Las comunicaciones por ráfagas de meteoros ( MBC ), también conocidas como comunicaciones por dispersión de meteoros , [1] es un modo de propagación por radio que explota las estelas ionizadas de los meteoros durante la entrada a la atmósfera para establecer breves rutas de comunicación entre estaciones de radio a una distancia de hasta 2250 kilómetros (1400 millas) de distancia. . Puede haber dispersión hacia adelante o hacia atrás de las ondas de radio.
Cómo funciona
A medida que la Tierra se mueve a lo largo de su trayectoria orbital, millones de partículas conocidas como meteoros ingresan a la atmósfera terrestre todos los días, una pequeña fracción de las cuales tiene propiedades útiles para la comunicación punto a punto. [2] Cuando estos meteoros comienzan a arder, crean un rastro de partículas ionizadas en la capa E de la atmósfera que puede persistir durante varios segundos. Los rastros de ionización pueden ser muy densos y, por lo tanto, se utilizan para reflejar ondas de radio . Las frecuencias que pueden ser reflejadas por cualquier rastro de iones en particular están determinadas por la intensidad de la ionización creada por el meteoro, a menudo en función del tamaño inicial de la partícula, y generalmente están entre 30 MHz y 50 MHz. [3]
La distancia sobre la que se pueden establecer las comunicaciones está determinada por la altitud a la que se crea la ionización, la ubicación sobre la superficie de la Tierra donde cae el meteoro, el ángulo de entrada a la atmósfera y las ubicaciones relativas de las estaciones que intentan para establecer comunicaciones. Debido a que estos rastros de ionización solo existen durante fracciones de segundo hasta unos pocos segundos de duración, solo crean breves ventanas de oportunidad para las comunicaciones. [ cita requerida ]
Desarrollo
La primera observación directa de interacción entre meteoros y propagación de radio fue reportada en 1929 por Hantaro Nagaoka de Japón. En 1931, Greenleaf Pickard notó que se producían ráfagas de propagación a larga distancia en momentos de grandes lluvias de meteoritos. Al mismo tiempo, el investigador de Bell Labs , AM Skellett, estaba estudiando formas de mejorar la propagación de radio nocturna y sugirió que las rarezas que estaban viendo muchos investigadores se debían a los meteoros. Al año siguiente, Schafer y Goodall notaron que la atmósfera se alteró durante la lluvia de meteoros Leónidas de ese año , lo que llevó a Skellett a postular que el mecanismo era reflejo o dispersión de electrones en estelas de meteoros. En 1944, mientras investigaba un sistema de radar que estaba "apuntado" para detectar los misiles V-2 que caían sobre Londres, James Stanley Hey confirmó que los rastros de meteoritos reflejaban señales de radio.
En 1946, la Comisión Federal de Comunicaciones de los Estados Unidos (FCC) encontró una correlación directa entre las mejoras en las señales de radio VHF y los meteoros individuales. Los estudios realizados a principios de la década de 1950 por la Oficina Nacional de Estándares y el Instituto de Investigación de Stanford tuvieron un éxito limitado en el uso real de esto como medio. [ cita requerida ]
El primer esfuerzo serio para utilizar esta técnica fue realizado por la Junta de Investigación de Defensa de Canadá a principios de la década de 1950. [ cita requerida ] Su proyecto, "JANET", envió ráfagas de datos pregrabados en cinta magnética desde su estación de investigación de radar en Prince Albert, Saskatchewan a Toronto , una distancia que excede los 2.000 km. Para hacer estallar los datos, se monitoreó una señal de "portadora" de 90 MHz para detectar aumentos repentinos en la intensidad de la señal, lo que indica un meteoro, que desencadena una explosión de datos. El sistema se utilizó operativamente a partir de 1952 y proporcionó comunicaciones útiles hasta que el proyecto de radar se cerró alrededor de 1960. [ cita requerida ]
Uso militar
Uno de los primeros despliegues importantes fue "COMET" ( comunicación por MEteor Trails ), utilizado para comunicaciones de largo alcance con el cuartel general supremo de la OTAN , las potencias aliadas en Europa . COMET entró en funcionamiento en 1965, con estaciones ubicadas en los Países Bajos, Francia, Italia, Alemania Occidental, el Reino Unido y Noruega. [ cita requerida ] COMET mantuvo un rendimiento promedio entre 115 y 310 bits por segundo, dependiendo de la época del año. [ cita requerida ]
Las comunicaciones por ráfagas de meteoritos perdieron interés con el uso cada vez mayor de sistemas de comunicaciones por satélite a partir de finales de la década de 1960. A finales de la década de 1970 quedó claro que los satélites no eran tan universalmente útiles como se pensaba originalmente, especialmente en latitudes altas o donde la seguridad de la señal era un problema. Por estas razones, la Fuerza Aérea de EE. UU. Instaló el sistema MBC del Comando Aéreo de Alaska en la década de 1970, aunque no se sabe públicamente si este sistema aún está operativo. [ cita requerida ]
Un estudio más reciente es el Advanced Meteor Burst Communications System (AMBCS), un banco de pruebas creado por SAIC con fondos de DARPA . Mediante el uso de antenas orientables por fase dirigidas al área adecuada del cielo para cualquier momento del día, la dirección en la que la Tierra se mueve "hacia adelante", AMBCS pudo mejorar en gran medida las velocidades de datos, con un promedio de 4 kilobits por segundo (kbit / s ). Si bien los satélites pueden tener un rendimiento nominal unas 14 veces mayor, [ cita requerida ] son mucho más costosos de operar.
Teóricamente, es posible obtener ganancias adicionales en el rendimiento mediante el uso de la dirección en tiempo real. El concepto básico es utilizar señales de retrodispersión para señalar la ubicación exacta del rastro de iones y dirigir la antena a ese punto o, en algunos casos, a varios rastros simultáneamente. Esto mejora la ganancia, lo que permite velocidades de datos mucho mejores. Hasta la fecha, [ ¿cuándo? ] este enfoque no se ha probado experimentalmente, hasta donde se conoce. [ cita requerida ]
Uso científico
El Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA) utiliza ampliamente la dispersión de meteoros en su sistema SNOTEL . Más de 800 estaciones de medición del contenido de agua y nieve en el oeste de los Estados Unidos están equipadas con transmisores de radio que dependen de las comunicaciones de dispersión de meteoritos para enviar mediciones a un centro de datos . Los datos de profundidad de la nieve recopilados por este sistema se pueden ver en Internet. [4]
En Alaska, se utiliza un sistema similar en el Sistema de Comunicaciones de Ráfagas de Meteoritos de Alaska (AMBCS), que recopila datos para el Servicio Meteorológico Nacional de estaciones meteorológicas automatizadas, así como datos ocasionales de otras agencias gubernamentales de EE. UU.
Uso de radioaficionados
La mayoría de las comunicaciones de dispersión de meteoros se llevan a cabo entre estaciones de radio que participan en un horario preciso de períodos de transmisión y recepción. Debido a que no se puede predecir la presencia de un rastro de meteoritos en una ubicación adecuada entre dos estaciones, las estaciones que intentan comunicaciones de dispersión de meteoritos deben transmitir la misma información repetidamente hasta que se reciba un acuse de recibo de la otra estación. Se emplean protocolos establecidos para regular el progreso del flujo de información entre estaciones. Si bien un solo meteoro puede crear un rastro de iones que admita varios pasos del protocolo de comunicaciones, a menudo un intercambio completo de información requiere varios meteoros y un largo período de tiempo para completarse.
Se puede utilizar cualquier forma de modo de comunicación para las comunicaciones de dispersión de meteoros. La transmisión de audio de banda lateral única ha sido popular entre los operadores de radioaficionados en América del Norte que intentan establecer contacto con otras estaciones durante las lluvias de meteoritos sin planificar un horario de antemano con la otra estación. El uso del código Morse ha sido más popular en Europa, donde los radioaficionados utilizaron grabadoras modificadas y programas informáticos posteriores para enviar mensajes a velocidades de transmisión de hasta 800 palabras por minuto. Las estaciones que reciben estas ráfagas de información graban la señal y la reproducen a una velocidad más lenta para copiar el contenido de la transmisión. Desde 2000, varios modos digitales implementados por programas de computadora han reemplazado en popularidad las comunicaciones de voz y código Morse. El modo más popular para las operaciones de radioaficionados es MSK144, que se implementa en el software WSJT-X .
Referencias
- ^ Weitzen, JA Comunicación de dispersión de meteoros: una nueva comprensión. En Meteor Burst Communications. Wiley, Nueva York, 1993, págs. 9–58.
- ^ Fuduka; Mahmud; Mukumoto (junio de 2000). "Desarrollo del sistema MBC mediante software módem". Transacciones de IEICE sobre comunicaciones . E8 # -B (6): 1269. CiteSeerX 10.1.1.29.7934 .
- ^ " UIT - El sistema de red de comunicación de ráfagas de meteoritos archivado 2014-09-06 en la Wayback Machine "
- ^ Hoja de datos de la red de recopilación de datos SNOTEL
Otras lecturas
- Mayor John P. Jernovics Sr., USMC (1990). "Comunicaciones de ráfagas de meteoros: un medio adicional de comunicaciones de largo alcance" . Consultado el 16 de julio de 2017 .
- "Sistema de comunicaciones de Alaska". Comunicaciones populares . CQ Communications: 17 de septiembre de 1987. ISSN 0733-3315 .
- Heacock, Phillip K .; Price, Frank D. (septiembre de 1984). "Cómo la USAF habla sobre un enlace estrella-meteorito apoya RADAR en Alaska". Comunicaciones populares : 44–49. ISSN 0733-3315 .
enlaces externos
- Comunicaciones por ráfagas de meteoros: un medio adicional de comunicaciones de larga distancia
- Tecnología MeteorComm Meteor Burst
- Tutorial de comunicaciones de ráfagas de meteoros
- Escuche los ecos de meteoritos en vivo en Livemeteors.com
- Bases de datos de dispersión de meteoritos
- Meteor scatter casero
- Detección de meteoros por radio, actualizada cada minuto , en el Observatorio y Planetario Lockyer .