The scanning of the ionograms as the first step of the historical data restoration of the Alouette and ISIS satellites began in 2017. The processing of the Alouette and ISIS data was concluded in 2023 and 2024 respectively.
Canadian Space Agency has created a centralized repository, facilitating easy access for researchers to utilize both the data and metadata derived from the Alouette and ISIS satellites. This includes but is not limited to open-source code on the processing of the data, raw images, data dictionaries, detailed methodology and a micro application that provides users the ability to select, download and visualize Alouette and ISIS data.
To learn how to access, work and re-process the data, read:
- Alouette-1 – Ionogram Data Extraction Methodology
- ISIS – Ionogram Data Extraction Methodology (Posted Soon!)
Alouette-1, ISIS-1 et ISIS-2 - Extraction de Données d'Ionogrammes - Données des Premiers Satellites Canadiens depuis Plus de 60 Ans en Cours de Réalisation
Dans ce projet, les rouleaux de film des satellites Alouette et ISIS ont été scannés, numérisés et rendus accessibles au public. L'objectif principal était d'établir un dépôt centralisé de données, facilitant l'accès aux chercheurs pour utiliser à la fois les données et les métadonnées dérivées des satellites pour de futures recherches.
Alouette-1 était le premier satellite ionosphérique à haute altitude et le premier satellite canadien lancé en 1962 en collaboration avec les États-Unis par l'intermédiaire de la NASA. Alouette-1 était connu pour son expérience de sondeur ionosphérique à fréquence variable, ayant pour objectif d'étudier la variation géographique et diurne de l'ionosphère à haute altitude jusqu'à 1000 km. L'un des résultats scientifiques les plus importants d'Alouette-1 a été qu'il a fourni la première image globale de la distribution de la densité électronique dans la haute ionosphère. Avec le succès d'Alouette-1, le Canada et les États-Unis ont convenu formellement, le 23 décembre 1963, de prolonger leur collaboration dans le cadre d'un programme appelé Satellites Internationaux pour les Études Ionosphériques (ISIS). Dans le cadre de ce programme, le Canada a conçu et construit une famille supplémentaire de satellites ionosphériques : Alouette-2, ISIS-1 et ISIS-2. Les satellites ISIS-1 et ISIS-2 avaient des systèmes de navigation plus complexes et des capacités de collecte de données plus importantes que les satellites Alouette-1 et Alouette-2. Par exemple, ISIS-1 a été le premier de la série à contenir une technique de sondeur à fréquence variable et fixe, combinée à un ensemble complet de mesures directes.
Les sorties des sondeurs à haute altitude étaient un signal vidéo contenant les impulsions d'écho ionosphérique, mais aussi des impulsions représentant les marqueurs de fréquence et le début d'une nouvelle trame. Un système a été construit pour lire les bandes magnétiques à 7 pistes de bobine à bobine affichées sur un tube cathodique sous forme de « B-scan ». Ce produit était appelé un ionogramme, qui représentait les réflexions des ondes radio émises par le satellite à partir de la haute ionosphère, sur une gamme de fréquences. La numérisation des ionogrammes, en tant que première étape de la restauration des données historiques des satellites Alouette et ISIS, a commencé en 2017. Le traitement des données d'Alouette et d'ISIS a été conclu en 2023 et 2024 respectivement.
L'Agence spatiale canadienne a créé un dépôt centralisé, facilitant l'accès des chercheurs pour utiliser à la fois les données et les métadonnées dérivées des satellites Alouette et ISIS. Cela inclut, mais ne se limite pas à, du code open source pour le traitement des données, des images brutes, des dictionnaires de données, une méthodologie détaillée et une micro-application qui permet aux utilisateurs de sélectionner, télécharger et visualiser les données d'Alouette et d'ISIS.
Pour savoir comment accéder aux données, les utiliser et les retraiter, lisez le document suivant :
- Alouette-1 - Méthodologie d'extraction des données d'ionogrammes (en Anglais)
- ISIS – Méthodologie d'extraction des données d'ionogrammes (Bientôt disponible!)
Dr. Colin A Franklin, Chief Electrical Engineer for Alouette-1, Defence Research Telecommunications Establishment of Canada
- Roksana Sheikholmolouki (Technical Lead of Alouette and ISIS)
- Jose Pasillas Diaz
- Jeyshinee Pyneeandee
- Jackson Cooper
- Anna Boukina
- Émiline Filion
- Natasha Fee
- Ravendra Naidoo (Former Technical Lead of Alouette-1)
- Ashley Ferreira
- Marianne Fortier
- Salini Punchiwickrama
- Benjamin ('JJ') Cannings
- Adam Koziak
- Etienne Low-Décarie
- Jenisha Patel
- Wasiq Mohammad
- Hansen Liu
- Natalina Mariani
- Jean-Sebastien Hunter
- Mateusz Gola
- Josée Saint-Marseille
- Taryn Tomlinson
- Pierre Langlois
- John Manuel
- Parshati Patel
- Kyle Murphy
- Louis-Paul Bédard