Secção Técnica Temática de trabalhos da A.R.L.A.

Artigos de natureza técnica ou histórica

Comunicações Espaciais

Reflexão Lunar, EME ou " Moon-bounce (1)

[ Miguel Andrade - Abril de 2001 ]

Este 5º artigo pretende abrir novos horizontes à actividade das comunicações do serviço amador, seguindo a continuidade da série sobre o tema das comunicações espaciais aplicado ao radioamadorismo iniciado em Outubro de 2000, nomeadamente abordando alguns dados importantes sobre aspectos gerais para a operação em que se faz uso do satélite natural da terra como reflector das ondas da rádio.

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Os satélites artificiais de comunicações e as comunicações com naves tripuladas tiveram para já destaque nos 4 primeiros artigos desta série, contudo faltava abordar o tema da reflexão lunar antes de prosseguir as inúmeras matérias que podem ser desenvolvidas sobre as outras duas áreas já abordadas.

O Satélite natural da Terra, a Lua está a ser cada vez mais usada pelos radioamadores com reflector passivo de sinais nas bandas de VHF, UHF e SHF. Desta forma, frequências muito altas como as das faixas dos 2 metros, 70 centímetros, 23 centímetros e as micro-ondas permitem contactos em longas distâncias só possíveis de alcançar habitualmente através das ondas curtas e ondas médias.

Como « não há bela sem senão », o grande afastamento entre os dois planetas, a superfície irregular e pouco reflectora para as ondas da rádio da Lua, assim como as perdas de sinal no trajecto entre a ida e a volta das emissões feitas a partir da terra são enormes obstáculos.

Traduzidas em números para quem estes valores digam alguma coisa podemos afirmar que em média nos 144 MHz podemos esperar perdas na ordem de 252 dB, nos 432 MHz andarão pelos 261 dB e em 1.296 MHz teremos valores na ordem dos 271 dB.

Para ajudar um pouco a abordarmos este conceito, tenhamos em consideração que os ganhos das antenas em ondas curtas nos contactos intercontinentais de milhares de quilómetros se ficam habitualmente entre 0 dB ( ou menos ) e 12 dB.

Na prática há condicionantes que podem fazer sofrer algumas variações no sinal das comunicações que usam o satélite natural da Terra como repetidor passivo. O próprio solo que rodeia a estação pode introduzir sobretudo nas frequências da banda de VHF ganhos por reflexão na ordem de 6 dB.

O ganho conseguido com as características do solo é muito importante nas bandas mais baixas, sobretudo nos 144 MHz, uma vez que o factor de ruído de origem cósmica excede o ruído térmico emitido pela terra. Nas frequências mais elevadas essa vantagem é cancelada porque as ondas reflectidas pelo solo deterioram-se facilmente para além do facto de que o ruído produzido pela terra ultrapassa o ruído cósmico.

Como os sinais são sempre muito fracos e o factor ruído se torna tão importante, é fundamental reduzi-lo ao mínimo.

Não se pense que se trata de reduzir apenas o ruído que é captado pela antena mas sobretudo o que é produzido e gerado pelo próprio sistema da estação em si.

Outra fonte de ruído importante captado pelas antenas é a própria actividade galáctica, sobretudo proveniente da zona ruidosa da via láctea.

Á noite o ruído solar está ausente, por outro lado as actividades humanas que provocam interferências também vão sendo reduzidas à medida que a noite avança.

Para que um contacto desta natureza entre duas estações de amador seja possível é óbvio que a Lua tem que estar acima do horizonte para ambas. As correcções de azimute na orientação das antenas sofre orientações constantes que podem variar de acordo com o grau de elevação acima do horizonte devido aos movimentos rotação de ambos os planetas.

A distância entre os corpos celestes também é importante uma vez que ela é variável devido à órbita ligeiramente elíptica o que provoca uma perda suplementar de sinal na ordem dos 2dB durante o apogeu, ou seja quando a Lua está mais afastada.

Todas as condições favoráveis em uníssono têm lugar de tempos a tempos, tal como as condições desfavoráveis, a meio caminho ficam as situações de compromisso com que se debatem no quotidiano os inúmeros aventureiros que apreciam este tipo de desafio.

Os aficcionados deste tipo de radiocomunicações são confrontados ainda com outras dificuldades resultantes de um número apreciável de fenómenos físicos, por vezes em simultâneo.

Da existência potencial destas manifestações advêm consequências que se reflectem em questões relacionadas com a polarização do sinal, com os desvios de frequência e com os desvanecimentos ocorridos.

Tal como acontece noutros tipos de comunicações espaciais, também neste caso há que ter em conta o efeito Doppler. Este fenómeno, ( que aqui já foi explicado nos artigos sobre comunicações através dos satélites artificiais do serviço de amador ), tem lugar devido ao movimento relativo do objecto em relação à estação que emite.

Como resultado dos diferenciais de movimento, quando a Lua se levanta no horizonte os ecos da nossa emissão aumentam em frequência, dando-se o fenómeno contrário quando a Lua se encontra na descida em relação ao horizonte. No seu ponto mais alto acima do horizonte, ( geralmente quando coincide com o Sul ), este efeito não se faz sentir.

Os saltos de desvio aumentam em função da frequência de trabalho, sendo de + - 300 Hz nos 144 MHz e + - 1 KHz em 432 MHz, no máximo, pelo que deveremos ajustar a recepção em função dos nossos próprios ecos sob pena de as estações não se encontrarem de outra forma.

Um outro fenómeno muito interessante é a rotação espacial de polarização.

Ao emitir na polarização horizontal, uma estação recebe os seus próprios ecos também dessa maneira, porém, as estações que se situem a 90º quer para Este quer para Oeste receberão esses mesmos sinais praticamente na polarização vertical. Este fenómeno depende não só da posição das estações no solo em relação umas às outras, mas também em relação à posição da Lua. Por este motivo, mais uma vez, uma estação que tenha possibilidade de trabalhar com grupos de antenas em ambas as polarizações, ou até em polarização circular fica em vantagem, tornando-se muito mais eficaz no rendimento.

Para além do fenómeno da rotação espacial, há ainda um outro fenómeno físico interessante nestas comunicações que se denomina rotação de Faraday.

Também neste caso o resultado é uma rotação no plano de polarização da onda emitida, desta vez por influência do campo magnético do planeta quando a onda atravessa a ionosfera.

A combinação conjugada destes dois tipos de rotação do plano da onda emitida pode provocar um efeito de propagação num só sentido. O sinal pode mesmo rodar várias vezes, dependendo o número destas manobras dos níveis de ionização e da trajectória da onda emitida dentro da ionosfera, bem como do campo magnético da Terra.

A denominação desvanecimento de oscilação advém do facto de que os sinais reflectidos pela Lua sofrem um desvanecimento, o qual é provocado por movimentos próprios do planeta. Na realidade, uma vez que a Lua mostra sempre a mesma face voltada para a terra, ( pois o seu período de rotação é igual ao movimento orbital ), supostamente estaria sempre exposta para a Terra praticamente metade do planeta, porém como existe uma ligeira oscilação sobre o seu eixo é possível termos a percepção de um pouco mais de metade da sua superfície.

Adicionalmente, como existem inúmeros afloramentos afundamentos e outras irregularidades geológicas há pequenos diferenciais nas ondas reflectidas que têm os seus reflexos na recepção dos sinais de retorno. Todos esses efeitos sobre o sinal transmitido podem resultar em incrementos ou diminuições que têm sobretudo a ver com o seu enfasamento.

As quebras de sinal ou o seu incremento variam de acordo com a frequência de transmissão podendo ter como efeito o desaparecimentos de algumas letras quando se recebem os sinais em telegrafia por código Morse.

A propósito deste último ponto agora que já temos uma breve noção sobre as características deste tipo de comunicação convinha termos a noção das condições mínimas necessárias para uma estação com capacidade de fazer uso deste tipo de comunicações.

Para prosseguir esta matéria vamos abordar essas questões num segundo artigo sobre este assunto.

 

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