Радиосвязь земля луна земля

Недавно перебирая в гараже старые документы, журналы, нашел черновики статьи «Лунная связь 144 Мгц» бесследно пропавшей в редакции журнала » РАДИО» двадцать один год назад! Тема не потеряла своей актуальности и сегодня, остались те же вопросы и проблемы.

Луна — ближайшее к Земле небесное тело. Её радиус равен 1737 км, масса в 81,3 раза меньше массы Земли, а средняя плотность 3,35 г/куб. см, т.е. в полтора раза меньше плотности Земли. Продолжительность лунных суток составляет 29,5 земных. Среднее расстояние на трассе Земля-Луна-Земля составляет 750 тыс. км, затухание сигнала на этом пути для радиоволн метрового диапазона около 200db, т.е. сигнал ослабляется в десять, в десятой степени раз и идет туда и обратно 2,5 секунды.

Идея использовать Луну – спутник Земли в качестве пассивного ретранслятора пришла давно. Первые отражения радиоволн от поверхности Луны были получены еще в1946 году учеными Венгрии и США, работающими в этом направлении независимо друг от друга. При экспериментах использовались передатчики мощностью 200 КВт, работающие на волне около 2 метров и антенны с коэффициентом усиления 400.

Большие работы в этом направлении были проведены в 1954-57 годах в Горьковском университете. Для опытов использовались волны 10 и 3 см, коэффициент направленного действия антенн на волне 3 см достигал 120 тыс., т.е. энергия концентрировалась в угле 0,5 градуса. В результате этих опытов был измерен коэффициент отражения радиоволн от Луны, который составил примерно 0,25 — и было установлено, что отражение происходит от центральной части видимого диска Луны. Опыты радиолокации Луны дали реальную почву для осуществления идеи использования Луны в качестве пассивного ретранслятора.

Заинтересовались этой идеей и радиолюбители. И вот в июле 1960 года была проведена первая радиолюбительская связь в диапазоне 1296 Мгц между американскими клубными любительскими радиостанциями W6HB и W1BU. В 1964 году была проведена первая радиосвязь в диапазоне 144 Мгц между радиолюбителями OH1NL и W6DNG.

В Советском Союзе первая любительская радиосвязь через Луну была проведена 11 мая 1979 года операторами коллективной радиостанции UK2BAS, в диапазоне 432 Мгц. Их партнером был K2UYH. Позднее 19 января 1981 года радиолюбителем UT5DL была проведена первая радиосвязь в диапазоне 144 Мгц. Его партнером был K1WHS из штата Мэн, имеющий на то время самую большую антенну (24 стрелы по 14 элементов).

20 апреля, того же 1981 года, провел свою первую радиосвязь и автор этой статьи (ex UB5JIN). А дальше пошло – поехало: 6 декабря 1981 года, первая внутрисоюзная радиосвязь (UB5JIN и UA3TCF), 11 января 1982 года — первая радиосвязь с территории СССР на SSB – (UB5JIN и K1WHS), 15 августа 1982 года первая связь с Японией (UB5JIN и JA6DR), 10 октября с Венесуэлой (UB5JIN и YV5ZZ) и так далее…

Сегодня через Луну проводят любительские связи тысячи радиолюбителей всех континентов земного шара в диапазонах 144, 432, 1296, 5600 Мгц. Каждый из диапазонов имеет свои особенности, достоинства и недостатки.

Прием на земле сигналов, отраженных от Луны, встречает большие принципиальные трудности:

Луна движется относительно Земли с большой угловой скоростью, поэтому отраженный сигнал подвержен “Доплеровскому” эффекту, т.е. волна, отраженная от движущегося тела, имеет частоту колебаний отличную от частоты, посланной волны. Эта разница для диапазона 144 Мгц достигает 427 Гц.

Большое влияние на принимаемый сигнал оказывает также эффект “Фарадея”, т.е. вращение вектора поляризации передаваемого сигнала, который выражается в глубоких замираниях сигнала. Для устранения этого эффекта необходимы антенны с круговой поляризацией, которые трудно осуществимы в диапазоне 144 Мгц из конструктивных соображений.

Сильно влияют на прием сигналов метрового диапазона космические шумы, к примеру: минимальная шумовая температура небесной сферы на частоте 136 Мгц в феврале 1982 года составляла 210 градусов Кельвина или 2,35 db в точках минимума и 2750 градусов или 10,2 db в точках максимума.

Много проблем связано также с прозрачностью тропосферы и ионосферы Земли, атмосферными и местными электрическими помехами.

Ориентировочное затухание на трассе Земля-Луна-Земля для разных диапазонов можно выразить таблицей:

Источник

Связь Земля – Луна – Земля — Earth–Moon–Earth communication

Связи Земля-Луна-Земля ( EME ), также известные как Moon рикошет , является радиосвязь техником , которая опирается на распространении от радиоволн от Земли основанного передатчика направляется через отражение от поверхности Луны назад к Земле на основе приемник .

СОДЕРЖАНИЕ

История

Использование Луны в качестве пассивного спутника связи было предложено У. Дж. Бреем из Главпочтамта Великобритании в 1940 году. Было подсчитано, что при доступной мощности микроволнового излучения и малошумящих приемниках можно будет направлять микроволновые сигналы вверх с Земли. и отразить их от Луны. Считалось, что будет возможен хотя бы один голосовой канал .

В английской литературе, которая также стала известна в немецкоязычных странах, всегда предполагалось, что первые EME были проведены в США. Но согласно сообщениям доктора инж. У. Степп в журнале «Der Seewart», кажется, уже в 1943 году во время экспериментов с радиоизмерительной аппаратурой были получены (радиолокационные) отражения Луны и признаны таковыми. Поскольку до сих пор в cq-DL об этом не публиковалось, отчет доктора Степпа представлен здесь как преамбула к деятельности немецких любителей УКВ. Он был переведен на английский Питером-Тьерк де Бур, он же PA3FWM.

Доктор Степп пишет:

В 1943 году Telefunken приступил к разработке радиоизмерительного оборудования для обнаружения и наблюдения за наземными целями — кораблями, низколетящими самолетами, автомобилями — с максимально возможной дальностью действия.

Задача обнаружения приземных целей особенно требовала, помимо высокой мощности и высокой чувствительности приемника, как можно более коротких длин волн. Была разработана установка со следующими параметрами, соответствующими возможностям того времени: импульсная мощность передатчика 120 кВт; Длительность импульса 1,5 мкс; Длина волны 53 см, около 564 МГц; Чувствительность приемника 12 кОм; Площадь антенны 45 м2; Поляризация горизонтальная; Количество диполей 8 на ряд по горизонтали, 80 на столбец по вертикали. [Примечание переводчика: предположительно, чувствительность 12 kTo означает, что собственный шум приемника в 12 раз превышает тепловой шум (постоянная Больцмана k, умноженная на абсолютную температуру To), что эквивалентно коэффициенту шума 11 дБ.]

Антенна могла вращаться вокруг своей вертикальной оси. Он был сильно сфокусирован вертикально с первыми нулями на 1,3 ° от главного горизонтального лепестка.

Устройство получило название «Würzmann». Для испытаний систему установили в конце 1943 года на реке Бакенберг на юге острова Рюген.

Результаты измерений подтвердили рассчитанные дальности: корабли средних размеров обнаруживались до горизонта около 50 км, а самолеты высотой до 1000 м на расстояниях около 100 км. Но при благоприятных погодных условиях система обнаружила цели в гавани Гданьска и Финского залива.

После первых тестов я поручил Вилли Тилю, одному из очень компетентных инженеров, самостоятельно позаботиться об оборудовании и постоянно проводить наблюдения. Несколько недель спустя я снова поехал на остров Рюген для экспериментов около Гёрена. В последний день экспериментов, всего за несколько часов до отъезда в Берлин, я снова посетил Бакенберг. Небо было очень тусклым, ночь очень темной. По пути к Бакенбергу В. Тиль сообщил о «странном сбое оборудования», которое он наблюдал накануне примерно в то же время, но не смог найти причину; однако примерно через два часа она стала меньше, несмотря на то, что он не исправил ее, и в конце концов исчезла полностью.

После активации Würzmann я сделал следующее наблюдение: «возмущение» снова появилось, имело длительность в несколько импульсов и большую силу импульса, чем у самых сильных ближайших целей. Он появился примерно через две секунды после включения передатчика и исчез (пульсирующе), соответственно, позже после его выключения. Но остальная часть эхо-изображения появлялась и пропадала при включении / выключении передатчика. «Возмущение» возникало только тогда, когда антенна была направлена ​​на восток, и сразу же исчезало при значительном изменении направления, но снова появлялось только через две секунды после поворота обратно в исходное направление. Судя по всему, мы засекли с помощью оборудования восходящую луну за облаками. Я объяснил постепенное исчезновение импульсов отражающим телом, медленно выходящим из сильно сфокусированного горизонтально направленного луча, когда оно поднимается над горизонтом. Вскоре после этого оборудование было введено в регулярную эксплуатацию, и о дальнейших наблюдениях я не слышал.

Однако только в конце Второй мировой войны были разработаны методы, специально предназначенные для отражения радиолокационных волн от Луны, чтобы продемонстрировать их потенциальное использование в обороне, связи и радиолокационной астрономии. Первая успешная попытка была предпринята в форте Монмаут , штат Нью-Джерси, 10 января 1946 года группой под кодовым названием « Проект Диана» , возглавляемой Джоном Х. ДеВиттом . Менее чем через месяц, 6 февраля 1946 года, последовала вторая успешная попытка венгерской группы во главе с Золтаном Бей . Связь Луны Relay проект последовавшего за привело к более практического использования, в том числе телетайпном связи между военно — морской базы Перл — Харбор , Гавайи и ВМС США штаб — квартирой в Вашингтоне, округ Колумбия , за несколько дней до спутников связи , связь свободна от капризов в ионосферной пропаганда была революционной.

Развитие спутников связи в 1960-х сделало этот метод устаревшим. Однако радиолюбители увлеклись ЕМЕ-коммуникацией как хобби; первая радиолюбительская радиосвязь с отражением луны произошла в 1953 году, и любители во всем мире все еще используют эту технику.

Текущие коммуникации EME

Проблемы с воспроизведением этого файла? См. Справку по СМИ .