(fuente: osbiocos.com)
REC - Detección sincronizada de meteoros en VHF (Alexandra) y ULF (radio natural). Repitiendo y afinando el procedimiento puesto en pŕactica el año pasado por estas mismas fechas, y que tan buen resultado nos proporcionó.
Este año, repetimos la experiencia de las Perséidas del año pasado mejorando algunos aspectos del sistema. Ubicamos el radiotelescopio portátil en la zona montañosa de Manzaneda (1.600 m. snm), distante unos 100 km. del transmisor Alexandra (acimut 120º desde el transmisor). Realizando un registro de eventos simultáneo y sincronizado en los espectros de radio de ULF y VHF. Durante estos meses hemos construido un nueva unidad del “satélite” Aleksëi, el cual se encarga de monitorizar el espectro de ULF y remitir en tiempo real esas señales, de manera inalámbrica, a la estación principal para su registro.
Si consideramos la distancia de 100 km entre el transmisor Alexandra y el radiotelescopio receptor, y que los meteoros efectúan su entrada a una altura media también de 100 km, y obviamos los ecos poducidos por backscatter, para aquellos meteoros que entran entre ambas ubicaciones, los casos menos favorables son el número 1 y el número 3 (en la lámina superior). En estos dos casos, la señal del transmisor y su respectivo eco cubre una distancia total de 241 km. El caso mas favorable es el caso número 2 (lámina superior), cuando el meteoro entra por la zona media entre el transmisor y el radiotelescopio, puesto que ahi la distancia total recorrida por la señal y su eco es unos 20 km inferior. No debemos perder de vista que la señal del transmisor Alexandra, en comparación con los empleados en detecciones similares, es de muy baja intensidad, alrededor de 2,5 w (el transmisor francés GRAVES transmite una señal de varios millones de vatios). Recordemos que la intensidad de la señal disminuye en proporción al cuadrado de la distancia recorrida, haciendo mas crítica la detección.
El radiotelescopio consiste en un pc portátil, o notebook, Toshiba Pentium Mobile 1,66 GHz, con Win XP SP3, corriendo el programa Spectrum Lab (creado por DL4YHF). Mediante una tarjeta de audio USB externa, estereofónica, se registra simultáneamente la recepción de ambos espectros de radio. La recepción sincronizada de ambos espectro resulta fundamental para establecer posteriores correspondencias entra las detecciónes. Las señales de audio para cada canal (L y R) de la tarjeta de audio proceden de sendos receptores de radio. El primero (canal L) monitoriza la retrasnmisión de ULF que realiza “satelite” autónomo Aleksëi. El segundo (canal R) monitoriza la trasnmisión de Alexandra en VHF y los posibles ecos meteóricos. Para ello emplea una antena de tipo dipolo con un diseño específico para esta función.
En la siguiente lámina podemos ver con mas detalle la estructura completa del radiotelescopio.
En las anteriores Perséidas se tomó una captura de pantalla cada 4 minutos. Este año capturamos una imagen cada 90 segundos, lo que nos proporciona un aumento de la resolución temporal de 2,5 veces respecto del año pasado. Por limitaciones del hardware debemos encontrar un buen equilibrio entre la resolución en frecuencia y resolución temporal. En total se realizaron 390 capturas de pantalla a lo largo de mas de 10 horas de registro continuo, de las cuales se han seleccionado las siguientes 37 para comentarlas. Todos los elementos de la estación se han alimentado con baterías para eliminar las posibles interferencias de la red eléctrica y alimentadores conmutados.
A continuación unas fotografías de la instalación portáil…
Amanece en la montaña tras una noche de observación muy agradable.
El entorno totalmente despejado de interferencias tecnológicas.
Sobre la mesa, los receptores de VHF y ULF, junto con las baterias de 20v para ir alimentando el computador. Detrás, a la izquierda, se ve el dipolo de recepción de VHF y mas al fondo, a la derecha, el “satélite” Alekséi que monitoriza y retransmite las señales de ULF.
Primer plano del receptor de VHF y el pequeño receptor de ULF, que monitoriza la retransmisión de Aleksëi.
Juego de baterías de 20v para ir reemplazando en el combinador de alimentación del computador y posibilitar su funcionamiento de modo ininterrumpido durante toda la sesión de observación.
Unidad “satélite” Aleksëi. Aleksëi funciona de modo autónomo detectando las señales de radio en el espectro de frecuencias desde 200 Hz hasta 3.000 Hz, y simultaneamente las retransmite a través de un vínculo inalámbrico al segundo receptor del radiotelescopio.
Detalle interior de Aleksëi. En la parte inferior la batería (12v, 3.000mAh); a la izquierda el recptor de ULF (Crise , construido por EA1HBX, basado en el popular BBB4); a la derecha inferior, el módulo retransmisor (oscilador y modulador); a la derecha arriba, el módulo amplificador de retrasnmisión. El consumo total de Aleksëi es inferior a 100 mA, la batería incorporada le proporciona una autonomia de funcionamiento ininterrumpido superior a 24 horas.
Antena dipolo de recepción para VHF en la banda de 70 MHz, diseñada y construida a medida en nuestro laboratorio para el radiotelescopio.
Este es el diagrama de sensibilidad en 3D del dipolo receptor que captura los débiles ecos de meteoros en VHF. Como podemos apreciar en la imagen su lóbulo de máxima sensibilidad es preferentemente cenital.
Selección de capturas realizadas la noche del 11 de Agosto de 2.024 en Manzaneda.
Explicación de las imágenes:
A la izquierda (canal L de audio) de cada imagen se muestra el espectro de radio natural desde 0 hasta 3000 Hz. El segmento de 0 a 200 Hz está filtrado para atenuar la interferencia de los 50 Hz de la red eléctrica y su principales armónicos. Aún así, sobre los 450 Hz se aprecia, como una fina línea vertical casi contínua, el armónico noveno de los 50 Hz de red. En la parte derecha (canal R) de cada captura se muestra el espectro de VHF alrededor de la señal continua de Alexandra y sus ecos dópler. La señal principal de Alexandra se mantiene relativamente estable durante el transcurso de las horas, mostrando tan solo una ligera y lenta deriva en frecuencia entre los 830 y los 915 Hz a lo largo de todo el período de capturas.
Con un globo azul se destacan, a la izquierda, los eventos de ULF que coinciden en el tiempo con un eco de meteoro en VHF, resaltados con un globo rojo. Ambos eventos se unen con una flecha horizontal azul. Los eventos detectados en ULF deben ser coincidentes, o previos, a la aparición del eco detectado en VHF. Las líneas horizontales rojas señalan aquellos ecos detectados en VHF que no muestran correspondencia con un evento en ULF. Debido a la escasa entidad de la transmisión de Alexandra, solo son detectables aquellos meteoros que pasan sobre la vertical de la línea recta que une las ubicaciones del transmisor y el receptor, y que en el espectro de capturas aparecen como breves e intensos registros de señal a ambos lados de la señal principal. Las líneas de tiempo horizontales están espaciadas 15 segundos entre ellas y muestran la hora local EA de verano (GTM +2 h.). Antes de comenzar la sesión de capturas se sincronizó el reloj interno del pc con un servidor de tiempo de internet, a través del smartphone.
foto 01
Breve eco unos 10 Hz por debajo de la señal principal, sin llegar a cortarla. La nterpretación de este eco es un breve meteoro que entra sin llegar a pasar sobre al vertical de la recta observador-Alexandra, y alejándose de ella. No se aprecia ningún evento en el espectro de VLF.
foto 02
Detección muy similar a la anterior, pero mas débil. En este caso si aparece un evento detectado el VLF, también de baja intensidad. En la parte inferior del espectro de VHF se aprecia claramente la trama identificativa de Alexandra (FSK -50 Hz@420 sg.)
foto 03
Detección mucho mas intensa. A ambos lados de la señal principal en VHF lo que indica que el meteoro paso sobre la vertical entre ambas ubicaciones. En este caso sí aparece un intenso evento en el espectro de VLF, muy intenso y con una huella espectral característica. (hora aprox. 03:13:25)
foto 04
Detección de características similares a la anterior, aunque mas débil, con un evento coincidente en VLF, también con una huella espectral de similares características. (hora aprox 03:21:55)
foto 05
Una detección débil, similar a las fotos 1 y 2, también un un evento coincidente en VLF.
foto 06
Una detección en el límite, sin coincidencia de evento en VLF. en este caso el eco aparece a la derecha de la señal de Alexandra, lo que indica que se aproximaba a la vertical entre ambas ubicaciones, aunque sin llegar a alcanzarla.
foto 07
Esta detección, relativamente débil, muestra un patrón diferente a las anteriores. El espectro del eco, en forma de fleco o cabellera, sugiere una estela de ionización persistente (y en movimiento).
foto 08
Detección breve, pero con cierta persistencia, probable evento coincidente en VLF. También a la izquierda de la señal principal, alejándose de la vertical.
foto 09
Detección muy débil, casi sobre la vetical. En VLF parece apreciarse un vestigio de evento coincidente, poco definido.
foto 10
Dos detecciones interesantes para comentar. La primera (en la parte inferior del espectro) consiste en un débil “ping” a la izquierda de la señal principal (acercándose a la vertical) y bastante alejada de la misma. Sin evento coincidente el VLF. La segunda (parte superior del espectro) muestra un amplio, aunque muy débil, patrón en fleco justo después de un evento en VLF.
foto 11
En esta captura vemos el eco dópler producido por un avión. El patrón de este eco es completamente diferente a los ecos de los meteoros, debido a las la enorme diferencia de velocidad entre ambos objetos. El dópler de este avión muestra unas disminuciones de intensidad muy significativas, que ya hemos observado con anterioridad en otras sesiones de captura. Pueden ser debidas a cambios en la posición de la nave, alterando así su reflectividad efectiva. En las siguientes imágenes vamos a realizar algunas elucubraciones atrevidas sobre este fenómeno
foto 12
La misma imagen anterior, pero resaltando la coincidencia de eventos detectados en VLF con los cambios en el nivel del eco dópler detectado sobre el avión. ¿Casualidad? ¿causalidad?…
foto 13
Cola del mismo dópler de avión de las imágenes anteriores. En este caso no hay una coincidencia clara entre la disminución del eco dópler y un evento en VLF.
foto 14
Otro dópler de avión, en casi todas las disminuciones de intensidad se aprecia un evento en VLF 8flechas hacia la derecha), pero en algunos casos esto no ocurre (flechas hacia la izquierda).
foto 15
Cola del dópler de avión anterior. en la última disminución de señal se aprecia un evento coincidente en VLF. A partir de ese momento el dópler del avión ya no es detectable.
foto 16
Vale la pena comentar esta imagen, aunque no incluye detección de meteoro. Aqui vemos la correspondencia entre un evento en VLF y un incremento en el nivel de ruido de fondo en VHF. Esto puede ser debido a un rayo.
foto 17
Una detección de meteoro, coincidente con un evento en VLF. Tras el evento en VLF aparece el dópler de meteoro con cierta persistencia en fleco.
foto 18
Unos ecos muy débiles al lado de un dópler de avión, justo antes de la transmisión del ID de Alexandra. Sin coincidencia en VLF. ¿Meteoros?…
foto 19
En esta detección, con forma de flecos difusos y débiles, si hay una evento en VLF al inicio de la traza en VHF. Acercándose a la vertical entre transmisor y receptor.
foto 20
Dos detecciones débiles y las correspondencias con eventos en el espectro de VLF. en este caso alejándose de la vertical entre ambas ubicaciones.
foto 21
Cola de la detección anterior, con ciertos aumentos puntuales en al intensidad del eco difuso del fleco dópler, sin eventos apreciables en VLF.
foto 22
Un dópler de avión, con cierta coincidencia entre las disminuciones de intensidad y eventos en VLF.
foto 23
Débil evento en VLF y rápida aparición de un fleco dópler persistente en VHF.
foto 24
Curiosa captura… ¿dópler de avión? ¿fleco de meteoro? ¿chatarra espacial?…
foto 25
Evento en VLF y justo a continuación fleco dópler alrededor de la señal principal de Alenxandra.
foto 26
Débil eco de meteoro en VHF y un evento coincidente en VLF, también de baja intensidad
foto 27
Detección de características similares a la anterior, pero mas débil. A continuación, un dopler de avión relativamente dévl (¿back-scatter?) se aproxima a la vertical de la recta en tre ambas ubicaciones.
foto 28
Eco muy débil de meteoro, acercándose a la vertical, y débil evento en VLF.
foto 29
Evento de gran intensidad en VLF y a continuación rápido dópler en VHF con persistencia en fleco, alejándose de la vertical.
foto 30
Esta detección muestra un patrón inverso a la anterior. En este caso el evento en VLF es de muy baja intensidad y el eco dópler en VHF es rápido y breve, acercándose a la vertical.
foto 31
Eco dópler intenso en VHF, con cierta persistencia en fleco, con trayectoria aproximándose a la vertical, sin correspondencia en VLF (hora aprox. 10:44:42).
foto 32
Detección de características similares a la anterior (hora aprox. 10:53:54).
foto 33
Detección anterior (parte inferior del espectro) y nueva detección en fleco muy difuso.
foto 34
Espectacular e intenso dópler en fleco alrededor de la señal principal, muy persistente y que se solapa con la transmisión del ID de Alexandra. ¿Meteoro? ¿eco de avión muy distorsionado por propagación multicamino?. Si se debe a un meteoro, podría interpretarse como una entrada con trayectoria alejándose de la vertical sobre la línea recta que une transmisor y receptor (aparece a la izquierda de la señal principal de Alexandra). Este fenómeno no aparece registrado en el espectro, sin embargo, si aparece un evento en VLF. la estela ionizada producida por el meteoro produce un eco difuso en fleco, de gran intensidad y persistente, que se va desplazando hacia la vertical entre ambas estaciones. También cabe la posibilidad de que este eco sea producido por algún tipo de aeronave distinto de un avión de línea comercial.
foto 35
Una detección de gran intensidad, de características similares a la anterior, pero que ocurre justo en sentido contrario. Un poco antes, en la parte inferior del espectro, sobre el ID de Alexandra podemos apreciar el débil eco de un avión. apreciamos que los patrones de ambos ecos son completamente diferentes. Aunque sus velocidades de desplazamiento resultan ciertamente comparables.
foto 36
Siguiente imagen capturada con la cola de la detección de la imagen anterior. Además del dópler, se aprecia en la parte superior del espectro un incremento en el nivel del ruido de fondo de recepción en VHF. También resultan interesantes las diferentes huellas espectrales de los diversos eventos capturados en VLF.
foto 37
Última captura de la sesión de este año desde Manzaneda, tras 10 horas largas de capturas ininterrumpidas. Un eco intenso de meteoro con fleco persistente, sin correspondencia con evento en VLF.
