В этой статье я хочу привлечь общее внимание ЛА к новому виду любительских исследований космоса: к Радио–Астрономическим наблюдениям. Конкретно к наблюдениям радиоизлучения Юпитера.
Прежде всего, хочу выразить благодарность В.Мечинскому Радио-Админ , при помощи которого мною была получена и освоена исчерпывающая теоретическая информация по радиоизлучению Юпитера.
Теорию вопроса, рассмотренную на белорусском сайте ЛА и в программе Radio-Jupiter Pro 3, в ее Help-файле, я упускаю. Всем хороша эта программа по прогнозированию радиоштормов Юпитера, кроме одного…. Она не предсказывает частоты, где они могут быть обнаружены! Во время поиска сигнала удобно пользоваться бесплатными программами Spectrogram16 и SpectrumPlayer. Эти программы показывают FFT спектр сигнала, пишут аудио файл в формате wave, с последующим сохранением на ПК. Очень удобна программа Syntrillium Cool Edit Pro v2.0, позволяющая отфильтровывать помехи, сопутствующие полезному сигналу, просмотреть общий вида сигнала, произвести замер продолжительности бурстов и их амплитуды. Приведенные в статье спектрограммы получены при обработке аудио сигналов именно в этой программе.
Так как же обнаружить сигнал радиошторма?
Принять радиосигнал Юпитера возможно в годы минимума солнечной активности на любой приемник, имеющий модуляцию приема АМ, диапазон принимаемых частот от 18 от 24Мгц, чувствительность не менее 1мкВ. Практически любая современная техника, в том числе армейская техника прошлых лет, выдерживает этот параметр. Пример удачного компромисса между возможностями рядового ЛА и минимальными требованиями к технике рассмотрен в статье «Аппаратура для радиоастрономических наблюдений. Наблюдения Юпитера», опубликованной в журнале «Небосвод» №3 за 2008г. В своих радиоастрономических наблюдениях Юпитера я использую трансивер японской фирмы Yaesu FT-897D (рис.1), с возможностью цифровой обработки сигнала. Дополнительно в аппарате были установлены два узкополосных кварцевых фильтра фирмы Collins, позволяющие повысить избирательность и селективные свойства трансивера, минимизировать перекрестные помехи в полосе принимаемых частот в зависимости от выбранной модуляции. Во время поиска юпитерианских радиобурь, применялась антенна 3ele Yagi Cushcraft A3S на поворотном устройстве, позволяющем производить разворот антенны (ее диаграммы направленности) на любой азимут. Между трансивером и антенной был подключен автоматический антенный тюнер FC-30, согласующий антенну с приемной техникой на сигнал, отличный по частоте от полосы частот, заявленной фирмой-производителем.
РИС.1 Трансивер Yaesy FT-897D+тюнер-автомат.
Очень серьезный, я бы сказал, основополагающий критерий в приеме Радио-Юпа вводит условие применения соответствующего типа антенн.
Наша планета обладает своим магнитным полем, радиоционными поясами, ионосферой. Радиоционные пояса Земли могут порождать помехи (QRM) родственные радиоштормам Юпитера. Также Солнце, «подсвечивая» ионосферу Земли из-под горизонта, порождает весьма интересные радиобурсты на частотах близких излучению планеты. Более того, следует учесть перекрестные помехи (QRN), появляющиеся практически со всех сторон от вещательных и радиолюбительских станций КВ диапазона. Вот здесь самое главное отфильтровать земную радиопомеху (QRM,QRN) от того, что идет с дальнего космоса. Как правило, земные помехи идут с определенного азимута. Дабы не спутать сигнал, идущий от Юпитера, нужно (в обязательном порядке) иметь направленную антенну, позволяющую:
1) Произвести ротацию (поворот на определенный угол) антенны по азимуту с использованием поворотного устройства для многоэлементных антенн.
2) Антенну с переключаемой диаграммой направленности. Когда антенна (ее полотна) неподвижны, а выбор направления приёма осуществляется выбором элементов полотна антенны, т.е. переключением соответствующих фазосдвигающих элементов на операторском месте. Описания конструкций таких антенн размещены на сайте белорусских ЛА.
В программе Radio-Jupiter Pro 3 моделируем время возможных штормов на данную ночь. Прослушивание эфира при поиске сигнала удобно вести в головных телефонах (наушниках). Одновременно с этим следует подключить аудио выход приемника на линейный вход звуковой карты Вашего ПК. Включаем аппаратуру и регулируем уровень звука в головных телефонах. Слишком громкий сигнал приведет к быстрой утомляемости слухового аппарата.
Внимательно прослушиваем диапазон частот от 18 до 20Мгц и от 22 до 24Мгц в режиме АМ модуляции. Это частоты наибольшей вероятности приема радиобурь Юпитера. Звуковая составляющая бурстов, вне зависимости от их типа, воспринимается как наплывы шума одной тональности, разной амплитуды, через неравные промежутки времени. В среднем сигнал занимает полосу от 10 до 25Кгц.
Образно говоря, они схожи с шумом морских волн, омывающих берег. Очень мощные шторма похожи на шум прибоя в средне ветреную погоду. Обнаружив на частотах поиска такой радиосигнал, производим ротацию поворотного устройства антенны, либо переключение диаграммы направленности неподвижных элементов. Выясняем откуда, с какого азимута, приходит сигнал. Если азимут максимума приема сигнала (следим за показанием S-метра с одновременным прослушиванием аудио сигнала), отличен направлению на планету, то он не соответствует радиошторму, идущему с Юпитера, какую бы амплитуду и вид сигнал не имел! Это сигналы земных помех, порождаемые в земном магнитном поле или перекрестными помехами вещательных (радиолюбительских) станций. Убедившись, что сигнал приходит с азимута близкого местонахождению Юпитера, записываем сигнал в программе Spectrogram 16 в аудио файл длительностью около минуты, сохраняем его на ПК.
К сожалению, многие радиопомехи земного происхождения, принимаемые на слух, имеют звучание схожее с радиоштормами Юпитера. Примерный вид спектров таких импульсных помех показан на спектрограммах. Чтобы исключить их прием и не пропустить шторм просматриваем наш минутный файл принятого сигнала в программе Syntrillium Cool Edit Pro v2.0. Если необходимо, подавляем сопутствующие помехи. В принципе для этой цели применимы любые программы–аудиоредакторы. Если форма сигнала не соответствует бурстам радиобурь, записываем частоту приема на данную ночь, как «пораженная», и вновь внимательно прослушиваем эфир. Если же подтверждается принадлежность сигнала Юпитеру, записываем всю продолжительность сигнала до полного его исчезновения в радио эфире. Затем обрабатываем полученную запись, замеряя максимальную и минимальную амплитуды сигнала, продолжительность бурстов, определяем их тип. Кроме этих параметров в журнал наблюдений заносим дату, время и частоту на которой был принят сигнал.
Для тех ЛА, кто пожелает досконально изучить вид FFT спектров радиосигнала Юпитера, откроется возможность непосредственно с монитора производить отсев радиопомех. Для предварительного изучения спектров аудио сигнала радиоштормов Юпитера, их можно почерпнуть с сайтов www.jupiterradio.com или www.belastro.net. С одной стороны это более удобно и разумно, но в этом случае наблюдатель лишает себя удовольствия непосредственного поиска, своеобразного азарта, хорошо знакомого ЛА визуально ищущим новые кометы. К тому же ни одна свободно распространяемая программа не имеет чувствительность равную слуховому аппарату человека.
РИС.2 Спектрограммы аудио сигнала L-бурстов.
РИС. 3 Спектрограммы аудио сигнала S-бурстов.
РИС. 4 Основные виды импульсных радиопомех земного происхождения.
РИС.5 Спектрограмма сигнала «помеха+сигнал».
Видны всплески полезного сигнала идущего от Юпитера.
Основной алгоритм поиска юпитерианских радиоштормов, не претендующий на исключительность, я описал. Перейду к краткому обзору основных типов импульсных радиопомех земного происхождения схожих по своему звучанию бурстам Юпитера.
Как показали наблюдения, импульсные помехи, схожие по своему звучанию радиобурстам Юпитера, делятся на два основных типа. Наиболее часто на сканируемых частотах присутствует помеха А-типа. На слух она воспринимается, как мгновенные всплески радиошума, одной тональности, с различными промежутками времени между бурстами. Помеха широкополосна, может занимать от 200 до 500Кгц на сканируемом диапазоне. Радиопомехи А-типа могут плавно набирать силу (амплитуду) сигнала, так же постепенно сходить до нуля, никогда резко не обрываясь. В основном эти помехи наблюдаются незадолго до восхода Солнца или сразу после его захода за линию горизонта. Интересен тот факт, что радиопомехи А-типа практически всегда присутствуют в южном направлении, зачастую перемещаясь с запада на восток со скоростью астрономических объектов. На мой взгляд, данные радиопомехи порождаются непосредственно в ионосфере Земли, «подсветкой» ионосферы из-под горизонта восходящим (заходящим) светилом.
К помехам В-типа относятся радиовсплески наиболее похожие по своему звучанию на радиосигнал Юпитера. Здесь следует обратить особое внимание на прямоугольность импульсов и на абсолютно равные промежутки времени между всплесками (бурстами). Сигнал радиопомех В-типа занимает по частоте полосу не более 150Кгц. Установить точную природу этих помех я не берусь, однако по косвенным признакам полагаю, что они порождены военной радиолокацией или дальними КВ приводами аэродромов. Помеха внезапно появляется в эфире, так же внезапно обрывается, всегда «привязана» к одному азимуту, не перемещаясь по небосводу.
Очень часто радиопомехи настолько широкополосны, что «забивают» весь диапазон поиска и сопутствуют принимаемому сигналу. На рис.5 приведен пример спектра полезного сигнала совместно с сопутствующей помехой. Видны всплески сигнала идущего от Юпитера. В таких случаях необходимо произвести обработку записанного аудио сигнала и подавить помеху.
В заключение статьи отвечу на вопрос: «Зачем наблюдать Радио-Юпитер?» Конечно, можно было бы привести пример наблюдателей переменных звезд, ловцов комет и астероидов и т.д. Однако ответ кроется в другом. Ничто в физике Вселенной не происходит «просто так». Все подчиняется своим законам. После открытия радиоизлучения Юпитера прошло более 50-ти лет, а мы – люди, до сих пор не можем предсказать точную частоту возможной генерации сигналов и направленность излучения относительно Земли! Уже сейчас это сказывается на точности дальней космической навигации и безопасности МКС при полетах к Юпитеру. Катастрофическая нехватка средств и времени у профессионалов для планомерных, долголетних наблюдений, открывает горизонт научных изысканий для нас – любителей! Это именно та область науки, где любительские наблюдения будут более чем желательны!
Желаю ВСЕМ успеха в приеме радиоштормов Юпитера!
Искренне ВАШ, Альфред Викторович Крохмаль (RM4HM).
|
