Наши статьи - >> [Старый С.В.] Радионаблюдение метеоров в УКВ диапазоне

Радионаблюдение метеоров в УКВ диапазоне

[Старый С.В.]

Зависимость от погоды в метеорных астрономических наблюдениях побуждает разрабатывать методы, в которых используется электромагнитное излучение радиодиапазона. Использовать радиолокационный метод любителям метеорной астрономии непросто, как в силу сложности регистрации в государственных службах передающей радиоустановки, так и из-за сложности в изготовлении такого рода установки. Но использование радиодиапазона для метеорных наблюдений нашло свою реализацию в серии т. н. пассивных радиометодов наблюдения. К последним принадлежит в частности:

1. Регистрация собственного излучения метеоров на долгих и средних длинах волн (длинна волны 100-1000 м и более);

2. Регистрация интерференционных свистов от метеоров при прослушивании коротковолновой близлежащей радиостанции (длинна волны 10-100 м);

3. Регистрация отраженных от ионизационного следа музыкально-речевых сигналов (мрс) от далеких радиостанций на ультракоротких длинах волн метрового диапазона.

Более внимательно рассмотрим последнюю разновидность радионаблюдений метеоров. Этот метод базируется на явлении отражения радиоволн от ионизационного метеорного следа в верхних слоях атмосферы. Как известно, радиоволны УКВ-диапазона (или, как не совсем правильно говорят, FM диапазона) пронизывают атмосферу, не отражаясь от ионосферы, и проникают в космическое пространство. При этом они почти не огибают земную поверхность и FM-радиостанции можно слышать только в «зоне прямой видимости». В обычном состоянии мы не можем слышать эти радиостанции из других городов (например, Москвы), но когда в верхних слоях атмосферы пролетает метеор, его ионизационный след на краткое время (0.5-3 секунды) отражает радиоволны далекой FM-станции, и мы можем ее слышать, если на этой волне не работают местные мощные радиостанции. Радиоустановка при этом регистрирует музыкально-речевой сигнал (мрс). Количество мрс за час, как и ZHR, разумеется, пропорциональна количеству метеоров, которые проникают за это время в атмосферу, но очевидно, что не равно визуальному ZHR. Потому, на наш взгляд, одной из важнейших задач метеорных радионаблюдений такого характера есть нахождение коэффициентов пропорциональности между количеством мрс за час и визуальным ZHR, а также определение влияния различных факторов (солнечная активность, состояние атмосферы и т. п.) на эти коэффициенты.

В 2007 году на астроклубе гимназии №59 была собрана первая наша радиоустановка для регистрации мрс-ов. Ее структурная схема изображена на рис.1, а внешний вид и дипольная антенна на рис.2,3.

Рис.№1.




Рис.№2.




Рис.№3.

В установке использовался радиоприемник с цифровой настройкой частоты, но вместо штыревой антенны, которая находилась на нем, мы использовали дипольную комнатную антенну для телевизора, размещенную вне дома на рассоянии около 50 см от стены и около 3 метров от земли (рис.3). Антенна была сориентирована на направление север-юг. Оптимальным вариантом оказалась частота 88.0 МГц – на ней работают радиостанции в Москве, Питере и других городах, но довольно чисто в Киеве. Сигнал с выхода приемника попадал на звуковую карту компьютера, который непрерывно обрабатывал и анализировал звуковой поток с целью нахождения мрс.

Для этого нами использовалась программа RadioRecorder (RR), написанная под эту задачу любителем астрономии Сергеем Марченко (Москва). Принцип действия программы базируется на сравнении сигнала приемника с некоторым пороговым уровнем шума, полученным ранее на основе этого же сигнала. При превышении сигналом порогового значения на небольшое время программа включает запись и эта часть сохраняется в виде *.wav файла, который со временем можно прослушать. Программа содержит фильтр импульсных помех, который отсеивает внезапные всплески шума (например, возникшие из-за включения бытовых электроприборов).

После эксплуатации первой установки для радионаблюдений метеоров на Геминидах-2007 мы пришли к выводу, что установка требует существенной модернизации. Она часто срабатывала на бытовые шумы разного характера, а сигналов от метеоров почти не было из-за загрубленной чувствительности и высокого уровня шума. Под модернизацией мы запланировали:

1. Разместить установку за городом;

2. Вместо дипольной антенны использовать 5-ти компонентную Yagi-антенну;

3. Антенну следует поднять на некоторую высоту и направить на известный мощный радиопередатчик.

Самым сложным пунктом модернизации был п.2 – создание 5-ти компонентной Yagi–антенны.

Таким образом, на протяжении 2-х лет проводилась модернизация. Вторая установка для радионаблюдений метеоров состоит из FM автомагнитолы с цифровой настройкой частоты, блоком питания на 12 В к ней, компьютера Celeron 600 с 256Мб оперативной памяти и Yagi –антенны (рис. 4,5).

Рис.№4.




Рис.№5.

Расчет антенны для частоты 91 МГц провел любитель астрономии из Минска Виталий Мечинский (Lupus), также были рассчитаны вертикальная и горизонтальная диаграммы направленности антенны (рис.6, 7).

Рис.№6.




Рис.№7.

Антенна была собрана силами нашего астроклуба. Cредства, потраченные на неё, составили примерно 500 грн. Внешний вид антенны можно видеть на рис.8-12.

Рис.№8.




Рис.№9.




Рис.№10.




Рис.№11.




Рис.№12.

При помощи сайта www.fmscan.org мы нашли необходимые передатчики в Европе, которые работают на нашей частоте 91,0 МГц (рис.13), и выбрали самый мощный, находящийся в Варшаве, который имеет мощность 120 кВт и вертикальную поляризацию излучения. Он обслуживает радиостанцию RMF FM, которая крутит круглосуточно польскую и европейскую популярную музыку.

Рис.№13.

На этот передатчик мы и настроили нашу антенну. Для регистрации музыкально-речевых сигналов использовалась та же что и в прошлой установке программа RadioRecorder v1.1, но уже после Персеид мы перешли на обновленную версию программы RadioRecorder v1.2. Установка была доставлена в с. Михайло-Коцюбинское, которое находится в 15 км на запад от Чернигова перед максимумом метеорного потока Персеид в 2009 году. Предыдущие исследования радиоэфира на месте размещения антенны показали, что частота 91 МГц есть чистая от местных радиопередач и в ночь 9/10 августа нами были проведены первые наблюдения при помощи этой модернизированной установки для метеорных радионаблюдений.


См. также: Результаты радионаблюдений, полученных с помощью данной установки.