Dünya-Ay-Dünya iletişimi - Earth–Moon–Earth communication

Toprak-Ay-toprak iletişim ( EME olarak da bilinir), Ay sıçrama , a, radyo iletişim dayanır teknik yayılma arasında radyo dalgaları bir mesafede Dünya merkezli bir verici aracılığıyla doğrudan yansıma yüzeyinden Ay bir Toprak tabanlı için geri alıcı .

Tarih

Ay'ın pasif bir iletişim uydusu olarak kullanılması 1940 yılında İngiliz Genel Postanesi'nden WJ Bray tarafından önerildi . Mevcut mikrodalga iletim güçleri ve düşük gürültülü alıcılar ile mikrodalga sinyallerini Dünya'dan yukarı ışınlamanın mümkün olacağı hesaplandı. ve onları Ay'dan yansıtır . En az bir ses kanalının mümkün olacağı düşünülüyordu.

Dr. Ing. W. Stepp "Der Seewart" dergisinde. Stepp, "birkaç darbe süresine ve yakındaki en güçlü hedeflerden daha büyük darbe gücüne sahip olan" bir "pertürbasyon" kaydetti. Ama yankı görüntüsünün geri kalanı vericiyi açıp/kapatırken belirdi ve kayboldu.'Pertürbasyon' sadece anten doğuya çevrildiğinde meydana geldi ve büyük bir yön değişikliğinde hemen kayboldu , ancak orijinal yöne döndükten sadece iki saniye sonra yeniden ortaya çıktı. Anlaşılan ekipmanla bulutların arkasında yükselen ayı tespit etmiştik. hedeflenen ışın, ufkun üzerinde yükselirken."

Bununla birlikte, savunma, iletişim ve radar astronomisindeki potansiyel kullanımlarını göstermek için özellikle radar dalgalarını aydan sektirme amacına yönelik teknikler, II . Dünya Savaşı'nın sonuna kadar değildi . İlk başarılı girişim, John H. DeWitt başkanlığındaki Project Diana kod adlı bir grup tarafından 10 Ocak 1946'da Fort Monmouth , New Jersey'de gerçekleştirildi . Bir aydan kısa bir süre sonra, 6 Şubat 1946'da Zoltán Körfezi liderliğindeki bir Macar grubu tarafından ikinci bir başarılı girişim izledi . Haberleşme Ay Röle bir de dahil olmak üzere daha pratik kullanımlara izlemek zorunda proje, teletip donanma üssünün arasındaki bağlantıyı Pearl Harbor , Hawaii ve ABD Deniz Kuvvetleri içinde genel merkezinde Washington DC'de önceki günlerde haberleşme uyduları , serbest bir bağlantı aşırılığı ait iyonosfer yayılma devrim niteliğindeydi.

1960'larda iletişim uydularının gelişimi bu tekniği geçersiz kıldı. Ancak radyo amatörleri EME iletişimini bir hobi olarak benimsediler; İlk amatör radyo moonbounce iletişimi 1953'te gerçekleşti ve dünya çapındaki amatörler hala bu tekniği kullanıyor.

Mevcut EME iletişimleri

Amatör telsiz (ham) operatörleri, iki yönlü iletişim için EME'yi kullanır . EME, zayıf sinyal iletişimi ile ilgilenen amatör operatörler için önemli zorluklar sunar. EME, Dünya üzerindeki herhangi iki istasyonun kullanabileceği en uzun iletişim yolunu sağlar .

50 MHz'den 47 GHz'e kadar amatör frekans bantları başarıyla kullanılmıştır, ancak çoğu EME iletişimi 2 metre , 70 santimetre veya 23 santimetre bantlarındadır. Yaygın modülasyon modları, Mors kodu ile sürekli dalga , dijital ( JT65 ) ve bağlantı bütçeleri izin verdiğinde seslidir .

Dijital sinyal işlemedeki son gelişmeler, düşük veri hızına sahip EME kontaklarının 100 Watt mertebesinde güçler ve tek bir Yagi-Uda anteni ile gerçekleşmesine izin verdi .

Dünya Ay Sıçrama Günü, 29 Haziran 2009, Echoes of Apollo tarafından yaratıldı ve Apollo 11'in Ay'a inişinin 40. yıldönümünden önceki bir etkinlik olarak dünya çapında kutlandı . Kutlamaları bir vurgulamak ile Ay'ın üzerinden bir görüşme oldu Apollo 8 astronotu Bill Anders ayrıca Apollo 11'in için destek mürettebat bir parçasıydı, Tazmanya Üniversitesi onların 26 metre ile Avustralya'da (85' ) çanak çıkma başardık Hollanda'daki büyük bir çanak, Dwingeloo Radyo Gözlemevi tarafından Ay'ın yüzeyinden alınan bir veri sinyali . Veri sinyali, bir el feneri lambasının gücünün yaklaşık 1000'i kadar olan 3 miliwatt'lık bir iletim gücüyle Ay'dan döndürülen en düşük güç veri sinyali için bir dünya rekoru kıran veriye başarıyla geri döndü . İkinci Dünya Ay Sıçrama Günü, Apollo 13 görevinin tamamlanmasının 40. yıldönümüne denk gelen 17 Nisan 2010 idi.

Ekim 2009'da medya sanatçısı Daniela de Paulis, Dwingeloo Radyo Gözlemevi'ndeki CAMRAS radyo amatörleri derneğine, canlı bir görüntü aktarım performansı için Ay'ın sıçramasını kullanmasını önerdi. Onun önerisinin bir sonucu olarak, Aralık 2009'da CAMRAS radyo operatörü Jan van Muijlwijk ve radyo operatörü Daniel Gautchi, açık kaynaklı yazılım MMSSTV kullanarak Ay üzerinden ilk görüntü aktarımını gerçekleştirdiler. De Paulis, yenilikçi teknolojiyi "Visual Moonbounce" olarak adlandırdı ve 2010'dan beri, dijital görüntülerin gerçek zamanlı olarak Ay'a gönderildiği ve canlı olarak yansıtıldığı OPTICKS adlı canlı performans da dahil olmak üzere birçok sanat projesinde kullanıyor .

Yankı gecikmesi ve zaman yayılması

Radyo dalgaları yaymak C'de vakumda ışık hızı c , tam olarak 299.792.458 m / s. Ay'a ve geriye yayılma süresi, ortalama 2,56 saniye ile 2,4 ila 2,7 saniye arasında değişmektedir (Dünya'dan Ay'a olan ortalama mesafe 384.400 km'dir).

Ay neredeyse küreseldir ve yarıçapı yaklaşık 5.8 milisaniyelik dalga seyahat süresine karşılık gelir. Ay diskinin kenarına yakın düzensiz yüzey özelliklerinden yansıyan bir yankının takip eden kısımları , ön kenardan bu değerin iki katı kadar geciktirilir.

Ay yüzeyinin çoğu amatör EME için kullanılan tipik mikrodalga dalga boylarında nispeten pürüzsüz görünür. Çoğu amatör, EME temaslarını 6 GHz'in altında yapar ve ayın yansıtmasındaki farklılıkları 1 GHz'in üzerinde ayırt etmek biraz zordur.

Ay yansımaları doğası gereği yarı aynasaldır (parlak bir bilyeli yataktan gelenler gibi). İletişim için faydalı olan güç, çoğunlukla diskin merkezine yakın küçük bir bölgeden yansır. Bir yankının etkin zaman yayılımı 0,1 ms'den fazla değildir.

EME istasyonları için anten polarizasyonu , pürüzsüz bir yüzeyden yansımanın lineer polarizasyonu koruduğunu ancak dairesel polarizasyon hissini tersine çevirdiğini dikkate almalıdır .

Daha kısa dalga boylarında, ay yüzeyi giderek daha pürüzlü görünür, bu nedenle 10 GHz ve üzerindeki yansımalar, yarı aynasal bir bileşenin yanı sıra önemli bir dağınık bileşen içerir . Yayılan bileşen depolarizedir ve düşük seviyeli sistem gürültüsü kaynağı olarak görülebilir. Dağınık bileşenin önemli kısımları, ay kenarına doğru daha uzak bölgelerden çıkar. Medyan zaman yayılması daha sonra birkaç milisaniye kadar olabilir. Bununla birlikte, tüm pratik durumlarda, zaman yayılımı, dijital EME için yaygın olarak kullanılan yavaş anahtarlı modülasyonlarda CW anahtarlamanın önemli bir şekilde bulaşmasına veya semboller arası girişime neden olmayacak kadar küçüktür . Dağıtılmış bileşen, daha yüksek mesaj veri hızlarında önemli parazit olarak görünebilir.

EME zaman yayılımının çok önemli bir etkisi vardır. Ay yüzeyinin farklı bölümlerinden yansıyan sinyal bileşenleri, farklı mesafeler kat ederek Dünya'ya rastgele faz ilişkileri ile ulaşır. Gönderici istasyonun, alıcı istasyonun ve yansıtıcı ay yüzeyinin göreceli geometrisi değiştikçe, sinyal bileşenleri faz ilişkilerine bağlı olarak bazen eklenir ve bazen iptal edilir ve alınan sinyalde büyük genlik dalgalanmaları yaratır. Bu "serbest bırakma" genlik varyasyonları, tutarlılık bant genişliği (tipik olarak birkaç kHz) üzerinden iyi bir şekilde ilişkilidir . Serbest bırakma sönümleme bileşenleri, yansıyan sinyallerin zamana yayılmasıyla ilgilidir.

EME için modülasyon türleri ve frekansları

VHF

UHF

Mikrodalga

EME iletişimini etkileyen diğer faktörler

144 MHz bandında Doppler etkisi , ayın doğuşunda veya batışında 300 Hz'dir. Ay tepedeyken doppler ofseti sıfıra yaklaşır. Diğer frekanslarda diğer doppler ofsetleri mevcut olacaktır. Ayın doğuşunda, geri dönen sinyaller frekansta yaklaşık 300 Hz daha yükseğe kaydırılacaktır. Ay gökyüzünü güneye veya kuzeye doğru bir noktaya geçerken, Doppler etkisi sıfıra yaklaşır. Moonset ile 300 Hz daha aşağıya kaydırılırlar. Doppler etkileri, Ay'dan gelen sinyalleri ayarlarken ve bunlara kilitlenirken birçok soruna neden olur.

Polarizasyon etkileri, alınan sinyallerin gücünü azaltabilir. Bir bileşen, verici ve alıcı antenlerin geometrik hizalanmasıdır. Birçok anten tercih edilen bir polarizasyon düzlemi üretir. Verici ve alıcı istasyon antenleri, aydaki bir gözlemcinin bakış açısından hizalı olmayabilir. Bu bileşen, antenlerin hizalanmasıyla sabitlenir ve istasyonlar, polarizasyonu ayarlamak için antenleri döndürmek için bir tesis içerebilir. Diğer bir bileşen, Dünya-Ay-Dünya yolundaki Faraday dönüşüdür . Radyo dalgalarının kutuplaşma düzlemi, Dünya atmosferinin iyonize katmanlarından geçerken döner. Bu etki, daha düşük VHF frekanslarında daha belirgindir ve 1296 MHz ve üzerinde daha az önemli hale gelir. Polarizasyon uyumsuzluğu kaybının bir kısmı, daha büyük bir anten dizisi (daha fazla Yagi elemanı veya daha büyük bir çanak) kullanılarak azaltılabilir.

Galeri

  • EA6VQ, Balear Adaları, İspanya'da 144 MHz EME için 8 Yagi anten dizisi

  • Kaliforniya, ABD'deki WA6PY'de 144 MHz EME anten dizisinin bir parçası

  • WA6PY, California, ABD'de mikrodalga EME çalışması için bir çanak anten

  • I2FZX, Milano, İtalya'da UHF EME için bir çanak anten

  • 144 MHz'de Dünya-Ay-Dünya iletişimi için kullanılan Amatör Radyo anten dizisi. Yer Kilafors, Orta İsveç'te. Sahibi Sverker Hedberg, SM3PWM.

  • 144 MHz'de Dünya-Ay-Dünya iletişimi için kullanılan Amatör Radyo anten dizisi. Konum Jäder, Orta İsveç. Sahibi Leif Åsbrink, SM5BSZ.

  • 144 MHz'de Dünya-Ay-Dünya iletişimi için kullanılan Amatör Radyo anten dizisi. Konum Staffanstorp, Güney İsveç. Sahibi Kjell Rasmusson, SM7BAE.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar