يُعد انتشار “Earth-Moon-Earth” شكلاً صعباً حقاً ولكنّه مثير للاهتمام من أشكال الانتشار الراديوي ليستخدمه هواة الراديو، حيث يمثل انتشار “Moonbounce” عدداً من التحديات التقنية والتشغيلية المهمة، وباستخدام نطاقات راديو الهواة “VHF” و”UHF”، جنباً إلى جنب مع القوى العالية نسبياً والهوائيات عالية الكسب وأجهزة الاستقبال الحساسة فهو ليس وضعاً للجميع، ولكنّه وضع في متناول عدد كبير من محطات راديو الهواة مع أولئك الذين يريدون التحدي.
ما هي اتصالات القمر؟
اتصالات القمر “Earth-Moon-Earth”: هو المعروف أيضاً باسم ارتداد القمر، وهي تقنية اتصالات لاسلكية تعتمد على انتشار موجات الراديو من جهاز إرسال أرضي موجه عبر الانعكاس من سطح القمر إلى جهاز استقبال أرضي، وهو استخدام القمر كعكس سلبي، ونظراً للمسافات الكبيرة جداً وحقيقة أنّ سطح القمر هو عاكس ضعيف فإنّ خسائر المسار هائلة، ولكنّها مع ذلك لا تزال شكلاً من أشكال الاتصال التي يمكن نظرياً استخدامها، والتي يستخدمها العديد من هواة الراديو بانتظام.
مع انخفاض إشارات الراديو، وجد أنّ ضوضاء المجرة تصبح عاملاً مهماً، حيث تنبعث هذه الضوضاء من مجموعة متنوعة من المصادر في المجرة أي الكواكب والنجوم، حيث تصدر ضوضاء في جميع أنحاء الطيف الراديوي، وأنظمة “EME” حساسة للغاية وستكون قادرة على سماع هذه الضوضاء، كما أنّ مستوى الضوضاء ليس ثابتاً عبر السماء وهذا يعني أنّه في بعض الأحيان يمكن أن تكون السماء حول القمر صاخبة جداً وفي أوقات أخرى يمكن أن تكون أكثر هدوءاً.
ولقد وجد أنّ ضوضاء السماء عادة ما تكون أسوأ عندما يعبر القمر مستوى المجرة أي يظهر القمر في مجرة درب التبانة، وهذا يحدث مرتين كل شهر، ولكن لحسن الحظ يشير البرنامج المستخدم لراديو الهواة “EME Moonbounce” إلى هذا، حيث يساعد في اختيار الأوقات المثلى لأي نشاط.
- “VHF” هي اختصار لـ “Very high frequency”.
- “UHF” هي اختصار لـ “Ultra high frequency”.
- “EME” هي اختصار لـ “Earth-Moon-Earth”.
المعدات الخاصة بـ EME Moonbounce:
للتغلب على الخسائر وتمكين إنشاء الاتصالات اللاسلكية للهواة باستخدام “Moonbounce”، يلزم وجود قوى إرسال لاسلكية عالية جداً وهوائيات توجيه وأجهزة استقبال حساسة للغاية، ونظراً لأنّ المسافة بين القمر والأرض تتراوح بين “360 ألف كيلومتر” و”405 ألف كيلومتر” وقطر يبلغ “3475 كيلومتراً”، فإنّه يقابل زاوية “0.52 درجة” فقط للمراقبين على الأرض، ومن أجل إضاءة القمر مع القليل من الطاقة المهدرة على كلا الجانبين، يلزم وجود هوائيات توجيهية هائلة، كما يجب أن تكون هذه الهوائيات قابلة للتوجيه تماماً لتتمكن من تتبع موضع القمر المتغير بثبات.
عادةً ما تكون الترددات المستخدمة في “Moonbounce” في جزء “VHF” أو “UHF” من الطيف، وهذا يسمح باستخدام الهوائيات ذات المكاسب العالية بما يكفي؛ للتغلب على خسائر المسير، وعلى الرغم من استخدام ترددات منخفضة تصل إلى “50 ميجاهرتز”، إلّا أنّه من الطبيعي أن يتم استخدام نطاقات راديو الهواة “144 ميجاهرتز” أو “432 ميجاهرتز” أو “1296 ميجاهرتز”.
آثار انتشار ارتداد القمر:
أولاً: خسائر المسار الضخمة:
لتقدير خسائر المسار، يلزم وجود مسافات وكفاءة انعكاس للقمر، حيث يبعد القمر حوالي “385000 كيلومتر” عن الأرض، كما يعكس سطح القمر أيضاً حوالي “6%” فقط من قوة إشارة الراديو التي تصل إليه وإضافةً إلى خسارة المسار للإشارة التي تنتقل من وإلى القمر، فإنّ الخسارة الإجمالية للمسار في أحسن الأحوال تبلغ “252 ديسيبل” تقريباً على “144 ميجا هرتز” و”271 ديسيبل” على “1296 ميجا هرتز”.
ثانياً: خسائر المسار المتغير:
يختلف مستوى الخسارة أيضاً لأنّ المسافة بين القمر والأرض ليست ثابتة، حيث هناك “نقطة حضيض” عندما يكون القمر أقرب ما يكون إلى الأرض، أي عندما يقال أنّ مون هو قمر كبير، وهناك أيضاً “ذروة” عندما يكون القمر في أبعد نقطة عن الأرض كل شهر، حيث ينتج عن هذا التغير في المسافة اختلاف في خسارة المسير بحوالي “dB 2” بين موقعي الأوج والحضيض، أمّا بالنسبة للمحطات الصغيرة، حيث قد يكون إجراء الاتصالات باستخدام “Moonbounce” هامشياً، فإنّ اختيار الوقت في الشهر يمكن أن يحدث فرقاً.
- “dB” هي اختصار لـ “decibel”.
ثالثاً: دوران فاراداي:
عند ترددات “1296 ميجاهرتز” وما فوق لا توجد مشكلة، ولكن عند “432 ميجاهرتز” يُعتقد أنّ الدوران حتى “360 درجة” أمر شائع، وتحت هذا قد تدور الإشارة خلال عدة دورات كاملة، كما قد ينتج عن ذلك قدرة المحطات على الاتصال في اتجاه واحد فقط في بعض الأحيان.
رابعاً: تلاشي التحرير:
يحدث هذا التأثير على إشارات “EME Moonbounce”؛ لأنّ سطح القمر ليس مسطحاً وتتكون الإشارة المنعكسة من مجموعة متنوعة من الجبهات الموجية لكل منها مراحل مختلفة؛ لأنّ المسافة التي تقطعها كل واحدة مختلفة قليلاً بسبب القمر الخام سطح أي المظهر الخارجي، وبالتالي فإنّ الإشارة المنعكسة المستقبلة هي مجموع كل جبهات الموجة.
ونظراً لأنّ الأرض والقمر يتحركان بالنسبة لبعضهما البعض، فإنّ مجموع جبهات الموجة يتغير دائماً وهذا ينتج عنه إشارة يتم فرض حركة سريعة عليها، بالإضافة إلى خبو عميق يصل أحياناً إلى “20 ديسيبل” وبعض القمم، وغالباً ما تكون هذه القمم مفيدة جداً للمحطات ذات الطاقة الأقل أو الهوائيات الأصغر، وبعد انعكاس القمر يكون لواجهات الموجة مجموعة متنوعة من الأطوار التي تُجمع لإعطاء الإشارة الإجمالية حيث نظراً لأنّ هذه التغييرات مع الحركات النسبية للأرض والقمر، فإنّ هذا يؤدي إلى تلاشي الاهتزاز.
خامساً: انزياح دوبلر:
يمكن أن تؤدي الحركة النسبية للأرض والقمر إلى درجة معينة من إزاحة دوبلر تُضاف إلى الإشارات، كما سيختلف هذا حسب الحركات النسبية للهيئتين، وكذلك تبعاً لتكرار الاستخدام، وكمثال على كيفية تأثير انزياح دوبلر على إشارة “Moonbounce / EME”، وجد أنّه عند “Moonrise” يمكن تحويل إشارة “2 متر” إلى أعلى في التردد بما يصل إلى “350 هرتز”.
يتبين بعد ذلك أنّ هذا الرقم يتناقص ويصل إلى الصفر عندما يمر القمر بخط الطول المحدد الذي توجد فيه أي بسبب اتجاه الجنوب أو بسبب اتجاه السمت الشمالي “north azimuth”، وبعد ذلك يبدأ انزياح دوبلر في التحرك في اتجاه سلبي، وصولاً إلى الإزاحة من حوالي “350 هرتز” “LF” بواسطة “Moonset”، ونظراً لانخفاض مستويات الإشارة باستخدام “EME Moonbounce”، غالباً ما يتم استخدام نطاقات التردد الضيقة جداً، ونتيجةً لذلك يمكن أن تكون تحولات دوبلر ذات أهمية.
- “LF” هي اختصار لـ “Low Frequency”.
سادساً: تغيرات استقطاب الإشارة:
هناك مشكلة أخرى يمكن أن تحدث مع “Moonbounce” وهي أنّه نظراً لوجود المحطات في مواقع مختلفة حول العالم، ستكون الإشارة المستقطبة أفقياً في منطقة واحدة من الكرة الأرضية في زوايا قائمة لإشارة مستقطبة أفقياً في ربع المسافة تقريباً، كما تضيف مشكلة الاستقطاب المكاني هذه إلى الصعوبات التي يسببها دوران فاراداي.
