radiometeore

[gdicarlo]

eccole alla fine...
e' da tempo che ci penso, ci lavoro, ci perdo le notti nuvolose ecc...

diciamo che ieri sera (e stamattina) ho raccolto qualcosa, finalmente

in breve la teoria: una meteora entrando in atmosfera, brucia e ionizza,
creando dietro di se una scia di ioni ed elettroni liberi; a seconda della
densita' (in elettroni/m3) la vita di questa scia ionizzata puo' essere di
frazioni di secondo (le particelle cariche si ricombinano velocemente e
si neutralizzano a vicenda) fino a qualche minuto (si forma un vero e
proprio tubo di plasma)

in ogni caso questa zona ionizzata in alta atmosfera crea un disturbo alle
proprieta' di propagazione delle onde radio; sempre riassumendo molto,
sappiamo che al di sotto di una certa frequenza (variabile con il tempo,
e varie condizioni come l'attivita' solare ecc... ma generalmente compresa
tra i 30 e i 50 MHz) le onde radio emesse da terra vengono riflesse dalla
ionosfera, permettendo, su frequenze inferiori a questa, la propagazione di
onde radio tra punti non otticamente connessi della superficie terrestre,
ad es. le trasmissioni in onde corte. al di sopra, le onde non vengono riflesse
dalla ionosfera e infatti per le trasmissioni televisive, che avvengono tutte
al di sopra di questa frequenza limite, e' necessario avere visibilita' fisica
dell'antenna emittente. quello che determina il valore della frequenza critica
e', di nuovo, la densita' di elettroni in ionosfera (da qui la variabilita' con
il ciclo solare ecc...)
se la traccia ionizzata di una meteora e' sufficentemente densa in elettroni
allora essa stessa puo' essere in grado di riflettere onde radio a frequenze
piu' elevate, per il tempo in cui esiste.

quindi il principio della rivelazione radio delle meteore e' il seguente:
ci si mette in ascolto su una frequenza oltre la frequanza critica, su cui esista
una trasmissione (possibilmente molto potente e continua nel tempo), ma la
cui trasmittente sia al di fuori della visibilita' dal proprio punto di ricezione.
in condizioni normali non si riceve nulla; se una meteora crea una scia ionizzata
in atmosfera, esiste la possibilita' di ascoltare per un tempo variabile da
qualche decimo di secondo a qualche minuto, a seconda, come detto prima, del
tempo necessario alla ricombinazione delle particelle cariche, la trasmissione
emessa dall'emittente fuori portata ottica

serve quindi un ricevitore sintonizzabile a piacere, una buona antenna e
tanta tanta pazienza!!!

il mio sistema attuale e' una specie di mostro di frankenstein fatto da:
- un'antenna attiva televisiva, con copertura da 40 a 900 MHz
- un preamplificatore di antenna a grande dinamica e a larga banda (grazie max!!)
- un hp8901 (analizzatore di modulazione) usato come down-converter (da 143 MHz a 455 KHz)
- un hp3585a (un voltmetro selettivo) usato come ricevitore di IF a 455 KHz
- un pc con scheda audio e il software Spectrum Lab (freeware) per l'analisi e la
  registrazione degli eventi

nessuno di questi "pezzi" e' nato ottimizzato per lo scopo, ed e' un miracolo che
la cosa funzioni!!

nelle foto allegate vedete il sistema di acquisizione e l'antenna (qualcuno
apprezzera' l'uso del cavalletto dell'etx!!),
seguono i risultati

[gdicarlo]

qualche altro dettaglio, prima dei risultati

la stazione emittente scelta e' il radar per satelliti francese
chiamato GRAVES, che emette da vicino Digione con potenze enormi
24 ore su 24 sulla frequenza di 143.050 MHz

dettagli su questo radar si trovano facilmente in rete
(e' cosi' potente che si possono facilmente rilevare a terra le
onde riflesse dalla superficie lunare o dalla ISS...)

cosa si vede sugli spettrogrammi:
al solito c'e' il tempo in ascissa e la frequenza del segnale demodulato
ssb sul'ordinata; il ricevitore e' sintonizzato in modo che un'eventuale
presenza di portante a 143.050 MHz crei un segnale in banda audio dalle
parti dei 2 KHz. quando c'e' un segnale riflesso da una meteora si vede
un punto (o una linea per gli echi piu' lunghi) che appare improvvisamente,
e si sente in altoparlante un beep chiaramente udibile, sul fondo di rumore
incoerente

nelle foto allegate ci sono gli echi che ho registrato stanotte e stamattina

[gdicarlo]

commenti:

il primo spettrogramma (ognuno rappresenta 5 minuti di registrazione)
ha addirittura due echi, uno molto forte verso le 21 e 25 e uno piu' debole
verso le 21:28:30; la frequenza e' circa la stessa (il ricevitore era
appena acceso e stava ancora driftando in temperatura di qualche decina
di hertz...)

il secondo mostra un evento verso le 00:57 con una struttura doppia che
spieghero' in seguito

il terzo, infine, e' un ping piuttosto intenso verso le 13:23:40

in tutti gli spettrogrammi si vede anche una portante dispersa locale,
che e' utile, peraltro, per seguire i drift in frequenza del down-converter,
che, come dicevo prima, non e' esattamente nato per essere stabile alla
diecina di Hz; quando si vede una spezzatura di questa traccia, cio' e'
dovuto ad un intervento manuale di risintonizzazione

la quarta immagine e' l'ingrandimento dell'evento delle 00:57 e porta in se'
la segnatura della sorgente: infatti il radar GRAVES emette a cicli di 19.2
secondi su sei settori, ciascuno per 3.2 secondi, a frequenze leggermente
crescenti per ogni settore, per poi ricominciare dalla frequenza base
dopo 19.2 secondi. le frequenze dei vari settori distano tra loro 8-10 Hz.
l'eco delle 00:57 sembra in effetti cominciare ad una frequenza per poi saltare
ad una frequenza superiore
(su www.flickr.com/photos/radiofireballs/31 ... 112792377/
c'e', nella parte in alto, lo spettro di emissione del radar Graves, quella specie
di scaletta...)
se fosse durato di piu' sarebbe stato piu' chiaro ed inequivocabile, pero'
per ora mi accontento!!

il link "d'oro" per informazioni ed esempi su questa "roba" e'

www.tvcomm.co.uk/radio/

e su flikr c'e' una collezione di bellissimi spettrogrammi di fireball
(magari vederne uno cosi'!!!)

www.flickr.com/photos/radiofireballs/

saluti a tutti  g.

[Marco Di Lorenzo]

Complimentoni, Giuseppe. Un bel lavoro, decisamente insolito e affascinante... sinceramente, i ping più deboli faccio fatica a vederli;  sicuramente, con molta pazienza e un po di fortuna, un bel giorno ci farai vedere un radiobolide anche tu!
Permettimi una domanda leggermente OT: nessuno ha pensato ad usare il GRAVES o altri sistemi simili per rilevare piccoli asteroidi in rotta di collisione con la Terra? In fondo, un preavviso di 12/24 ore potrebbe essere sufficiente per evacuare le aree in pericolo...

[gdicarlo]

allora...
intanto grazie per i complimenti, ma quando vedrai gli echi
del berardi con la sua antenna dopata...

per l'ot (mica tanto ot): graves viene usato proprio per monitorare
qualunque cosa si aggiri nello spazio sublunare. intanto i satelliti artificiali
e tutti i pezzi di ferraglia spaziale che abbiamo messo in orbita, poi
c'e' il monitoraggio di tipo militare ecc...
il punto e' che un asteroide in collisione temo lo vedi troppo tardi...
andando a spanne a 100km/sec dalla terra alla luna e' un'ora...

non so quale sia in realta' il limite osservativo reale, nel senso che la luna
la vedi con una radio un po' buona, ma senza roba fantascientifica;
dovrei farmi un po' di conti... il problema e' che il noise-floor a
143 MHz non e' proprio trascurabile

[Paolo]

Non so chi proporre santo subito, se Graves o Giuseppe...  ;D :-X

L'esperienza e' entusiasmante! Il software analizza le modulazioni del segnale mentre si ascolta il tipico fruscio di fondo di trasmissioni radiofoniche. A volte pero' il fruscio pare interrotto da un breve fischio... Quando assieme a Giuseppe abbiamo sintonizzato l'apparato sembrava di ricevere qualcuno che ogni tanto si divertiva a fischiettare nel microfono! Subito dopo aver udito il fischio lo spettrogramma che avanza mostra una bella traccia colorata, di lunghezza variabile a seconda della durata dell'evento. Davvero incredibile pensare che si tratta di echi del segnale emesso dal radar francese sulla zona di spazio ionizzata dalla meteora.

Giuseppe ha gia' spiegato tutto con dovizia (io non saprei fare altrettanto), aggiungo solo che per questi spettrogrammi lo shift in frequenza che abbiamo scelto colloca il segnale in banda audio all'incirca a 1200 Hz. Le tracce infatti appaiono intorno a questa altezza.

La grande sorpresa e' stata per noi l'elevato numero di echi nel tempo, visto anche le esperienze fatte in precedenza. Merito sicuramente dell'antenna "dopata" (ormai ho fatto il callo  ;) ) messa in buona posizione (sul tetto) e lavorante alla frequenza per cui e' stata progettata. Da uno studio statistico che abbiamo visto sul web, considerando la sensibilita' delle apparecchiature, le innumerevoli tracce della durata inferiore al secondo dovrebbero essere prodotte da meteore di magnitudine uguale o inferiore alla 5a, quindi invisibili ad occhio nudo (sotto un cielo normale). Questo significa che il monitoraggio radio delle meteore e' davvero efficiente. Inoltre si possono fare conteggi e statistiche sulle meteore anche stando dentro casa, anche successivamente, analizzando i le immagini. Ovviamente deve essere grandioso usare queste apparecchiature nelle uscite in montagna in occasione di vistosi sciami meteorici come le Perseidi, Leonidi, ecc, rilevando sia la parte visibile (ad occhio nudo e con fotografie) che la controparte radio.

Anche io stanotte ho lasciato il ricevitore collegato al PC con la funzione di memorizzazione automatica delle immagini attivata. Al mattino ho preso le circa 500 videate catturate per analizzarle. Si potrebbe fare una interessante statistica perche' sebbene l'ampiezza dello spettrogramma e' di soli 60 secondi, ci sono diversi echi in ognuno di essi. Qualche esempio:

Nove eventi in 60 secondi (ore 03:00 TL):
http://quasar.teoth.it/gallery/albums/u ... 63/seq.jpg

Un minuto dopo arriva un bel gruppetto, 4 echi in 5 secondi:
http://quasar.teoth.it/gallery/albums/u ... GRUPPO.jpg

Le tracce viste sembrano appartenere a modesti eventi meteorici, probabilmente invisibili ad occhio nudo. Questa invece dovrebbe essere stata una meteora piu' luminosa, non so dire di che entita' (l'evento e' durato quasi 30 secondi):
http://quasar.teoth.it/gallery/albums/u ... et_big.jpg

Lo spettrogramma in queste immagini e' tagliato, l'intera ampiezza sul frame originale  corrisponde ad un minuto circa, ma vi potete regolare osservando gli indicatori di tempo sulle ascisse tracciati ogni 5 secondi.

Riguardo l'eco con la ISS, ci sono due buone condizioni stasera e domani, in cui il percorso proiettato a terra passa tra noi e la Francia. Merita senz'altro un tentativo di ricezione....

22 gen
http://img144.imageshack.us/img144/2892/iss22genra2.jpg


23 gen
http://img144.imageshack.us/img144/2641/iss23genoz9.jpg

A presto!
Paolo

[gdicarlo]

fantastiche!!!

quella lunga e' da incorniciare subito!!!!

ora tocca che mi metto al lavoro per recuperare il gap tecnologico...
... e poi ci divertiamo con le coincidenze

ciao ciao g.

[Marco Di Lorenzo]

Mamma mia! 
Fate paura, mo vi mettete pure a fare le concidenze come con le antenne gravitazionali! 
A quando un bollettino sul flusso meteorico giornaliero sulla homepage di quasar?  ;)
Due domande:
1) secondo voi le tracce così ravvicinate nel tempo sono un caso o ci potrebbe essere un nesso? (magari frammenti di uno stesso oggetto, divisi poco prima...).
2) la traccia grossa mostra un evidente allargamento in frequenza... a cosa lo attribuite?

PS: Giu, quello che dici tu sull'avvistamento di asteroidi è vero, però 100Km/s son tantini e poi, con una strumentazione più sensibile, forse si può andare anche un pò oltre la luna (rumore permettendo, come tu giustamente dici).