Osservazione radio delle Perseidi con l'ausilio del radar GRAVES e di un ricevitore tradizionale sintonizzato in SSB o di un ricevitore SDR.

(Gino Di Ruberto, 10 agosto 2018)
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Indice:

1. La diffusione (scattering) dei segnali radio da parte delle scie meteoriche. Il radar GRAVES.
2. Come effettuare osservazioni radio degli sciami meteorici.

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1. La diffusione (scattering) dei segnali radio da parte delle scie meteoriche. Il radar GRAVES.

Uno degli sciami meteorici più famosi è rappresentato dallo sciame delle Perseidi, note anche come Lacrime di San Lorenzo, il cui picco di attività si ha proprio in questo periodo: 12 agosto. Si tratta di frammenti che si originano e vengono rilasciati dalla cometa Swift-Tuttle a causa del riscaldamento durante i suoi passaggi vicino al Sole.
Di solito, quando si parla di osservazione di sciami meteorici, ci si riferisce ad osservazioni ottiche. Come è noto, infatti, ogni giorno miliardi di frammenti provenienti dallo spazio impattano a grande velocità con l’atmosfera terrestre disintegrandosi e i più grandi di essi sono in grado produrre delle scie luminose visibili che nel linguaggio comune sono chiamate "stelle cadenti", anche se si tratta di un modo di dire scientificamente non corretto. Precisamente, si tratta di scie di plasma, ossia di gas fortemente ionizzato, prodotte a causa del forte calore generato dall'attrito di questi frammenti con l'atmosfera. Tuttavia, esiste un altro modo di osservare gli sciami meteorici, meno conosciuto rispetto alle osservazioni ottiche, ma che, in compenso, ha il vantaggio di poter essere attuato indipendentemente dalle condizioni di luminosità (giorno/notte, Luna piena/nuova): si tratta delle osservazioni radio. Infatti, ogni scia di gas ionizzato ha la capacità di riflettere, o meglio diffondere (cioè riflettere in tutte le direzioni), dei segnali radio, in particolare, quelli la cui frequenza è compresa tra 40 e 150 MHz. Questa particolare proprietà prende il nome di "meteor scattering" (diffusione meteorica). Allora, se disponiamo di una potente sorgente radio, ad ogni passaggio di una meteora, possiamo ricevere un segnale radio di eco cioè il segnale diffuso dalla stessa scia. Per nostra fortuna, una tale sorgente adatta ai nostri scopi esiste ed è un radar situato nel Sud della Francia: il radar GRAVES - Grand Réseau Adapté à la Veille Spatiale
http://en.wikipedia.org/wiki/Graves_(system) ,
che invia verso il cielo, come indicato in questo diagramma
http://www.itr-datanet.com/~pe1itr/graves/ ,
un potente segnale, che consiste in una portante non modulata sulla frequenza di 143,050 MHz.
Di conseguenza, se una scia meteorica attraversa la vasta zona di cielo monitorata dal segnale del radar GRAVES, noi possiamo ricevere l'eco del segnale radio del radar GRAVES che ha origine da tale scia ossia possiamo ricevere il segnale diffuso dalla stessa scia.
Questi segnali di eco vengono distinti in
- "pings", che sono segnali di breve durata, e
- "bursts" con durata di 5 secondi o superiore.
Per ricevere questi segnali possiamo impiegare un'antenna, accordata sui 143,050 MHz, preferibilmente direttiva. Anche se, in base alla direzione delle scie meteoriche e alle particolari caratteristiche geometriche del fenomeno del "meteor scattering", questi segnali possono provenire da diverse direzioni, nella maggior parte dei casi, puntare l'antenna in direzione della Francia può essere una buona scelta.
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2. Come effettuare osservazioni radio degli sciami meteorici.

La ricezione dei segnali radio di eco, associati agli sciami meteorici, può essere effettuata in due modi.

a) con un ricevitore di tipo tradizionale sintonizzato in SSB (Single Side Band) su una frequenza vicinissima alla frequenza del radar GRAVES, 143,050 MHz; per esempio, ci si può sintonizzare a 143,050.5 MHZ in LSB - Lower Side Band o a 143,049.5 in USB - Upper Side Band e, in entrambi i casi, ad ogni ping, si ascolterà una nota (di battimento) di 500 Hz cha appare come un sibilo; oppure ci si può sintonizzare a 143,051 in LSB o a 143,049 in USB e in tal caso il sibilo che si ascolta ha una frequenza di 1000 Hz. Come è noto, infatti, ricevendo un segnale con un ricevitore che demodula in SSB, si può ascoltare una nota audio la cui frequenza è pari alla differenza tra la frequenza di tale segnale e la frequenza di sintonia del ricevitore (a patto che il segnale ricevuto non sia fuori dalla banda passante del ricevitore, cioè che non abbia una frequenza che sia troppo "lontana" da quella di sintonia); in realtà, con le scie meteoriche, può anche accadere di non ascoltare una nota con una frequenza precisa ben determinata, ma piuttosto un suono il cui spettro contiene un certo intervallo di più frequenze, poiché sono comunque possibili fenomeni di effetto Doppler dovuti ai movimenti delle masse di gas ionizzati ad alta quota.

b) osservando uno spettrogramma, che è un grafico in cui l'asse orizzontale indica le frequenze, l'asse verticale indica il tempo e il colore dei punti indica l'intensità del segnale ricevuto, cioè tenendo d'occhio su un monitor come varia nel tempo lo spettro corrispondente ad un intervallo di frequenze intorno a 143,050 MHz; ad ogni "ping" si osserverà un aumento di intensità per una certa frequenza, che si presenterà come un puntino di colore diverso nello spettrogramma; a tale scopo, si deve utilizzare un ricevitore SDR
http://en.wikipedia.org/wiki/Software-defined_radio ,
tipicamente costituito da un computer, con una particolare chiavetta USB collegata all'antenna, sul quale viene mandato in esecuzione un software con funzioni SDR, cioè un software che faccia in modo che il computer diventi esso stesso una radio: in pratica, la chiavetta campiona il segnale ricevuto dall'antenna, dopo di che, tutte le operazioni, come per esempio la demodulazione, che nei ricevitori tradizionali vengono eseguite da particolari circuiti elettronici, nei ricevitori SDR vengono eseguite via software. Per esempio, si può utilizzare una chiavetta Funcube che è facile da far funzionare, oppure una più economica chiavetta per il digitale terrestre che può essere riadattata all'uso per SDR.
Come software per l'SDR si può utilizzare:
- SDR Sharp
http://sdrsharp.com
(forse il più semplice di tutti)
- HDSDR
http://www.hdsdr.de
- Winrad
http://www.weaksignals.com- SDR-Radiohttp://v2.sdr-radio.com/Download.aspx

Ecco un video di esempio:
Perseidi - Radar GRAVES, ping 13 agosto 2015
https://www.youtube.com/watch?v=2Xsbk44J1yM
Ricezione effettuata da Gino, IK8QQM.
Spettrogramma ottenuto con
- Ricevitore SDR: Funcube Dongle Pro+
- Software: SDR Sharp v1.0.0.1000
Audio ottenuto con:
- Ricevitore: Yaesu FRG-9600
- frequenza di sintonia: 143,051 MHz
- demodulazione: LSB

Grazie per l'attenzione e buone osservazioni radio.
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Gino, IK8QQM,
Unione Astrofili Napoletani