Радиовръзка през луната, какво е скрито от нас
EME (от англ. "Earth - Moon - Earth" - "Земя - Луна - Земя") е VHF радиокомуникационна техника, използваща Луната като отражател. Идеята за използване на Луната, спътник на Земята, като пасивно реле дойде много отдавна. Първите отражения на радиовълни от повърхността на Луната са получени още през 1946 г. от учени от Унгария и САЩ, работещи в тази посока независимо един от друг. Експериментите са използвали предаватели с мощност 200 kW, работещи на дължина на вълната около 2 метра и антени с коефициент на усилване 400.
Голяма работа в тази насока е извършена през 1954-57 г. в университета Горки. За експерименти са използвани вълни от 10 и 3 cm, насочеността на антената при вълна от 3 cm достига 120 хиляди, т.е. енергията е концентрирана под ъгъл от 0,5 градуса.
В резултат на тези експерименти беше измерен коефициентът на отражение на радиовълните от Луната, който възлизаше на приблизително 0,25 - и беше установено, че отражението идва от централната част на видимия диск на Луната. Експериментите върху радара на Луната предоставиха реална основа за осъществяването на идеята за използване на Луната като пасивен ретранслатор.
Днес любителски комуникации през Луната се осъществяват от хиляди радиолюбители от всички континенти на земното кълбо в диапазоните 144, 432, 1296, 5600 MHz. Всеки от диапазоните има свои собствени характеристики, предимства и недостатъци. За EME се използват доста сложни антенни устройства - параболични антени или антени с вълнов канал с голям брой елементи.
Същност на ЕМЕ - основни технически аспекти
Ако две станции имат подходящо оборудване и могат да видят Луната едновременно, те могат да осъществяват радиокомуникации с EME. Въпреки това може да отнеме няколко опита, за да успеете. Сигналите са много слабо ехоотразени от повърхността на луната. Като правило те са на нивото на шума или дори под него, като понякога се издигат над шума за кратки периоди. Нека да разгледаме някои от техническите фактори, които влияят на EME комуникациите, по-специално за 2-метровата лента.
Поляризация. Поляризацията на EME сигналите непрекъснато се променя, което води до пълна загуба на сигнала или много дълбоко затихване. Има два основни поляризационни ефекта:
Пространствената поляризация е функция на геометрията. Поляризацията на вълновия фронт на EME сигнала между две станции може да се върти. Количеството на въртене зависи от съотношението на географските дължини на двете станции и позицията на Луната в небето. Повечето софтуери за проследяване на луната изчисляват размера на пространствената поляризация и посочват оптималното време за задаване на skeds.
Ефект на Фарадей – магнитното поле на Земята кара поляризацията на радиовълната да се завърти няколко пъти, докато сигналът преминава през йоносферата по пътя си към Луната и обратно. Това води до циклично избледняване на получения сигнал. На два метра периодът от пик до пик (т.е. време за завъртане на 90 градуса) е около 30 минути. Ефектът на Фарадей в момента не може да бъде отчетен в компютърните програми.
Вредният ефект от пространствената поляризация и въртенето на Фарадей може да бъде сведен до минимум чрез използване на въртящи се линейно поляризирани антени, въртящи се около осите X, Y и Z, или по-просто казано, чрез използване на кръстосано поляризиран Yagi и много други. Две станции, използващи линейна поляризация, също могат успешно да провеждат радиокомуникации, просто като "изчакат" неблагоприятно време или чрез пренасрочване на опита за друго време, когато комбинацията от пространствена поляризация и ефекта на Фарадей дава благоприятен резултат.
Либрационно избледняване.Когато се гледа от Земята, изглежда, че Луната се клати леко напред-назад около оста си. Това движение се нарича "либрация". Дължината на пътя, изминат от сигнали, отразени от различни части на неравната повърхност на Луната, се променя през цялото време, което води до доста бързо „трептене“ на сигнала в рамките на няколко dB. На два метра затихването и увеличаването на сигнала се появяват с период от около 2 секунди. Появата на моментно увеличение на силата на сигнала може да помогне на станция с ниска мощност да установи радиокомуникации, които иначе биха се провалили.
Доплер ефект. Тъй като Луната се движи спрямо наблюдател на Земята, има доплерово изместване в EME сигнала. На 2 метра това е приблизително плюс 350 Hz при изгрев на луната, 0 Hz, когато луната е над главата, и минус 350 Hz при залез. Доплеровото изместване се увеличава с увеличаване на честотата. Това честотно отместване на получения сигнал трябва да се отчете чрез използване на RIT или отделен VFO, когато слушате вашето ехо или друга станция на зададената честота. Добра практика на 2 метра е да се завърти разстройката в рамките на 750 Hz от двете страни на очакваната честота на приемане (т.е. честотата, присвоена на sked +- Doppler shift), когато слушате кореспондент. Също така е по-добре да използвате „широк“ филтър на приемника, например 500 Hz, когато първоначално настройвате станция. Когато бъде открит сигнал, филтърът на приемника може да бъде стеснен до желаното количество, за да се подобри съотношението сигнал/шум.
Небесен шум (шумова температура). Луната, движейки се по своята орбита за около 28 дни от лунния месец, преминава пред различни небесни тела, като Слънцето и други звезди и планети, които излъчват радиочестотен шум. Някои източници са по-шумни от други, но всеки допълнителен шумвлошават комуникационните условия по пътя на EME. Най-малките 2-метрови антенни системи, използвани за EME, имат ширина на главния лоб на половината мощност от около 30 градуса за едно Yagi до 15 градуса за група от четири Yagi. Тъй като ъгловият размер на Луната, когато се гледа от Земята, е половин градус, антената "вижда" значителна част от шумното небе около Луната. Небесният шум или шумовата температура се измерва в градуси Келвин (K). На два метра небесният шум варира от минимум 175 K (рядко) до над 3000 K. По-малко е по-добре и ако тази стойност е над 400 K, станция с ниска мощност е малко вероятно да чуе или ще бъде чута дори от станция с висока мощност. Шумовата температура намалява пропорционално на увеличаването на честотата.
Загуби по пътя. По време на лунен месец Луната се движи по леко елиптична орбита с разстояние от Земята от около 221 500 мили в перигея (точката, която е най-близо до Земята) до около 252 700 мили в апогей (най-отдалечената точка). Тези разстояния водят до приблизително 2,5 секунди забавяне на EME ехото. На 2 метра затихването на сигнала на това разстояние е около 251,5 dB в перигея и 253,5 dB в апогея, като затихването се увеличава с увеличаване на честотата. Разлика от 2 dB между перигей и апогей е важен фактор за станция с ниска енергия. По този начин повечето скедове се задават, когато Луната е близо до перигея.
Деградация. Това е „числото на качеството“, изчислено от повечето програми за проследяване на луната, които изчисляват EME деградацията на сигнала към шума (DGRD) в dB за дадена позиция на луната и дата. Допълнителният небесен шум в посока на Луната плюс разстоянието Земя-Луна се сравнява с най-ниския възможен небесен шум и абсолютно най-малкото разстояние в перигея. През месецаот лунния цикъл, този фактор варира с повече от 13 dB на два метра. Станция с ниска мощност има най-добрия шанс да направи 2m EME QSO, когато влошаването е по-малко от 2,5 dB, и колкото по-ниско е, толкова по-добре.
Деклинация. Това е позицията, измерена в градуси над/под екватора, при която Луната се появява на небето. Максималната положителна (или северна) деклинация е около +23 градуса. Най-добрите условия за работа на EME са за станциите в Северното полукълбо, когато деклинацията е най-голяма, тъй като има възможно най-дългите прозорци за работа между две станции в Северното полукълбо (напр. САЩ-Европа, САЩ-Япония). Освен това небесният шум обикновено е по-слаб при висока деклинация. Тъй като деклинацията на Луната преминава през 0 градуса (точно над екватора) и става отрицателна, Луната се издига все по-на юг и прозорците за станциите в северното полукълбо се скъсяват.
Граунд ефект. С EME, работещ на два метра, по-специално, станции с ниска мощност, със или без повдигане на антената, могат да получат до 6 dB допълнително усилване на антената, когато антената е насочена към хоризонта. Отраженията на сигнала от равна, незатрупана земя пред антената причиняват пикове и спадове в диаграмата на излъчване за определени ъгли на издигане, което може да добави до 6 dB печалба. Предполага се, че няма значително повишаване на нивото на земния шум от хоризонта. Земният ефект е потенциално полезен, когато луната е между 0 и 10-12 градуса при изгрев и залез.
Лунни фази. От четирите фази на луната (новолуние, първа четвърт, пълнолуние и последна четвърт), новолуния плюс или минус един или два дни трябва да се избягват поради слънчевия шум. Най-добре е пълнолуние през нощта. Когато луната се виждапрез деня йоносферните смущения, причинени от слънцето, могат да влошат условията за EME. По този начин нощното време обикновено е по-добро.
Най-доброто време за работа. Най-доброто време за работа с EME на два метра е, когато съвпадат перигей, най-голяма северна деклинация (за станции в северното полукълбо), минимален небесен шум, най-малко влошаване и вечерни часове. Тази оптимална ситуация обаче се случва само веднъж на всеки девет години, когато Луната е възможно най-близо до Земята. Последният път, когато това се случи, беше през 1999-2000 г. По време на този деветгодишен цикъл максималната деклинация и перигей се разпространяват във времето. Обикновено най-добрият компромис е да изберете време, когато небесният шум (шумова температура) е най-нисък. Следващото влошаване ще бъде минимално и следователно най-добрите възможни условия за EME е периодът 2007-2010 г. Въпреки това, много EME QSO се провеждат по време на този деветгодишен цикъл.
Поради факта, че Луната е много далеч, зоната на радиопокритие е много голяма. Радиолюбителите успешно провеждат комуникации на много хиляди километри. Има дори състезания, посветени на комуникацията през луната, някои се провеждат в деня на авиацията и космонавтиката.
На нашия сайт най-интересните книги, които всеки трябва да прочете, а също така можете да гледате филми онлайн с добро качество