Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Метеор жарылысы байланысы (MBC), сонымен қатар метеордың шашырауы ретінде аталады, бұл атмосфераға кіру кезінде метеорлардың иондалған іздерін пайдаланып, радиостанциялар арасындағы қысқа байланыс жолдарын орнату үшін пайдаланылатын радио тарату режимі. Радио толқындардың алдыңғы таралуы немесе артқы таралуы болуы мүмкін.
Meteor burst communications (MBC), also referred to as meteor scatter communications, is a radio propagation mode that exploits the ionized trails of meteors during atmospheric entry to establish brief communications paths between radio stations up to apart. There can be forward scatter or back scatter of the radio waves.
Қалай жұмыс істейді
Жер орбиталық бағыты бойынша қозғалғанда, күн сайын Жер атмосферасына миллиондаған метеориттер кіреді, олардың аз бөлігі нүктеден нүктеге байланыс үшін пайдалы қасиеттерге ие. Бұл метеориттер жануға бастағанда атмосфераның Е қабатында иондалған бөлшектердің (метеор деп аталады) жарқыраған ізін жасайды, ол бірнеше секундқа дейін созылуы мүмкін. Иондау жолдары өте тығыз болуы мүмкін және радио толқындарды шағылыстыру үшін пайдаланылады. Кез келген иондық ізденің шағылысу жиілігі метеордың иондану қарқындылығымен анықталады, көбінесе ол бөлшектің бастапқы өлшемінің функциясы болып табылады және әдетте 30 МГц пен 50 МГц аралығында болады. Байланыс орнатуға болатын қашықтық иондалу пайда болған биіктіктен, метеориттің құлаған жер бетіндегі орнынан, атмосфераға кіру бұрышынан және байланыс орнатуға тырысатын станциялардың салыстырмалы орналасуынан анықталады. Ионизациялық жолдар секундтың үлесінен бірнеше секундқа дейін ғана созылады, сондықтан олар байланыс орнату үшін қысқа уақытқа ғана мүмкіндік береді.
As the Earth moves along its orbital path, millions of particles known as meteoroids enter the Earth's atmosphere every day, a small fraction of which have properties useful for point to point communication. When these meteoroids begin to burn up, they create a glowing trail of ionized particles (called a meteor) in the E layer of the atmosphere that can persist for up to several seconds. The ionization trails can be very dense and thus used to reflect radio waves. The frequencies that can be reflected by any particular ion trail are determined by the intensity of the ionization created by the meteor, often a function of the initial size of the particle, and are generally between 30 MHz and 50 MHz. The distance over which communications can be established is determined by the altitude at which the ionization is created, the location over the surface of the Earth where the meteoroid is falling, the angle of entry into the atmosphere, and the relative locations of the stations attempting to establish communications. Because these ionization trails only exist for fractions of a second to as long as a few seconds, they create only brief windows of opportunity for communications.
Даму
Метеорлар мен радио таралу арасындағы өзара әрекеттестікті ең алғашқы тікелей байқау 1929 жылы Жапонияның Ханторо Нагаокамен мәлімделген. 1931 жылы Гринлиф Пикард үлкен метеорлық жауын-шашын кезінде алыс қашықтыққа таралудың жарылыстарын байқады. Сол уақытта Bell Labs зерттеушісі А.М. Скелет түнгі радио таратуды жақсартудың жолдарын зерттеді және көптеген зерттеушілер көріп отырған ерекшеліктер метеорларға байланысты деп болжады. Келесі жылы Шафер мен Гудолл сол жылы Леонид метеорлы жауын кезінде атмосфераның бұзылатынын атап өтті, бұл Скеллетттің механизмді метеорлық іздердегі электрондардың шағылысуы немесе шашырауы деп болжауға мәжбүр етті. 1944 жылы Джеймс Стэнли Хей Лондонға құлаған V2 зымырандарын анықтау үшін "көтерілген" радар жүйесін зерттегенде, метеорлар шабысы шын мәнінде радиосигналдарды бейнелейтінін растады. 1946 жылы АҚШ-тың Федералды байланыс комиссиясы (FCC) VHF радиосигналдар мен жеке метеорлардың арасында тікелей байланысты тапты. 1950 жылдардың басында Ұлттық стандарттар бюросы мен Стэнфорд ғылыми-зерттеу институты жүргізген зерттеулер бұл әдісті орта ретінде пайдалануда шектеулі табысқа қол жеткізді. Бұл әдісті қолданудың алғашқы маңызды әрекеті 1950 жылдардың басында Канада қорғаныс зерттеулер кеңесімен жүзеге асырылды. Олардың "JANET" жобасы (екі жаққа да қарап тұрған Янус) магниттік таспаға жазылған деректерді Принс-Альберттегі (Саскачеван) радарлық зерттеу станциясынан Торонтоға дейін 2000 км-ден аса қашықтықта жіберді. 90 МГц "тасымалдаушы" сигналы сигналды күшейту үшін бақыланды, бұл метеорды белгілейді, бұл деректердің жарылуын тудырады. Жүйе 1952 жылдан бастап іске қосылды және радар жобасы 1960 жылы жабылғанға дейін пайдалы байланыс қызметін атқарды.
The earliest direct observation of interaction between meteors and radio propagation was reported in 1929 by Hantaro Nagaoka of Japan. In 1931, Greenleaf Pickard noticed that bursts of long distance propagation occurred at times of major meteor showers. At the same time, Bell Labs researcher A. M. Skellett was studying ways to improve night time radio propagation, and suggested that the oddities that many researchers were seeing were due to meteors. The next year Schafer and Goodall noted that the atmosphere was disturbed during that year's Leonid meteor shower, prompting Skellett to postulate that the mechanism was reflection or scattering from electrons in meteor trails. In 1944, while researching a radar system that was "pointed up" to detect the V 2 missiles falling on London, James Stanley Hey confirmed that the meteor trails were in fact reflecting radio signals. In 1946 the US Federal Communications Commission (FCC) found a direct correlation between enhancements in VHF radio signals and individual meteors. Studies conducted in the early 1950s by the National Bureau of Standards and the Stanford Research Institute had limited success at actually using this as a medium. The first serious effort to utilize this technique was carried out by the Canadian Defence Research Board in the early 1950s. Their project, "JANET" (named for Janus, who looked both ways), sent bursts of data pre recorded on magnetic tape from their radar research station in Prince Albert, Saskatchewan to Toronto, a distance exceeding 2,000 km. A 90 MHz "carrier" signal was monitored for sudden increases in signal strength, signalling a meteor, which triggered a burst of data. The system was used operationally starting in 1952, and provided useful communications until the radar project was shut down around 1960.
Әскери мақсатта
Алғашқы ірі жұмыстардың бірі "COMET" (COMmunication by MEteor Trails) болды, ол НАТО-ның Жоғары штабының Еуропадағы одақтас державалардың штабымен алыс қашықтықтан байланыс үшін пайдаланылды. COMET 1965 жылы іске қосылды, оның станциялары Нидерланды, Франция, Италия, Батыс Германия, Ұлыбритания және Норвегияда орналасқан. COMET секундына 115 мен 310 бит аралығында орташа өткізу қабілетін сақтады, бұл жылдың уақытына байланысты. Метеор жарылыстары туралы ақпарат 1960 жылдардың аяғында басталған спутниктік байланыс жүйелерін қолданудың артуымен қызығушылықтан айырылды. 1970 жылдардың соңында спутниктердің бастапқыда ойланғандай жалпыға бірдей пайдалы емес екендігі, әсіресе жоғары ендіктерде немесе сигналдың қауіпсіздігі мәселесі туындаған кезде, айқын болды. Осы себептерге байланысты АҚШ Әуе күштері 1970 жылдары Аляска әуе командалығының МБК жүйесін орнатты, бірақ бұл жүйенің әлі де жұмыс істеп тұрғаны туралы көпшілікке мәлім емес. Соңғы зерттеулер - АМБС (Advanced Meteor Burst Communications System) - бұл DARPA қаржысымен SAIC құрған сынақ жүйесі. Күннің кез келген уақытында аспанның тиісті аймағына бағытталған фазалық басқарылатын антенналарды қолдану арқылы, Жер "артқа" қозғалатын бағытта, AMBCS деректерді жылдамдығын айтарлықтай жақсарта алды, орташа есеппен секундына 4 килобит (кбит / с). Спутниктерде номиналды өткізу қабілеті шамамен 14 есе жоғары болса да, оларды пайдалану әлдеқайда қымбат. Көлiктiң қосымша өсуi теориялық тұрғыдан нақты уақыт режимін пайдалану арқылы мүмкiн. Негізгі идеясы - иондық іздің нақты орнын анықтау үшін кері таралған сигналдарды қолдану және антеннаны сол жерге немесе кейбір жағдайларда бірнеше ізге бір мезгілде бағыттау. Бұл пайданы жақсартады, бұл деректерді жылдамдығын арттырады. Бүгінгі таңда бұл тәсіл тәжірибе жүзінде сыналған жоқ.
One of the first major deployments was "COMET" (COmmunication by MEteor Trails), used for long range communications with NATO's Supreme Headquarters Allied Powers Europe headquarters. COMET became operational in 1965, with stations located in the Netherlands, France, Italy, West Germany, the United Kingdom, and Norway. COMET maintained an average throughput between 115 and 310 bits per second, depending on the time of year. Meteor burst communications faded from interest with the increasing use of satellite communications systems starting in the late 1960s. In the late 1970s it became clear that the satellites were not as universally useful as originally thought, notably at high latitudes or where signal security was an issue. For these reasons, the U. S. Air Force installed the Alaska Air Command MBC system in the 1970s, although it is not publicly known whether this system is still operational. A more recent study is the Advanced Meteor Burst Communications System (AMBCS), a testbed set up by SAIC under DARPA funding. Using phase steerable antennas directed at the proper area of the sky for any given time of day, in the direction where the Earth is moving "forward", AMBCS was able to greatly improve the data rates, averaging 4 kilobits per second (kbit/s). While satellites may have a nominal throughput about 14 times as great, they are vastly more expensive to operate. Additional gains in throughput are theoretically possible through the use of real time steering. The basic concept is to use backscattered signals to pinpoint the exact location of the ion trail and direct the antenna to that spot, or in some cases, several trails simultaneously. This improves the gain, allowing much improved data rates. To date, this approach has not been tried experimentally, so far as is known.
Ғылыми қолдану
АҚШ Ауыл шаруашылығы министрлігі (USDA) 40 жылдан астам уақыт бойы SNOTEL жүйесінде метеор шашырауынан кеңінен пайдаланды, бірақ 2023 жылы бұл пайдалануды тоқтатты. АҚШ-тың батысындағы 800-ден астам қар суының мөлшерін өлшейтін станциялар радио хабар таратушылармен жабдықталған, олар өлшемдерді деректер орталығына жіберу үшін метеорлық шашырау байланыстарына сүйенген.
The United States Department of Agriculture (USDA) used meteor scatter extensively in its SNOTEL system for over 40 years, but discontinued this use in 2023. Over 800 snow water content gauging stations in the Western United States were equipped with radio transmitters that relied upon meteor scatter communications to send measurements to a data center.
Әуесқойлық радио қолдану
Метеорлық шашыраудың көпшілігі радиостанциялар арасында жүргізіледі, олар нақты тарату және қабылдау мерзімдерінің кестесімен айналысады. Метеордың екі станцияның арасында қолайлы жерде болуы болжауға болмайтындықтан, метеордың шашырауымен байланыс орнатуға тырысатын станциялар екінші станциядан қабылдау туралы растау алынғанға дейін бірдей ақпаратты қайта-қайта жіберуі керек. Станциялар арасындағы ақпарат ағынының барысын реттеу үшін белгіленген протоколдар қолданылады. Бір метеор байланыс протоколының бірнеше қадамдарын қолдайтын иондық ізді құрауы мүмкін, бірақ ақпарат алмасу үшін бірнеше метеорлар мен ұзақ уақыт қажет. Метеорлық шашырау байланыстары үшін кез келген байланыс режимін қолдануға болады. Солтүстік Америкадағы әуесқой радио операторлары арасында метеорлық жауын кезінде басқа станциялармен алдын ала жоспарламастан байланыс орнатуға тырысатын бір жақты аудио тарату кең тараған. Морзе кодын қолдану Еуропада көбірек танымал болды, онда әуесқой радио операторлары хабарларды минутына 800 сөз жылдамдығында жіберу үшін модификацияланған магнитофонды және кейін компьютерлік бағдарламаларды қолданды. Бұл ақпараттарды қабылдайтын станциялар сигналды жазып алады және оны жылдамдығы төмен жылдамдықпен қайта шығарып, хабардың мазмұнын көшіреді. 2000 жылдан бастап компьютерлік бағдарламалармен іске асырылған бірнеше цифрлық режимдер дауыс және Морзе кодты байланыстарды танымалдылықпен алмастырды. Әуесқойлық радио операциялары үшін ең танымал режим - WSJT X бағдарламалық жасақтамасында іске асырылған MSK144.
Most meteor scatter communication is conducted between radio stations that are engaged in a precise schedule of transmission and reception periods. Because the presence of a meteor trail at a suitable location between two stations cannot be predicted, stations attempting meteor scatter communications must transmit the same information repeatedly until an acknowledgement of reception from the other station is received. Established protocols are employed to regulate the progress of information flow between stations. While a single meteor may create an ion trail that supports several steps of the communication protocol, often a complete exchange of information requires several meteors and a long period of time to complete. Any form of communications mode can be used for meteor scatter communications. Single sideband audio transmission has been popular among amateur radio operators in North America attempting to establish contact with other stations during meteor showers without planning a schedule in advance with the other station. The use of Morse code has been more popular in Europe, where amateur radio operators used modified tape recorders, and later computer programs, to send messages at transmission speeds as high as 800 words per minute. Stations receiving these bursts of information record the signal and play it back at a slower speed to copy the content of the transmission. Since 2000, several digital modes implemented by computer programs have replaced voice and Morse code communications in popularity. The most popular mode for amateur radio operations is MSK144, which is implemented in the WSJT X software.