MONTAGEM E TESTE DE RADIOTELESCÓPIOS EXPERIMENTAIS
Sessão de Observação da Linha de Emissão do Hidrogênio da Via Láctea. LABOFIS, UEFS, Feira de Santana/BA
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Relato de participação em aula prática na Universidade Estadual de Feira de Santana, UEFS. Para estudantes da Graduação em Física e do Mestrado Profissional em Ensino de Astronomia (MPAstro).
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Na manhã do dia 06/04/2024, com o céu nublado e, ao mesmo tempo, com calor intenso, realizamos demonstração de montagem e ajustes para o funcionamento de uma estação experimental para recepção de sinais de rádio da Via Láctea. Neste caso, a estação é montada com dispositivos capazes de captar a emissão do Hidrogênio em cerca de 1420 MHz (linha de emissão em 21 cm). Devido ao efeito Doppler, com o movimento relativo das diferentes regiões da galáxia, o sinal registrado não é caracterizado como uma linha de emissão centrada em 1420,406 MHz, mas corresponde a uma faixa de frequências, que pode ser maior ou menor do que este valor, e que depende de para qual região da longitude da galáxia (l) a antena aponta, e que será monitorada.
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Na foto a seguir, enquanto nos protegíamos do calor, tentávamos verificar os sinais registrados no laptop com o programa SDRSharp, com o Plugin IFAverage.
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Abaixo, na imagem à esquerda, o programa Radio Jupiter Pro, para conferirmos se o apontamento da antena (região com elipse em linha verde, próxima à região entre longitudes galácticas 20° e 40°). Verificamos qual região do plano galáctico será interceptada, de acordo com as coordenadas do local de observação.
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Assim, a antena foi inicialmente apontada para Oeste, com elevação entre 20° e 30°.
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Na imagem à direita, tela do programa SDRSharp, com o Plugin IFAverage, possibilita ao longo de vários minutos a integração do fraco sinal, região entre cerca de 1420,50 e 1420,60 MHz, destacando-o do ruído de fundo. As raias verticais são interferências.
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Apontamos a antena para a direção Oeste, mas o plano da galáxia já estava próximo ao horizonte e havia um prédio e árvores na linha do horizonte. Isso pode ter contribuído para as interferências captadas e a intensidade relativamente mais baixa do sinal entre 1420,50 e 1420,60 MHz. Ainda assim, foi possível realizar a demonstração do funcionamento da estação. Registro realizado conforme telas a seguir (sinal recebido destacado com seta vermelha):
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Na imagem abaixo, gráfico com os valores de Frequência e Amplitude relativa, para destacar somente o que foi recebido entre 1420,30 a 1420,90 MHz e o sinal registrado na faixa de recepção, de 1420,50 a cerca de 1420,60 MHz, às 09:45, horário local.
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Logo depois, apontamos a antena para a direção Norte, que apresentava melhor visibilidade, mesmo com o plano galáctico já bem próximo ao horizonte e registramos o sinal a seguir, observar a ligeira mudança da faixa de frequência (seta vermelha):
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Ao final, para sanar dúvidas se realmente captávamos sinal da Via Láctea, apontamos a antena para região do céu mais distante do plano galáctico, em torno da direção Leste, e minutos depois o sinal registrado diminuiu consideravelmente (seta vermelha):
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Havia o calor intenso, forte luminosidade dificultando visualizarmos a tela do computador e as peculiaridades e cuidados necessários, inerentes às observações em campo, para assegurar o funcionamento da estação e apontamento da antena.
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Foi uma experiência muito rica, com participação e agradecimentos ao Professor Marildo Geraldête Pereira, e aos estudantes da Graduação e do Mestrado da UEFS.
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Sessão de Observação Solar com o Radio JOVE 2.0. Ciclo Solar 25.
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Há registros de atividade solar, relativos ao Ciclo Solar 25, disponíveis no endereço:
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https://www.swpc.noaa.gov/products/solar-cycle-progression
Até o mês de março de 2024, quando este relato foi escrito, os gráficos já indicavam o incremento da quantidade de manchas solares e da atividade de rádio em 10,7 cm (2800 MHz):
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Com o Sol numa fase mais ativa, ao monitorarmos a faixa de cerca de 15 a 30 MHz, por períodos de algumas horas, é mais provável o registro de emissões Tipo III ou até mesmo Tipo IV.
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A seguir, algumas emissões em rádio de sessões de observação durante os dias 29 e 30/06/2024. Utilizada estação Radio JOVE 2, com receptor SDR RSP1A e antena de meia-onda, dipolo em V, modelo DP200, com cabo coaxial de 15 m, estação receptora experimental.
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A faixa de recepção foi definida entre 17 e 25 MHz.
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Utilizando o Radio-Sky Spectrograph, imagens do registro solar em rádio do dia 29/03/2024 (15:49, 15:52 e 15:57, e depois, por volta de 16:02 a 16:05 UTC):
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Registro do NOAA, com emissões solares em rádio, foi editado para destacar o horário em que as observações foram registradas e os tipos de emissão:
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Utilizando o Radio-Sky Spectrograph, registro solar em rádio do dia 30/03/2024, entre 15:24 e 15:27 UTC:
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Registro do NOAA, com emissões solares em rádio, foi editado para destacar o horário UTC em que as observações foram registradas e os tipos de emissão:
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Sessão de Observação do Eclipse Anular de 2023 com o Radio JOVE 2.0. Lajedo de Pai Mateus, Cabaceiras/PB.
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No dia 13 de outubro de 2023, houve conferência pública promovida pela SBPC no Auditório da FIEP, em Campina Grande/PB.
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No dia do eclipse, em 14 de outubro de 2023, houve o deslocamento para Lajedo de Pai Mateus, um local amplo, com paisagem peculiar, com formações rochosas inusitadas, vegetação típica do clima mais quente e árido, e que já foi cenário para obras audiovisuais.
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No local, muitas pessoas já aguardavam em diferentes áreas à espera do momento em que a Lua começasse a estar à frente do Sol, de acordo com o nosso ponto de observação, para possibilitar o aspecto de anularidade.
Rapidamente, pouco antes de o eclipse começar, foi necessário escolher e decidir um local relativamente protegido e com visada para o Sol, de modo a permitir instalar a estação de recepção.
Lajedo de Pai Mateus (Paraiba/Brazil), coordenadas aproximadas:
7°22'47.2"S 36°17'51.7"W
(-7.3797681, -36.2976808)
COMPOSIÇÃO DA ESTAÇÃO DO RADIO JOVE 2.0:
Suporte para a antena, com tripé de alumínio, cordas de nylon e extensão de PVC.
Antena dipolo V, modelo DP200.
15 m de cabo coaxial RG-58
Receptor SDR RSP1A
Cabo USB
Computador com Microsoft Windows 11 e os programas:
SDR Console
SDRc2RSS
Radio-Sky Spectrograph
Radio-Jupiter Pro (para visualizar lóbulo teórico da antena e o Sol no céu local)
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Vídeo do Eclipse Solar Anular de 2023 em Lajedo de Pai Mateus, na Paraíba.
Este vídeo foi gravado com celular comum, utilizando como filtro uma das películas de óculos de proteção para observação de eclipses, ISO 12312-2:
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RADIO JOVE 2: Sessão do Eclipse Solar Anular de 2023 em Lajedo de Pai Mateus, na Paraíba.
Algumas fotos da estação Radio JOVE 2.0 e da fantástica paisagem em Lajedo de Pai Mateus, da sessão de observação para registrar eventuais emissões solares e/ou efeitos na propagação ionosférica, como consequência do eclipse solar anular de 2023:
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Esta descrição do eclipse solar anular de 2023 ainda está em edição e será atualizada.
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RADIO JOVE 2: Mais testes preparatórios para sessão do Eclipse Solar 2023
(com antena MFJ-2215, MINI-DIPOLE, 15M, receptor SDR RSP1A e Espectrógrafo)
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Em 14 de Outubro de 2023 haverá eclipse do Sol, visível em diversas localidades (será anular em 2023, visível em sua plenitude em regiões da América do Norte, Central e do Sul e haverá eclipse total em 2024, visível em sua totalidade em algumas regiões da América do Norte). Para verificar locais e horários do eclipse: "Eclipse Path of Annular Solar Eclipse". A Paraíba será um dos locais privilegiados para visualizar o acontecimento astronômico. Em alguns locais, situados na faixa em que o eclipse anular será visível, diversos radioastrônomos amadores devem monitorar o evento em rádio na tentativa de registrar quaisquer fenômenos, quer influenciando a propagação em Ondas Curtas, quer na captação eventual de emissões oriundas da região solar propriamente dita. Realizamos vários testes, com uma antena dipolo curta, para facilitar seu transporte, com potencial para ser utilizada numa sessão experimental, amadora, na Paraíba.
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Nas imagens acima, emissões solares em 29/07/2023, às 15:54, 15:55 e 15:56. Embaixo, antena utilizada, montada em tripé.
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RADIO JOVE 2: Testes com antena MFJ-2215, MINI-DIPOLE, 15M, receptor SDR RSP1A e Espectrógrafo
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Nesta sessão de monitoração do Sol, mais uma vez foi empregada a antena dipolo curto (imagem acima, antena com polarização horizontal, montada em suporte de tubo de PVC), para a faixa de 15 m (20 MHz), MFJ-2215.
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Com o Sol em fase de maior atividade, a possibilidade de registrar emissões foi incrementada.
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Na data da monitoração, em 17/04/2023, houve diversos episódios, mas com os recursos utilizados e, nos momentos em que os sinais estavam sendo registrados com o Radio-Sky Spectrograph, coincidiu uma janela de observação com pouca RFI (interferência indesejável), de modo que um registro claro de emissão solar Tipo III/2 foi realizado.
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Na imagem acima, cópia editada da página de eventos Solares do NOAA (crédito da imagem adaptada), para destacar a emissão do Tipo III/2, correspondente ao período das 14:27 às 14:34 (UTC), aproximadamente.
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Na imagem abaixo, captura de tela do Radio-Sky Spectrograph (crédito do programa: radiosky.com) com registro das emissões de rádio do Sol Tipo III/2, correspondente ao período das 14:27 às 14:34 (UTC), aproximadamente.
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Nas imagens seguintes, cópia editada da página de eventos Solares do NOAA (crédito da imagem adaptada), para destacar outra emissão do Tipo III/2, correspondente ao período das 16:15 às 16:23 (UTC), aproximadamente.
Na captura de tela do Radio-Sky Spectrograph, provavelmente por haver mais RFI no momento do registro dessas emissões solares Tipo III/2, o sinal característico não está tão claro perante os ruídos indesejáveis.
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Nos registros acima, é digno de nota a intensidade dos sinais mais fortes, logo abaixo à frequência de 20 MHz, que é a região de operação da antena MFJ-2215 (15 m).
RADIO JOVE 2: Testes com antena MFJ-2215, MINI-DIPOLE, 15M, receptor SDR RSP1A e Espectrógrafo
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A antena dipolo curto (imagem acima, antena com polarização horizontal, montada em suporte de tubo de PVC), para a faixa de 15 m (20 MHz), MFJ-2215 foi testada em sessões de monitoração visando a captação e registro de sinais de rádio do Sol, de descargas atmosféricas e de emissões de teste ionosféricos.
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Nesta sessão de observação não houve emissões solares com intensidade relevante na faixa centrada em 15 m, considerando a sensibilidade do receptor utilizado. O teste, no entanto, é válido pois permite estabelecer estratégias para mitigar as interferências eletromagnéticas (RFI), que mascaram os sinais mais fracos originários em fenômenos naturais (especialmente os cósmicos).
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Com o lóbulo principal da antena no sentido Leste-Oeste, o trânsito solar foi monitorado por diversas horas, resultando em muitos megabytes de informação a ser analisada e comparada com outras observações.
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Imagens abaixo:
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Diagrama de interligação da antena, receptor e computador;
Exemplos de captura de tela do Radio-Sky Spectrograph.
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Nas imagens abaixo, emissões predominantemente verticais são indícios de emissões de descargas atmosféricas, que se espelham por amplas regiões do espectro. Também há registros de captação de emissoras em Ondas Curtas de diversos países, a depender do horário de melhor propagação, e que no gráfico são as linhas predominantemente horizontais. As linhas entrecortadas, sinuosas ou inclinadas, podem ser o registro de emissões para testes ionosféricos.
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Na imagem abaixo, a região com cores azul claro e amarelo indicam o incremento de ruído (RFI) provocado por equipamento eletrônico (aparelho de TV) ligado nas proximidades da antena. Para minimizar a interferência, a antena foi girada de modo que isolasse o sinal indesejável.
RADIO JOVE 2: Testes com antena Loop modelo MLA-30, receptor SDR RSPduo e Espectrógrafo
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Neste teste, com metodologia de instalação e observação do Radio JOVE 2, foi utilizada antena modelo "MegaLoop", MLA-30, que possui amplificador interno e é alimentada com 5 V por bateria externa recarregável. Com o receptor RSPduo, foi utilizado o programa SDR Console, configurado para monitorar uma faixa de 8 MHz, centrada em 18,5 MHz, ou seja, capaz de registrar os sinais de rádio que chegam à antena desde 14,5 MHz até 22,5 MHz.
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O objetivo é testar o receptor, com uso dos programas de coleta de dados e espectrografia e monitorar o Sol, mesmo em situação de intensa RFI (interferência). Com a antena loop, mais diretiva, apesar de possuir baixo ganho, o que é compensado pelo amplificador interno, é a tentativa de captar ao menos as emissões mais intensas do Sol, quando estas ocorrerem.
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Imagens abaixo:
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Detalhe da antena MLA-30;
Detalhes do Receptor, adaptador para alimentação da antena e bateria;
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Captura de tela com softwares:
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SDR Console, no qual o receptor SDR é configurado e controlado;
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Radio-Jupiter Pro, para verificação do céu local e lóbulo da antena, enquanto o Sol já estava baixo, próximo ao horizonte (W);
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RSS, data Repeater to RSS, para coleta de dados pelo RSS;
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Radio-Sky Spectrograph (RSS), para registrar o espectro de RF em função do tempo, com cores indicando a intensidade relativa dos sinais. Os dados são salvos no computador para análise posterior.
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Na tela do RSS indicação de emissões espúrias, sinais de recepção de rádio em Ondas Curtas (geralmente de outros países), Ionossondas, mas com a RFI intensa no local de observação, as eventuais emissões solares podem estar mascaradas no ruído (região do gráfico com cores mais intensas).
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As emissões solares são conferidas na página NOAA https://www.swpc.noaa.gov/products/solar-and-geophysical-event-reports.
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RADIO JOVE 2: Agora o Radio JOVE tem um kit com receptor tipo SDR e Espectrógrafo
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O programa educacional Radio JOVE, mantido pela NASA, agora promove a radioastronomia experimental utilizando receptor do tipo SDR (Software Defined Radio). Com este novo tipo de rádio, que deve ser conectado a um computador (geralmente via USB) com os programas necessários instalados e configurados, a faixa de observação foi ampliada. O receptor anterior, do tipo analógico, de sensibilidade muito alta, permitia uma faixa de sintonia de aproximadamente 20 MHz +/- 100 kHz. o Radio JOVE 1.0 não será mais o kit educacional que o programa vende em sua página.
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Agora, o novo receptor, com uma faixa que pode ser de até 8 MHz, é na verdade um conjunto de softwares e dos hardwares, tipicamente o receptor SDR modelo RSP1A, do fabricante SDRplay. O tipo de antena recomendado continua a ser o dipolo de meia-onda, que pode ser adquirida como kit. Apenas com um dipolo é possível captar fortes emissões solares, quando o Sol está em momento ativo na faixa de HF, e, para sinais mais fracos e para captar emissões de Júpiter, devem ser instaladas duas antenas dipolo em paralelo, em local com pouca interferência eletromagnética. Ou seja, geralmente locais afastados de grandes centos urbanos e de fontes de ruídos como motores, lâmpadas de LED, potentes emissoras de rádio etc.
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Como esta é uma página de Radioastronomia Experimental, iniciamos testes com a nova filosofia do Radio JOVE 2.0. Foi utilizado um receptor do mesmo fabricante indicado no programa, o SDRplay, mas o modelo uque está sendo testado foi o RSPduo. Isto exigiu que fossem realizados procedimentos ligeiramente diferentes, e os programas utilizados foram:
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1. Iniciar o SDR Console (que permite utilizar diferentes modelos de receptores SDR, iclusive o RSPduo);
2. Iniciar o SDRc2RSS (que faz a interface do SDR Console com o RSS);
3. Iniciar o Radio Sky Spectrograph (RSS) (que é o espectrógrafo, que permite visualizar e salvar arquivos dos dados recebidos pelo receptor SDR em sua ampla faixa de frequência, tipicamente 8 MHz, para o Radio JOVE 2.0).
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Os programas devem ser executados nessa sequência, sendo recomendável primeiro testar o SDR Console com o receptor SDR.
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Foram seguidas as instruções do vídeo "How to use SDR-Console to view various SDR receivers in Radio Sky Spectrograph. SDRC2RSS", de autoria de Larry Dodd. E, após familiarização com os procedimentos e ajustes, várias telas com registro de recepção de emissões de ionossondas, recepção de Morse (CW), muita interferência (RFI) e ainda não foi possíovel registrar uma das emissões solares.
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A seguir, a imagem de um exemplo de um dos primeiros testes utilizando uma antena dipolo, em local afastado de centros urbanos. As linhas horizontais são de emissões discretas de CW. As linhas sinuosas e a inclinada são de algum tipo de radar atmosférico ou ionosonda. Algumas outras emissões não foram identificadas.
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(crédito da imagem: realizada com captura de tela do software Radio-Sky Spectrograph, RSS, da Radio-Sky Publishing):
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Esta outra imagem é um exemplo de recepção recente, utilizando uma antena loop magnética sintonizável (a faixa horizontal de cor amarelada é a região de sintonia da antena, que capta mais ruído), em local com muita RFI: No momento dessa observação, também houve uma fraca emissão solar, mas não foi possível definir claramente que a perceptível aumento do ruído entre 19:05:11 e 19:05:41 tenha sido realmente correspondente ao do Sol. (Crédito da imagem: realizada com captura de tela do software Radio-Sky Spectrograph, RSS, da Radio-Sky Publishing).
Sessão de observação atmosférica com o VLF-3 do Inspire Project
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Apesar da forte interferência da rede elétrica de 60 Hz, é possível identificar "sferics" e talvez até mesmo "tweeks", nessa sessão de observação enquanto havia tempestade relativamente próxima:
Detalhes do receptor VLF-3 do Inspire Project
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Este vídeo apresenta mais detalhes sobre as emissões naturais de rádio na faixa de VLF. Também detalha um pouco mais o uso do receptor VLF-3. Apresenta também algumas telas dos programas usados para registro e análise de dados.
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1420 MHz: OBSERVANDO EMISSÕES DO HIDROGÊNIO NA GALÁXIA
Situação de observação ~1420 MHz com visada menos obstruída para o céu.
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A mais recente sessão de observação da Galáxia em rádio, em ~1420 MHz, com a antena de ~0,6 m x ~0,8 m. Desta vez, a montagem foi realizada numa região mais afastada de Salvador/BA, com visada mais desobstruída para o céu, de modo que a antena, fixa, foi apontada diretamente para o zênite. Ainda assim, a antena estava no solo, e havia paredes laterais e poste com fiação elétrica na proximidade, de modo que ainda não foi uma situação ideal de observação (foto abaixo).
Foi possível perceber menor incidência de sinais interferentes, em relação às observações anteriores, num centro urbano com mais RFI. O registro do sinal com maior intensidade, certamente devido à situação um pouco melhor, quando da passagem da Galáxia pelo lóbulo da antena, com o movimento de rotação da Terra.
No vídeo a seguir, pode-se observar que há uma discreta elevação do sinal em ~1420,3, que coincide com a passagem da Via Láctea no lóbulo da antena.
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Na data da monitoração, dia 06/07/2021, com um dos registros salvos, foi criado o gráfico acima. A antena apontava para a região de longitude (l) em aproximadamente 25°, no plano da Via Láctea. No vídeo abaixo, percebemos que a maior amplitude do sinal ocorre em cerca de 1420,3 MHz, enquanto há o trânsito. Uma das tarefas que podem ser realizadas é tentar estabelecer a correlação do valor da frequência medida com o efeito Doppler correspondente à região da galáxia para onde a antena apontava. Nas observações anteriores, apontando para l = ~50°, o pico da frequência observada foi ~1420,56 MHz, e em l= ~195°, frequência de ~1420,17 MHz.
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OBSERVANDO EMISSÕES ATMOSFÉRICAS EM VLF
Observando SFERICS com o VLF-3
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Aproveitando o tempo chuvoso, conforme imagem do The Weather Channel, foi realizada uma curta sessão para registrar Sferics, com o receptor VLF-3 e um gravador de áudio digital (ICD-PX240), configurado para gravar com máxima qualidade em formato mp3.
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O analisador de espectro do Spectrum Lab (Audio Signal Analyser) foi utilizado para ver o espalhamento de alguns Sferics até mais de 10 kHz e a concentração de ruído nas frequências mais baixas, especialmente relacionadas às interferências da rede elétrica e emissoras de rádio (RFI).
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No arquivo de áudio (reduzir o volume antes de ouvir), além da incidência da RFI, podemos identificar os diversos estalidos que são característicos das emissões Sferics e alguns poucos Tweeks.
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1420 MHz: OBSERVANDO EMISSÕES DO HIDROGÊNIO NA GALÁXIA
Teste com o LNA GPIO (32 dB) ~1420 MHz
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Utilizando a mesma antena, com o apontamento para a mesma região do céu, foi realizado teste com outro LNA, do fabricante GPIO, modelo "Filtered Hydrogen Line 1420 MHz", com ganho de 32 dB.
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Inicialmente, foi identificada emissão em cerca de 1420, 25 MHz, mas como o sinal se manteve mesmo depois de a Via Láctea estar fora da região do lóbulo da antena, foi considerado como sinal espúrio (destacado em amarelo, na figura abaixo).
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Mesmo com o ganho elevado e filtragem, este LNA tem ganho menor que o da NOOELEC, mas ainda serão realizados outros testes, para confirmar se será possível captar o sinal nas condições atuais (obstrução parcial). Com o LNA NOOELEC, de 40 dB de ganho, as observações mantiveram um padrão, possíveis de registro quando a Via Láctea está transitando no lóbulo principal da antena.
Reajuste da frequência central e detalhamento dos valores medidos ~1420 MHz
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Sem o efeito Doppler, a frequência da linha de emissão do hidrogênio é 1.420.405.751,7667 Hz, que aproximamos para 1420,406 MHz. Este valor de frequência foi configurado como a frequência central de observação, por estar mais coerente como referência e para evitar o artefato do receptor exatamente em 1420,00 MHz (raia vertical, nos diversos gráficos exibidos).
As duas observações mais recentes, no período matutino e, depois, noturno, a seguir, com gráficos que foi editados a partir dos valores de intensidade relativa nas várias frequências.
1420 MHz da Via Láctea a ~50°
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No período diurno, a região da Via Láctea que está no céu local é de coordenadas de aproximadamente 50° de longitude no plano da galáxia. À noite, na data da observação, a região da galáxia que está visível para o local da antena é em torno de 195°, registro às 20:09 (Brasília).
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No próximo gráfico, a ausência do sinal da galáxia, com registro às 22:30 (Brasília), quando a Via Láctea já estava fora do lóbulo principal da antena:
Breve teste com antena apontada para o Sol, em ~1420 MHz
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Apenas para confirmar se haveria aumento no nível de ruído ao apontar a antena diretamente para o Sol. Como a animação mostra, não houve emissões discretas em frequências específicas (a raia exibida exatamente em 1420 MHz é um artefato do receptor, deve ser desconsiderada). No entanto, percebe-se um aumento no patamar geral de ruído, de -62 para cerca de -61 dBm, enquanto o Sol (representado à esquerda por pequeno círculo amarelo, próximo da linha da direção Leste - Oeste) transita na região do céu para onde a antena aponta (região em verde). Observar como o patamar de ruído se reduz quando o Sol sai do lóbulo da antena.
Diagrama simplificado do recpetor em ~1420 MHz
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O receptor utilizado é composto por antena parabólica (originalmente projetada para recepção de celular rural, o que implica em estar operando fora da sua faixa de maior ganho). Foi realizada uma troca do alimentador por outro artesanal, mas o resultado foi insatisfatório.
O LNA (Low Noise Amplifier, amplificador de baixo ruído) da NOOELEC, modelo SAWbird+H1, com ganho de 40 dB, é específico para monitorar a emissão do hidrogênio e possui filtro para a faixa. O Receptor SDR é da Airspy, modelo R2, capaz de operar de 24 MHz a 1,7 GHz. Para controlar o SDR Airspy R2, via cabo USB até o computador, é usado software SDRSharp, com um "plugin" para realizar a integração do sinal recebido, de modo a se destacar o sinal acumulado na faixa de interesse da linha do hidrogênio. De outro modo, sem integrar o sinal recebido, não é possível identificar onde há ocorrência da emissão, que é de baixa intensidade.
Como o ganho do sistema não é muito alto, há outro LNA, da Mini-Circuits, modelo ZX60-P162LN+, mas como o ambiente onde os testes são realizados possui muita RFI, o nível da relação sinal/ruído degradou muito quando inserido entre a antena e o SAWbird+H1, por isso não foi usado para monitoração de longa duração. Será utilizado novamente em outras tentativas de aumentar o patamar de recepção do sinal de hidrogênio da galáxia, em local com menos RFI.
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SAWbird+H1, carga de 50 ohm e o receptor SDR AIRSPY R2
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Abaixo, foto SAWbird+H1 interligado (via adaptador de conectores SMA) ao receptor AIRSPY. O LED do SAWbird+H1 está acesso, indicando que está alimentado via Bias T (que é a alimentação pela mesma conexão coaxial de rádio). Também na foto (à esquerda) a pequena carga padrão de 50 Ohm, para calibração do receptor.
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LNA - ZX60-P162LN+
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Abaixo, foto do LNA (Low Noise Amplifier), modelo ZX60-P162LN+, do fabricante Mini-Circuits. Está com fiação de alimentação DC de 4 V. Logo abaixo, um adaptador SMA, para interligar com outras partes do circuito receptor.
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Repetindo captação de sinal em ~1420 MHz
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Foram realizadas diversas sessões de observação, para confirmar que a recepção se repete quanto da passagem do plano da Via Láctea no lóbulo principal da antena (a antena é fixa, apontando para a mesma região do céu). Os níveis recebidos são muito baixos, e o local de recepção não possibilita apontar para outras regiões do céu. Nas animações abaixo, observar à esquerda o diagrama do céu local, com o software Radio Jupiter-Pro, no qual a região do plano da Via Láctea aparece inclinada em relação à direção Leste Oeste. À direita, observar pequenas variações em relação à linha horizontal vermelha. O lóbulo principal da antena receptora é indicado em verde, no diagrama do Radio Jupiter-Pro (à esquerda, na animação), foi gerada com base nas informações do fabricante da antena utilizada, e o azimute aponta na direção noroeste, com elevação de 35°, aproximadamente.
Algumas vezes a RFI esteve muito elevada, inviabilizando a identificação da região do gráfico frequência (MHz) por Intensidade (dBm) em que a emissão do hidrogênio está sendo captada. Desconsiderar a raia (linha vertical branca) exatamente em 1420 MHz, pois é artefato do receptor SDR. Eventuais pequenas raias verticais são interferências. O sinal que está sendo monitorado apresenta-se como uma pequena elevação em relação ao patamar geral de ruído. A faixa de frequência medida e registrada é diferente a depender de qual região da Via Láctea está sendo monitorada, isso ocorre em função do efeito Doppler.
Devido às limitações do local de observação, a antena só pode ser apontada para noroeste do céu. Nesta época do ano, em que a observação foi realizada (março de 2021), durante o dia a antena aponta para a região de cerca de 55° da Via Láctea, e à noite para cerca de 190°. Em cerca de 50°, a faixa de frequência está em torno de 1420,6 MHz e na região da Via Láctea de 190°, em 1420,2 MHz, aproximadamente.
Primeira sessão de observação do Hidrogênio Neutro da Via Láctea
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Este é um teste há muito tempo planejado, e foi realizado com base em outros experimentos documentados na Internet sobre como captar emissões de rádio do Hidrogênio neutro na galáxia, com receptores do tipo SDR e LNB, com filtro para a faixa de 1420 MHz. Várias dicas foram obtidas na página da RTL-SDR.COM. No setup do radiotelescópio experimental, foram utilizados:
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Antena parabólica de 0,6 x 0,8 m, com polarização vertical (esta antena ainda não foi adaptada para a faixa de frequência correta, por isso o resultado ainda pode ser melhorado, para esta faixa o ganho deve estar inferior a 18dBi);
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LNB Nooelec, para recepção em 1420 MHz, com 40 dB de ganho;
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Receptor SDR, da AIRSPY, ganho ajustável;
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Laptop com o programas SDRSharp e Radio-Jupiter Pro;
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Bússola;
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Para monitorar a passagem da Via Láctea, foi usado o programa Radio-Jupiter Pro, com o diagrama da antena configurado para mostrar a região aproximada do céu para onde a antena apontava.
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Convém ressaltar que esta é uma sessão experimental intencionalmente realizada em situação de observação precária, com local de observação com visada apenas parcial para o céu e com muitas fontes de interferências (RFI).
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Como já dissemos, na seção de História da Radioastronomia, Harold Irving Ewen (1922 - 2015) e Edward Mills Purcell (1912 - 1997), da Universidade de Harvard, em 1951, foram os primeiros a comprovar a existência desse sinal de rádio, que resulta da imensa quantidade de hidrogênio presente na vastidão da nossa galáxia. São emissões em torno de 1420 MHz que dão indícios da morfologia da Via Láctea, com base nos desvios de frequência, por conta do efeito Doppler.
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No vídeo a seguir, o primeiro registro de melhor qualidade das sessões de observação realizadas, é possível visualizar o sinal de muito baixa intensidade, por volta de 1420,2 MHz (por conta do efeito Doppler), que está presente enquanto a faixa da Via Láctea está no lóbulo principal da antena, por conta do movimento aparente do céu. Apesar das condições adversas de observação, foi possível identificar o fraco sinal, que só está presente enquanto o plano da galáxia está no lóbulo da antena. Em outra sessão, este comportamento se repetiu. As raias verticais de maior amplitude devem ser desconsideradas, pois são sinais interferentes.
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INSPIRE PROJECT: OBSERVAÇÕES EM VLF
Observações com o VLF Inspire. Como contornar RFI
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Algumas sessões de observação de emissões naturais na faixa de VLF (com receptor de ~0,3 a ~15 kHz).
Esta é uma faixa de frequências pouco explorada, mas que está quase sempre apresentando emissões naturais originárias de descargas atmosféricas.
As observações com antena curta de cerca de 1 m de comprimento foram muito dificultadas pelas interferências (RFI) da rede elétrica (60 Hz). Para tentar minimizar esta RFI, foi construída uma antena do tipo loop magnética, inspirando-se no tipo de antena proposta pelo projeto Stanford Solar Center, com o receptor Super SID. Os resultados das observações serão apresentados aqui. O receptor do Super SID opera em frequências mais altas que o VLF-3, do Inspire Project, cujos filtros permitem a passagem de sinais pouco acima de 10 KHz a 15 kHz.
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Tipos de sinais que se pretende registrar:
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“Sferics”: sinal eletromagnético oriundo de alguma descarga atmosférica relativamente próxima do receptor (alguns quilômetros a centenas de quilômetros). Como o raio é um sinal de ampla faixa do espectro, de alguns Hertz a mais de 100 kHz e harmônicos, o VLF-3 foi projetado exatamente para as frequências mais baixas. Os “sferics” que podem ser ouvidos no fone do receptor são sons de curta duração, como estalidos curtos, abruptos e a intensidade depende da distância do receptor à origem.
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“Tweeks": é o resultante das distorções que o sinal eletromagnético original de uma descarga atmosférica, ao percorrer longas distâncias, com múltiplas reflexões no solo e na ionosfera, até chegar ao receptor. Ocorre um fenômeno de dispersão em diferentes frequências do mesmo sinal. O áudio resultante no receptor assemelha-se a sinos agudos, tocando em rápida sucessão.
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“Whistler”: é quando a dispersão do sinal eletromagnético é muito acentuada e indica que o sinal original percorreu distâncias muito longas, provavelmente maior que metade da circunferência da Terra. O som correspondente a este tipo de sinal são tons sobrepostos variando das frequências mais altas para as mais baixas. Sua interação com as camadas superiores da atmosfera dá indícios da influência das emissões de partículas do Sol, que afetam a nossa atmosfera. O estudo desses sinais, portanto, é um campo interessante para entender a magnetosfera e o ambiente espacial ao redor da Terra.
No ambiente urbano, de alta interferência, foi possível até o momento registrar emissões do tipo "Sferics". Com a antena loop magnética, realmente é possível encontrar uma orientação em que a RFI seja menos intensa, apesar de sempre estar presente.
A antena foi construída com suporte de PVC de 25 mm de diâmetro, formando um quadro com 0,9 m de lado. Foram pelo menos 50 espiras de fio de 1,5 mm2, de modo a incrementar o desempenho em baixas frequências.
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Como o ganho do receptor é muito elevado, é importante manter os fios dos fones de ouvido ou do gravador afastados da antena loop, pois existe a possibilidade de o circuito oscilar. As observações são realizadas afastadas de computadores e outros equipamentos eletrônicos pois são muito ruidosos em VLF. Para a posterior análise, o sinal é salvo em um gravador digital.
Foto da antena loop interligada ao receptor VLF Inspire.
Observando SFERICS com o VLF-3
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Antes de conseguir o registro com o Radio-SkyPipe, foram realizadas várias observações preliminares para tentar a melhor forma de redução de ruídos indesejáveis. É fundamental ressaltar que deve-se estar em local abrigado, por questões de segurança, e as observações são todas realizadas à distância de muitos quilômetros dos eventos.
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Num dia em que foi possível ouvir trovões distantes, o VLF-3 captou Sferics de diversas intensidades e frequências, ouvidos nos fones como vários estalidos agudos e também registrou emissões com muita intensidade, das quais exibimos duas relativamente próximas, conforme figura abaixo.
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Podemos perceber como os sinais são de curta duração e intensos. Nos Sferics mais distantes, os sinais são registrados graficamente como pequenas elevações, logo acima do patamar de ruído de RFI.
Sferics de alguma descarga próxima.
Sferics de descargas distantes.
Patamar de ruído de RFI.
Captura de tela com duas emissões. O horário não corresponde ao tempo real dos eventos.
Observando SFERICS com o VLF-3
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A captura de tela a seguir utilizou um analisador de espectro, Spectrum Lab, na faixa de áudio, até cerca de 5 kHz. Podemos verificar como o sinal de um dos Sferics de maior intensidade ocupa toda a faixa. Também há muitos ruídos de RFI. O horário não corresponde ao tempo real dos eventos.
Harmônicos da rede elétrica 60 Hz (RFI)
Sferics: sinal que se espalha por toda a faixa de frequências
Escala de frequências, até ~5 kHz
Observando SFERICS com o VLF-3
Um exemplo de monitoração em VLF, com o ruído interferente de 60 Hz e seus harmônicos (provavelmente gerados quando há dispositivos elétricos com conexão precária, ou até mesmo nas linhas de transmissão, onde há tensões elevadas e pode ocorrer o efeito corona). Com a antena loop foi possível encontrar uma orientação para minimizar a RFI.
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Mesmo com a forte interferência, ainda assim podemos identificar muitos Sferics (sons como se fossem estalidos) e alguns Tweeks (sons semelhantes a assobios curtos), neste registro (nível de ruído elevado, reduzir volume do áudio antes de ouvir):
RADIO JOVE: RFI NAS OBSERVAÇÕES EXPERIMENTAIS DE EMISSÕES SOLARES
Na sessão anterior, foi constatado sinal interferente na faixa de 20,1 MHz. A fonte do ruído foi identificada:
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Todo cuidado é pouco ao iniciar uma sessão de observação, pois os sinais interferentes podem ser originados nas mais diversas fontes. No vídeo acima, foram identificadas duas fontes: primeiro, o motor de uma máquina de lavar e, segundo, a caixa de som Bluetooth, usada como monitor de áudio.
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Interferências provocadas por motores são mais óbvias, pois geralmente são dispositivos de alta potência que geram pulsos que se espalham por ampla faixa do espectro eletromagnético. Por isso há a necessidade de realizar observações em locais distantes de fios de alta tensão e longe de centros urbanos. Entretanto, nem sempre é possível estar no local ideal, e foi isso que motivou esta tentativa de ver se é possível captar, pelo menos emissão solar em ~20 MHz, pois as emissões solares geralmente são mais intensas, mesmo na faixa de HF.
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A outra fonte de ruído é menos óbvia, pois a caixa de som Bluetooth utilizada estava com a seleção para a entrada via cabo de áudio, e não via sinal de rádio, na faixa do Bluetooth, cerca de 2,4 GHz. Ainda assim, era de se supor que, por ser de uma faixa muito mais alta que a do Radio JOVE, não houvesse interferência. Entretanto, não é o que a pesquisa demonstrou. A caixa de som com Bluetooth que funciona com modulação do tipo Spread Spectrum (espalhamento espectral) também atinge a faixa de 20 MHz, mesmo com baixa intensidade - é um sinal interferente que deve ser descartado e evitado.
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Também foi usado o receptor RSPDuo, do tipo SDR (rádio definido por software) e é possível identificar que quando a caixa de som Bluetooth é desligada, o sinal interferente desaparece.
Mais uma tentativa de captar emissão solar em condições precárias, com antena receptora curta:
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Durante o registro da sessão de observação, com a antena montada numa sacada, e o Sol já alto no céu, foi observado um aumento gradual do nível de ruído recebido, o que poderia ser um registro de emissão solar. Mas o site do NOAA não registrou emissões para o mesmo horário e a observação é considerada como mais um exemplo de interferência eletromagnética (RFI).
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A imagem acima é a captura de tela da observação em 26/09/2020, com o software Radio-SkyPipe, e com o receptor do Radio JOVE, na faixa de ~20,1 MHz.
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Convém destacar a imagem do diagrama da antena, com o ícone do Sol (círculo amarelo) na posição correspondente do céu da localidade no horário da observação.
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Como o ruído era muito intenso e variava de frequência muito lentamente, para o Radio JOVE o sinal registrado graficamente apresenta um curva com os valores mínimos e o valor máximo, com quase 800 divisões da escala do SkyPipe.
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Para descartar a possibilidade de haver algum problema no próprio receptor, que é extremamente sensível, foi removida a antena, mas ainda assim constatou-se que havia um resíduo do sinal interferente (com nível baixíssimo).
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Para finalmente descartar problemas com o Radio JOVE, foi utilizado, então, um segundo receptor, do tipo SDR (ou Rádio Definido por Software), do fabricante SDRplay, modelo RSPduo. Percebe-se que, realmente, há um sinal que varia de frequência muito lentamente, aparentemente sem modulação reconhecível, cuja origem não foi possível identificar.
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Na foto abaixo, o registro completo do sinal interferente.
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No vídeo abaixo, a gravação da pesquisa com o receptor RSPduo, a gravação foi acelerada para reduzir o tamanho do arquivo. É possível perceber como a frequência da RFI realmente muda lentamente.
O objetivo da sessão a seguir é captar emissão solar mesmo em condições precárias de instalação da antena receptora:
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A imagem acima é uma captura de tela realizada em 08/06/2020, com o Radio-SkyPipe, para registrar uma sessão de observação realizada com o receptor do Radio JOVE montado em blocos. Após o ajuste do receptor para máxima sensibilidade, as placas montadas num suporte metálico de alumínio, foram completamente isoladas com uma tampa provisória de papel alumínio. Apesar de não ser a situação ideal, as interferências foram consideravelmente reduzidas.
Além de testar o receptor, que foi utilizado por três dias consecutivos, sem apresentar problemas no funcionamento, também foi realizada uma tentativa de captar emissões solares com a antena dipolo em ambiente semiaberto, com os ds fios da antena dipolo não completamente estendidos, devido à falta de espaço.
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Quando o sinal acima foi registrado, especialmente a segunda emissão, logo após 16:10:52, parecia ser uma emissão solar do Tipo III, que, visualmente, é apelidada de barbatana de tubarão, devido ao formato característico. Porém, para confirmar se a emissão é realmente de origem solar, é realizada uma conferência com outros observatórios ou pesquisadores, no mesmo horário.
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No caso de emissões solares, uma das fontes seguras para conferência é o NOAA, Space Weather Prediction Center. De modo que, uma consulta ao arquivo do site do NOAA na data e horário não registrou nenhuma atividade solar.
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Outra fonte de consulta, com os radioastrônomos amadores do Radio JOVE é na página Radio JOVE Archive Calendar, que mantém um registro colaborativo de observatórios experimentais, oriundos de várias partes do globo.
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É importante destacar que o Sol está num período de baixa atividade, de modo que as sessões de observação devem ser mais extensas para que algo seja captado e conferido com sucesso.
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As sessões de observação serão novamente iniciadas, na tentativa de captar emissões solares (são mais intensas e possivelmente mais fáceis de registrar mesmo na situação não ideal de observação), mesmo em situação não adequada, com a antena montada com apenas 1,5 m de extensão, em ambiente parcialmente aberto, numa sacada de apartamento.
Na foto abaixo, o registro da consulta ao relatório do NOAA, do dia 08/06/2020, sem emissões.
RECEPTOR OM: OBSERVAÇÕES EXPERIMENTAIS DE TEMPESTADES ATMOSFÉRICAS
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O que você precisa para observar um fenômeno atmosférico conhecido por todos: as tempestades de raios? De estar num lugar abrigado e seguro, é a primeira condição. O relâmpago, ou o efeito luminoso da descarga atmosférica, e o trovão, o sonoro (geralmente ouvido alguns segundos depois de o raio ter acontecido) são as manifestações mais usuais que podemos perceber com a visão e a audição. Mas, mesmo estando a distâncias muito grandes, de modo que não pudéssemos mais ouvir o trovão, ainda é possível ver os clarões no céu e captar outra manifestação de uma tempestade: as emissões eletromagnéticas. São as ondas de rádio geradas pelo pulso de alta potência que ocorre durante a descarga elétrica.
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No vídeo, temos uma tempestade ocorrendo a dezenas de quilômetros de distância, sendo captada por uma câmera de celular, para registrar os relâmpagos. Com um pequeno receptor de rádio portátil, sintonizado na frequência de 620 kHz, parte da faixa de OM (Ondas Médias, de 535 kHz a 1650 kHz), ouvimos os ruídos no mesmo momento em que o clarão é visto no céu - no horizonte distante. Nesse caso, o ruído não é um trovão, o que o rádio capta é o sinal de rádio, que viaja na mesma velocidade que a luz, por isso não há atraso perceptível entre o clarão e o som demodulado pelos circuitos do receptor. A faixa de OM, usada para as emissoras de rádio comercial, opera com modulação em amplitude (AM), e é especialmente sujeita aos ruídos - tanto os produzidos artificialmente, como por motores, quanto os produzidos por fenômenos naturais, como os raios.
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As observações foram realizadas com um receptor portátil MIDLAND, com sintonia digital. Nesse exemplo, vimos apenas o registro de uma interferência eletromagnética. Se o receptor for acoplado a um notebook com o SkyPipe ou um programa de análise de espectro é possível analisar a amplitude do sinal e o espalhamento da frequência, após ser demodulado pelo receptor.
RADIO JOVE: OBSERVAÇÕES EXPERIMENTAIS DE JÚPITER NO ANTARES
Animação GIF com passagem do planeta no lóbulo da antena, captura de tela do programa Radio-Júpiter Pro
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As observações foram realizadas com o kit do receptor do Radio Jove e os programas Radio-SkyPipe e Radio-Jupiter Pro.
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Para uma sessão de observação bem sucedida, algumas condições devem ser atendidas:
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Equipamentos adequados;
Definir o fenômeno a ser observado: Júpiter, o Sol ou a Via Láctea;
Verificar o calendário anual de observações de Júpiter e as probabilidades de emissão do tipo Io-B, especialmente;
Verificar se o Sol está num período ativo (por exemplo, com manchas solares);
Verificar se o local de observação possui pouco nível de ruído de interferência eletromagnética (RFI);
Providenciar infraestrutura mínima de suporte às observações (água potável, alimentação, eletricidade, abrigo, segurança);
Definir itens de controle durante as observações, com material para anotações e documentação fotográfica;
Notebook com funcionamento adequado e grande capacidade de armazenamento de dados.
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A foto acima: Receptor do Radio JOVE alimentado por bateria 12 v, caixa de som portátil, o filtro contra RFI na faixa de HF, um laptop com os programas Radio-Jupiter Pro e Radio-SkyPipe. As antenas dipolo (foto abaixo) foram montadas na configuração Norte-Sul, a cerca de 3 m do solo.
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Na animação, logo acima, vemos o diagrama do lóbulo principal da antena, na orientação Norte - Sul, apontando diretamente para o zênite. Com a animação, podemos ter uma ideia da passagem do planeta Júpiter (cor laranja) pelo lóbulo principal, à medida em que a Terra gira.
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Nesta sessão de observação, realizada em 2019, o trabalho foi prejudicado pela alta incidência de interferência eletromagnética (RFI) no local do Observatório Antares.
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Para as tentativas de observação de Júpiter, também deve-se realizar o levantamento das probabilidades de emissão com o programa Radio-Jupiter Pro (cópias das telas abaixo).
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Constatada a elevada interferência do site, outra sessão de observação foi programada, para local mais afastado da área urbana.
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Na animação abaixo, telas salvas com exemplos de sinais: (a) o primeiro com uma comparação com o sinal padrão do calibrador do receptor; (b) sinal candidato a ser de emissão de Júpiter (emissão não confirmada) e descartado devido à RFI do local. Exemplo em (c) de interferência periódica, que pode ser causada, por exemplo, por operação de algum motor elétrico nas proximidades,
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MONTAGENS COM O RECEPTOR DO RADIO JOVE
O kit do radiotelescópio experimental do Radio JOVE que foi montado é composto por receptor, antenas dipolo, filtro de RF, bateria 12 v, notebook com programas Radio-SkyPipe e Radio-Jupiter Pro.
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A sequência de montagem:
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Montagem das antenas dipolo e dos suportes de PVC
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Montagem do receptor e ajustes
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Configuração e uso dos programas
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Teste em campo
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Sessão de observação típica
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O detalhamento dos circuitos eletrônicos e de como montar e ajustar o receptor estão disponíveis na página do Radio Jove Project, em Radio Telescope Equipment Manuals. É um projeto educacional que já foi adotado em diversas instituições de ensino e por radioastrônomos amadores em todo o mundo.
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Montagem das antenas dipolo e dos suportes de PVC
Na base dos tubos de PVC, uma barra rosqueada metálica foi instalada para permitir fincar os mastros no terreno.
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O primeiro teste foi realizado com os tubos de PVC e os cordões de estaiamento, de acordo com o recomendado pelo manual de montagem do Radio Jove.
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À medida em que outros testes foram realizados, o tipo de montagem foi ajustado às condições do local de instalação. Por exemplo, sempre que possível, alguma parede era utilizada como um dos lados do suporte.
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A montagem do suporte das duas antenas dipolo de meia-onda para a faixa de 20,1 MHz do receptor, obedeceu ao projeto e à necessidade de a altura dos fios estar a cerca de 3,3 m do solo.
Os tubos de PVC (imagens ao lado) foram cortados para facilitar o transporte e adaptados com juntas providas de roscas para montagem. A estabilização foi obtida com estaiamento com cordões de nylon.
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Foi necessário adaptar o projeto original para adequar a montagem aos materiais encontrados no comércio local. Por exemplo: fios elétricos de cobre encapado foram utilizados como alças para passagem dos cordões de nylon (imagem abaixo).
A antena em si é formada por dois elementos dipolo de meia-onda, ligados em fase, de modo a aumentar o ganho do sistema, para monitorações da Via Láctea e de Júpiter. Para monitorar o Sol, apenas um dipolo é suficiente.
Na montagem dos dipolos, muita atenção é necessária à dimensão da estrutura, pois é condição necessária para operar corretamente na recepção dos sinais do receptor: na estreita faixa de 20,1 MHz +/- 150 kHz.
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As dimensões da antena estão detalhadas no manual elaborado pelo Radio Jove.
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A orientação, Norte-Sul ou Leste-Oeste também deve ser observada, de acordo com o local de instalação.
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Crédito da imagem: Radio JOVE Project
Montagem do Receptor e Ajustes
Lista de materiais:
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Kit do receptor do Radio JOVE (componentes e placa de circuito impresso) - com cabo coaxial e fios de cobre das antenas;
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Filtro de RFI e gerador de ruído de referência (Radio JOVE);
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Tubos de PVC para as antenas;
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Laptop com os programas que integram o Radio JOVE.
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A montagem do receptor envolveu, inicialmente, conferir todos os materiais do Kit.
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Foram separados por tipo: resistores, capacitores, transístores, circuitos integrados, indutores, conectores, fios etc.
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O material da antena também foi separado: cabos coaxiais, cordoalha de cobre, isoladores, choques de RF de ferrite.
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A identificação dos componentes era essencial para que não fossem trocados os valores dos capacitores, nem se confundisse resistor com indutor, por exemplo. Alguns componentes cuja identificação era com números muito pequenos, como os capacitores cerâmicos e/ou de tântalo, foram corretamente selecionados com a ajuda de lupas e câmeras de celular, com zoom.
A montagem na placa de circuito impresso, foi iniciada pelos resistores.
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Foi utilizado um ferro de soldar de ponta fina e baixa potência, 24 W, em local de boa iluminação.
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Exemplos de Sessões de Observação
Sessão de observação solar, realizada em 23/12/2018.
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Não houve registro de emissões de rádio na faixa do Radio Jove, 20,1 MHz. Também não houve registro no site do Solar Report Events, na data da monitoração.
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Antes de iniciar a sessão de observação, são realizados procedimentos para calibração, para que se tenha um nível de referência que permita a comparação de medidas realizadas em diferentes computadores.
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Foi utilizado o calibrador do Kit do Radio Jove.
Em destaque no final do gráfico, por volta do tempo de 14:30, ocorrência de interferência, provocada por motor elétrico que entrou em operação nas proximidades da antena (mais de 20 m de distância).
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Este tipo de interferência ilustra a diferença de nível dos sinais: o do calibrador, que é muito baixo; os sinais captados por ruídos atmosféricos, também baixos, mas maiores que os do calibrador, e as emissões esporádicas de radares ionosféricos, picos de alta intensidade.
Percebe-se que a ocorrência de sinais interferentes de modo contínuo inviabiliza o registro dos sinais de baixo nível, como emissões da Via Láctea.
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Montagem experimental do Radio JOVE em placas de circuito impresso distintas
Após montar e testar com sucesso o receptor original do Radio JOVE, no padrão do manual de construção do KIT, com a placa de circuito impresso, a caixa de alumínio e os acessórios, foi iniciada a montagem do circuito numa versão experimental, com fins didáticos, com os distintos blocos que compõem o esquema elétrico do receptor separados em placas de circuito impresso específicas. Na montagem alternativa, cada bloco possui as conexões de alimentação e de entrada e saída dos sinais de radiofrequência ou de baixa frequência, conforme cada etapa do circuito. Os blocos são interligados e será possível realizar experimentos com o funcionamento do circuito, destacando as suas características.
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No primeiro teste realizado, os blocos foram ligados um a um, em ordem inversa. Primeiro o Block 5, do amplificador de áudio. Por ser extremamente sensível, o circuito captou muitas interferências das emissoras locais de FM e TV.
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Quando todos os blocos foram conectados, foi possível constatar que o receptor estava funcionando, apesar do sinal de FM interferente.
Com o Block 1 ligado, responsável por gerar o sinal de teste de 20 MHz, foi efetuado o ajuste da bobina L5, integrante do circuito de sintonia, com o varicap. O receptor captou o sinal de teste, perceptível pelo tom agudo do batimento de frequências.
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A próxima etapa da montagem será adequar uma caixa metálica para blindagem dos sinais indesejáveis e o ajuste da sensibilidade e do ganho dos circuitos de amplificação.
Abaixo, o esquema de montagem das placas Block 1 a Block 5 na caixa metálica, com pontos de aterramento para propiciar maior blindagem contra interferências de RF.
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Abaixo, foto da montagem dos diferentes blocos do receptor, em uma forma de alumínio adaptada para servir de suporte mecânico e de blindagem contra interferências eletromagnéticas.
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Um dos maiores desafios dessa montagem é minimizar os ruídos indesejáveis e evitar que o receptor oscile, pois o ganho dos circuitos é muito elevado.
Nesta montagem experimental, o receptor em blocos é um desafio pois os fios interligando os blocos captam muitos ruídos e é essencial que as placas estejam aterradas à carcaça de alumínio.
Para o ajuste, do receptor, as etapas foram as seguintes:
1) Sintonia: Com o cursor do potenciômetro R7 na posição de 20 MHz, foi ajustado o núcleo de ferrite do indutor L5. O ajuste é feito até o receptor captar o sinal de teste de 20 MHz gerado no Block 1. É importante realizar uma varredura com o ajuste do indutor para, então, selecionar o sinal mais intenso. Depois da sintonia, L5 não deve ser mais ajustado.
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2) Com uma carga padrão de 50 Ohm conectada à antena;
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3) Interligar um das saídas de áudio à entrada de microfone/auxiliar do laptop. O computador está com o programa radio Sky Pipe, para análise dos níveis do sinal recebido.
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4) Com uma chave de ajuste não metálica, ajustar os capacitores C2, C6 para o nível máximo.
5) Ajustar L4 para aumentar mais ainda o ganho do receptor.
6) As etapas de 4 e 5 podem ser repetidas cuidadosamente para não perder o ponto de maio ganho do receptor.
Describe your image
Describe your image
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Acima, uma galeria com o receptor em processo de ajuste.
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Numa das imagens, é possível verificar na tela do laptop como o nível do sinal recebido aumentou à medida em que o ajuste era realizado.
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em outra imagem, destaque para a questão das interferências: sem a blindagem de papel alumínio, o nível de ruído é bem mais intenso. O ideal é que seja instalada uma tampa metálica, parafusada para evitar ruídos indesejáveis e maus contatos na blindagem.
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Acima, um vídeo curto com a sintonia da portadora de teste de 20 MHz, marcada na etiqueta localizada no knob do potenciômetro.
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Este receptor está em teste e em ajustes para tentativa de captar sinais do Sol (que está em período de pouca atividade).
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<<NOVAS INFORMAÇÕES SERÃO ADICIONADAS À MEDIDA EM QUE MAIS TESTES SEJAM REALIZADOS.>>
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