Propagación por rebote lunar

Tierra-Luna-Tierra, EME o Moonbounce es una forma de propagación de la comunicación por radio utilizada por radioaficionados y otros para efectuar comunicaciones globales en frecuencias superiores a 144 MHz.

La propagación Tierra-Luna-Tierra, EME o Moonbounce es una forma realmente desafiante, pero interesante, de propagación de radio para que los radioaficionados la usen.

La propagación de Moonbounce presenta una serie de desafíos técnicos y operativos significativos, pero en esto proporciona una verdadera sensación de logro y disfrute cuando se ha logrado un contacto con éxito.

Utilizando bandas de radioaficionados VHF y UHF, junto con potencias relativamente altas, antenas de alta ganancia y receptores sensibles, no es un modo para todos, pero con la tecnología actual es un modo que está al alcance de un gran número de estaciones de radioaficionados con aquellos que quieren desafío.

Conceptos básicos de Moonbounce

La base de operación de Moonbounce o EME, Tierra-Luna-Tierra es el uso de la Luna como reflector pasivo. En vista de las grandes distancias involucradas y el hecho de que la superficie de la Luna es un pobre reflector, las pérdidas de camino son colosales, pero sin embargo sigue siendo una forma de comunicación que es teóricamente posible de usar, y que muchos radioaficionados usan regularmente.

Con las señales de radio siendo muy bajas, se encuentra que el ruido galáctico se convierte en un factor significativo. Este ruido emana de una variedad de fuentes en la galaxia – planetas, estrellas, etc. emiten ruido en todo el espectro radioeléctrico, y los sistemas EME son muy sensibles y podrán escuchar este ruido. El nivel de ruido no es constante a través del cielo y esto significa que algunas veces el cielo alrededor de la Luna puede ser muy ruidoso y otras veces puede ser mucho más silencioso.

Se encuentra que el ruido del cielo es normalmente peor cuando la Luna está cruzando el plano galáctico (es decir, la Luna aparece en la Vía Láctea) y esto ocurre dos veces al mes. Afortunadamente, el software utilizado para la radioaficionada EME Moonbounce indica esto y esto ayuda a elegir los momentos óptimos para cualquier actividad.

Consideraciones de equipo para EME Moonbounce

Para superar las pérdidas y permitir que se establezcan comunicaciones de radioaficionados utilizando Moonbounce, se requieren potencias de transmisor de radio muy altas, antenas directivas y receptores muy sensibles.

Con la distancia de la Luna de la Tierra entre 360 y 405 mil kilómetros y su diámetro de 3475 kilómetros, subtiende un ángulo de solo 0,52 grados a los observadores en la Tierra. Para iluminar la Luna con poca energía desperdiciada a cada lado, se requieren antenas enormemente directivas. También estas antenas deben ser completamente direccionables para poder rastrear la posición en constante cambio de la Luna.

Las frecuencias utilizadas para Moonbounce generalmente están en la porción VHF o UHF del espectro. Esto permite que se utilicen antenas con ganancias suficientemente altas para superar las pérdidas de trayectoria. Aunque se han utilizado frecuencias tan bajas como 50 MHz, es más normal que se empleen las bandas de radioaficionados de 144 MHz, 432 MHz o 1296 MHz.

Efectos de propagación de Moonbounce

Cualquier señal transmitida para EME, comunicaciones Moonbounce está sujeta a una serie de efectos de propagación de señales:

• Grandes pérdidas de trayectoria: Para cuantificar las pérdidas de trayectoria se requieren las distancias y la eficiencia de reflexión de la Luna. La Luna está a unos 385 000 kilómetros de la Tierra. La superficie de la Luna también refleja solo alrededor del 6% de la potencia de la señal de radio que la alcanza. Además de la pérdida de ruta para la señal que viaja hacia y desde la Luna, la pérdida total de ruta es, en el mejor de los casos, de aproximadamente 252 dB en 144 MHz y 271 dB en 1296 MHz.
• Pérdidas de trayectoria variable: El nivel de pérdida también varía porque la distancia entre la Luna y la Tierra no es constante. Hay un «perigeo» cuando la Luna está más cerca de la Tierra cuando se dice que el Mon es una Luna grande. También hay un «apogeo» cuando la Luna está en su punto más alejado de la Tierra cada mes. Esta variación de distancia resulta en una diferencia en la pérdida de trayectoria de alrededor de 2 dB entre las posiciones del apogeo y el perigeo. Para estaciones pequeñas donde hacer contactos usando Moonbounce puede ser marginal, la elección de la hora en el mes puede hacer una diferencia.
• Rotación de Faraday: A frecuencias de 1296 MHz y superiores no es un problema, pero en 432 MHz se cree que las rotaciones de hasta 360 grados son comunes, y por debajo de esto la señal puede girar a través de varias revoluciones completas. Esto puede resultar en que las estaciones solo puedan comunicarse en una dirección a veces.
• Desvanimiento de la libración: Este efecto ocurre en las señales de rebote lunar EME porque la superficie de la Luna no es plana y la señal reflejada consiste en una variedad de frentes de onda cada uno con diferentes fases porque la distancia recorrida por cada uno es ligeramente diferente debido a la superficie áspera de la Luna. La señal reflejada recibida es, por lo tanto, una suma de todos los frentes de onda. A medida que la Tierra y la Luna se mueven entre sí, la suma de estos frentes de onda siempre está cambiando y esto resulta en una señal sobre la que se superpone un aleteo rápido, así como una decoloración profunda (a veces hasta 20 dB) y algunos picos. Estos picos a menudo pueden ser muy útiles para estaciones con menos potencia o antenas más pequeñas.
  

  

  Después de la reflexión de la Luna, los frentes de onda tienen una variedad de fases que suman para dar la señal general. A medida que estos cambian con los movimientos relativos de la tierra y la Luna, esto resulta en la desvanecimiento de la libración.

• Cambio Doppler: El movimiento relativo de la Tierra y la Luna puede resultar en que se agregue algún grado de cambio Doppler a las señales. Esto variará según los movimientos relativos de los dos cuerpos, y también según la frecuencia en uso. Como ejemplo de cómo el cambio Doppler afecta a una señal Moonbounce / EME, se encuentra que en «Moonrise», una señal de 2 metros puede cambiar de frecuencia hasta en 350 Hz. Luego se encuentra que esta cifra se reduce, alcanzando cero cuando la Luna está pasando la longitud particular en la que se encuentra (debido al sur o al norte del azimut) Después de esto, el cambio Doppler comienza a moverse en una dirección negativa, alcanzando un desplazamiento de alrededor de 350 Hz LF por «Moonset». Como los niveles de señal son bajos usando EME Moonbounce, a menudo se utilizan anchos de banda muy estrechos y, como resultado, los cambios Doppler pueden ser importantes.
• Cambios en la polarización de la señal: Otro problema que puede ocurrir con Moonbounce es que, como las estaciones están ubicadas en diferentes posiciones en todo el mundo, una señal polarizada horizontalmente en un área del globo estará en ángulo recto con una señal polarizada horizontalmente un cuarto del camino alrededor del mundo. Este problema de polarización espacial se suma a las dificultades causadas por la rotación de Faraday.

Equipo para radioaficionados EME, Moonbounce

Comparativamente pocos contactos EME, Moonbounce se hacen en 50 o 70 MHz en vista del ruido local, así como la construcción del tipo de antenas que se necesitarían para proporcionar la ganancia requerida.

Para 144 MHz, los receptores sensibles y los excitadores del transmisor son relativamente comunes. Se necesita un buen preamplificador en la antena y un amplificador lineal de alta potencia para desarrollar la máxima potencia legal. Las antenas son manejables incluso a 144 MHz, pero se requieren altas ganancias. También las pérdidas del alimentador deben mantenerse al mínimo absoluto.

A medida que la selección de la banda amateur relevante se mueve hacia la porción UH del espectro, hay un movimiento constante de antenas Yagi a reflectores parabólicos o antenas parabólicas y se vuelve más difícil generar los niveles de potencia necesarios para impulsar la antena.

Los cálculos indican que se necesitan ganancias de antena de alrededor de 20dBd en 144 MHz y 23dBd en 432 MHz para lograr contactos Morse. Para lograr estos niveles de ganancia, un arreglo es usar cuatro antenas Yagi largas que están apiladas y atadas. Con una ganancia adicional de 3dB que se requiere en 432 MHz para cubrir la pérdida de ruta adicional, se requieren ocho Yagis largos.

Dicho esto, muchas estaciones son capaces de hacer contactos con estaciones con antenas enormes, efectivamente haciendo un retroceso de su ganancia de antena. También utilizando los modos de señal baja disponibles ahora, hay reducciones significativas en los requisitos de la antena.

Modos para radioaficionados EME Moonbounce

Aunque SSB ha sido utilizado en algunas ocasiones por estaciones que utilizan antenas excepcionalmente grandes, la mayoría de los contactos solían hacerse con Morse. Ahora con tecnología informática y modos de datos especializados, estos son ampliamente utilizados, y debido a que hay modos de baja señal, esto ha reducido considerablemente los requisitos en el equipo, poner Moonbounce al alcance de muchos radioaficionados.

• Contactos EME de Morse: Cuando se utiliza Morse, las velocidades generalmente se mantienen a velocidades entre aproximadamente 12 y 15 palabras por minuto. La razón de esto es que si las velocidades son demasiado altas, la copia se vuelve difícil en presencia de ruido, mientras que si las velocidades son demasiado lentas, los caracteres se ven afectados por el desvanecimiento de la libración, lo que de nuevo dificulta la copia. Además, la ponderación en los puntos y guiones individuales a menudo se incrementa ligeramente para ayudar a copiar. Normalmente, al hacer radioaficionado de código Morse, los niveles de señal son bajos y, por lo tanto, solo se intercambian los datos de contacto básicos. Para que un contacto se considere completado, se debe intercambiar un mínimo de los indicativos y los informes con una confirmación de que se ha recibido el informe.
• WSJT: WSJT es un formato ideal y el más utilizado para contactos de radioaficionados EME Moonbounce. Normalmente se utiliza la variante JS65 dentro de la suite de software WSJT y esto proporciona algunas ventajas considerables. La pantalla WSJT ha sido diseñada para radioaficionado Moonbounce, EME e incluso proporciona información de dirección de Moon. La operación WSJT en 144 MHz normalmente tiene lugar entre 144.100 y 144.150 MHz.
• Moonbounce a través de SSB: Para estaciones con antenas de ganancia muy alta y altos niveles de potencia, puede ser posible usar una sola banda lateral. Sin embargo, las características de propagación significan que la copia puede distorsionarse a veces.

Cuando se utiliza cualquier modo, se puede obtener una buena primera comprobación de una estación escuchando ecos de la propia señal. Si estos se pueden escuchar, entonces hay una buena probabilidad de que otros lo escuchen. Sin embargo, incluso si los ecos no se pueden escuchar, es posible que otros con antenas de mayor ganancia puedan escuchar.

Aunque muchas estaciones llaman a CQ, esto solo es viable para estaciones que utilizan antenas de alta potencia y alta ganancia. Para estaciones donde la intensidad de la señal puede ser marginal, los contactos dispuestos producen una posibilidad mucho mejor de un contacto. Estos contactos organizados utilizan períodos de transmisión y recepción cronometrados con precisión para permitir que las estaciones participantes tengan la mejor oportunidad de comunicarse.

El uso de la propagación E-M-E o Moonbounce es un desafío para cualquier radioaficionado que quiera usar este modo de propagación de radio, pero puede producir algunos resultados excelentes. Aquellos con el equipo adecuado son capaces de hacer contactos con estaciones en muchas áreas diferentes del globo cuando la Luna está en la posición correcta en relación con la Tierra. De esta manera es una forma particularmente interesante de propagación para usar.