Amatőr Radiőcsillagaszat keywords: amatheur radio astronomy, radio jove 20 Mhz, decametric array, Jupiter Storm, Radio Sun Kinn hideg van, köd, zúzmara nőtt mindenen. Napok óta nem láttam csillagokat. Én benn ülök a meleg kályha mellett és saját eszközömmel kutatom a világegyetemet: Rádiócsillagászattal foglalkozom. A rádiócsillagászat egy misztikus, titokzatos dolognak tűnik az emberek előtt. Az ismeretterjesztő filmekben leginkább a hatalmas méretű parabola antennákat mutatják be, mint ezen tudományág leglátványosabb eszközeit. Azonban nincs itt semmi misztikum. Akik távoli égitestek gyenge rádiójeleit tanulmányozzák, azok jól felkészültek a csillagászat, fizika, antennatechnika, rádiótechnika, matematika tudományában, és ezeket ötvözve tudják elérni eredményeiket. Habár még egy viszonylag kisebb - pl. udvarméretű - parabolaantenna megépítésének költségei is horribilis összeget követelne, egyszerű eszközökkel valamelyest bepillantást nyerhetünk ebbe a tudományba. Házilag is elkészíthető olyan rendszer, mellyel érzékelhető a Jupiter dekaméteres emissziója, a Nap rádióviharai, a tejút központi vidékének rádiósugárzása. A természetes rádióforrások természetesen különböző erősségű zajjal adnak jelet magukról, ennek érzékelése, mérése jelenti a megfigyelést. Hogyan kezdtem foglalkozni ezzel? Alighanem sokan vannak, akik azért foglalkoznak rádiócsillagászattal, mert szerencsés módon találkozik bennük két terület iránt való érdeklődés: csillagászat és rádiótechnika. Már 9 éves koromban érdekeltek a rádiók. Eleinte detektoros vevőt építettem, mely igen halk hangot adott, de már ez megmutatta, hogy egy elért eredmény nem feltétlenül látványos. Később jött az egytranzisztoros vevő, majd a kéttranzisztoros, stb. Rádióamatőr vizsgát azonban nem tettem, nincs hívójelem. 1990-ben az Albireóban olvastam először a "Jupiter hangja" c. cikkben arról, hogy hogyan érzékelhetők a Jupiter rádióviharai. Akkoriban még működött a régi RA2102 típusú rádiónk. Ezzel kezdtem a hallgatózást 1993 végén, ami sikert hozott: hallottam az emissziót. Sikerült a tejút központi területének erősebb zaját is kimutatni. Nagy segítséget jelentett T. Ferris: A vörös határ c. könyve, melyben többek között a rádiócsillagászat születéséről is olvashatunk. Megfigyeléseimről akkoriban rövid cikk is íródott az Albireóba. Az RA2102 rádió idővel kiöregedett, és már nem használom. Új rádió Internetes keresgélésem közben találtam rá a NASA Radio Jove honlapjára: http://radiojove.gsfc.nasa.gov/ Ez egy viszonylag egyszerű rádióvevő megépítését támogatja, mellyel jól hallhatóak a fentebb említett rádiózajok. Egy alkatrész-készletet lehet rendelni tőlük kb. 200 USD áron, és a mellékelt segédlet segítségével azok is össze tudják szerelni a vevőt, akik még nem foglalkoztak rádióépítéssel. Én nem vettem meg a készletet, hanem megvásároltam az alkatrészeket, kb. 5000 Forintból és otthon fogtam hozzá. (Beszerzés: Ham-bazár, Mikrovill Kft). Ezzel nem várt problémák is felbukkantak, melyeket itt is leírok, hiszen e cikk célja részben az, hogy segítsek másoknak, ha hasonló észleléseket akarnak végezni. Egy ilyen rendszer kiépítésekor nehéz út áll az amatőr előtt. Nagy kísérletezési kedv kell, mert különben feladja az ember. Nem minden sikerül elsőre, de néha még tizedjére sem. Jó ha van egy jól kitaposott út. Ezzel sok időt lehet megtakarítani. Több más rádió építő próbálkozás is van az interneten.
Csak két lehetőség: http://my.integritynet.com.au/purdic/radio-telescope.htm http://receiverforjupiter.tripod.com/receiver.htm A Jove Rádió megépítése mellett döntöttem, mert ebből már több mint 1000 darabot készítettek, részletes útmutatás van, illetve ha szükséges, akkor van lehetőség segítséget kérni az interneten. A Jove Receiver működése Az antennáról bejövő jel szűrőn áthaladva (L1-C4), erősítést kap a J310 FET tranzisztorral. Majd továbbhaladva ismét szűrőn átmenve (R2-R3-R4) bejut a C9-C10-L4 rezgőkörbe az SA612 mixer IC összekeveri a helyileg előállított jellel, ami az L5-C15-R8 körön jön létre. A két jel kombinációja továbbmegy a C20-L6-C21-L7-C22 szűrőn, ami levágja a hangfrekvenciás jeleket kb. 7 Khz felett. Majd a két LM387 IC erősíti tovább, a D2-D3 diódák demodulálják, a végén pedig a 2 tranzisztor (Q2-Q3) adja meg a teljesítményerősítést. A vevő különlegessége, hogy nincs benne AGC funkció, ami a kommersz rádiókban arról gondoskodik, hogy a nagy hangerejű rádióadók ne nyomják el a gyengébbeket. Ez meghamisítaná a méréseket is. Építési gondok és megoldások Probléma volt, hogy nálunk nem lehet megvenni minden alkatrészt, ami kell az eredeti rádióba. Azért nincs veszve semmi, mert a konstruktőrrel levelezve sikerült tanácsokat kapnom a helyettesítések felől. Nálunk (tudtommal) nem kapható 82mH-s (milliHernry-s) fojtótekercs (L6-L7). Ezt úgy oldottam, meg, hogy a C20-C21 értékét növeltem 22nF-ra (nanoFarad), az L6-L7 tekercsek helyett beépítettem 22mH tekercseket. Ekkor az alul áteresztő szűrő hasonló tartományban enged át. Nehezebb eset volt az, hogy nem sikerült venni olyan tekercseket, amik 1,5 uH (mikroHenry) induktivitásúak, és változtatható kivitelűek (L4-L5). Ez gond, mert pont ezek határozzák meg, hogy milyen frekvencián dolgozik a vevőkészülék. Ez a frekvencia egyébként 20Mhz, ami nincs kiosztva polgári felhasználásra, tehát van ott hely bőven, hogy mesterséges rádióadásoktól messze, csak a fehér zajt hallgassuk - no meg azt ami az ég felől jön. Először légmagos tekerccsel próbálkoztam, de ezek közel voltak egymáshoz, és ez gerjedést okozott. (Ez egy egyszerű drótspirál, aminek a paraméterei határozzák meg az induktivitását.) Majd gyári záróköröket vettem, azok alighanem más induktivitást képviseltek, tehát nem voltak jók. Ami végül sikeres lett: Az L4 tekercs egy fix gyári mikroinduktivitás, ami 1uH, vele párhuzamosan 735pF változtatható trimmer kondenzátor. Az L5 tekercs szintén 1uH, vele párhuzamosan 10-40pF timmer kondenzátor, és még egy fix 33pF csőkondenzátor. Ez utóbbi a nagyobb mérete miatt kevésbé érzékeny a környezeti hőmérséklet változásaira. Bármilyen értékű tekercseket és kondenzátorokat használjunk is, ha összeszorozzuk az induktivitást (uH) és a kapacitást (pF) akkor 63at kell kapni, ( +ráhagyás )mert ekkor rezeg kb. 20Mhz-en a rezgőkör. A frekvencia beállítást tehát a trimmer kondenzátorokkal végzem. A nyomtatott áramköri panelt végül át kellett terveznem, mert bár hasonló az eredetihez, a tekercsek itt nem árnyékolt fémserleg alatt vannak, ami miatt messzebb kell, hogy legyenek egymástól, a mixer IC két oldalán. A minél kisebb zavarás miatt hossztengelyeik is merőlegesek. Én mindig a fóliás oldal felől forrasztom rá a panelra az alkatrészeket. Telepnek egy akkumulátoros fúró 12V-os akkuját használom. Ez elegendő kapacitású és tölthető. Sima elemek csak pár percig bírták a rádió táplálását. Hálózati adapter nem jó, mert a hálózat sok zavar forrása. Fémdobozt egy esőcsatorna bádogból készítettem. Meg kell rajzolni a méreteket és lemezollóval kivágni. Az alja és oldalai egy darabból van, az oldalait hajtottam fel, a szélein van átfedés, amit lehet forrasztani, vagy kifúrva egymáshoz csavarozni. A teteje ismét egy bádoglemez, aminek a szélei le vannak hajlítva, és ez szorosan ráhúzható az alsóra. Az oldalait összefogó csavarok anyáihoz
forrasztottam az alkatrész-panelt. A dobozra rátéve a fedelét azt tapasztaltam, hogy nem hangolta el a rezgőköröket. A doboz magassága kb. 5 cm. A hangolás - műszer nélkül A kezelési útmutató egy kis internetes segítséggel - magyarul: 1. Forrasztani kell egy 51 v. 47 ohmos ellenállást az antenna bemenet és a test közé. Ez most a műantenna. 2. Bekapcsoljuk a rádiót. Ekkor zajt kell hallani a fejhallgatóban. 3. Az OSC1 egy helyi rezonátor, ami pontos 20Mhz-es frekvenciát ad a beállításhoz. Ezt a TP1 ponton, egy kb. 1 cm hosszú fémcsíkon át adja le, ami most egy pici rádióadó és antennája. 4. Az R7 hangoló potmétert kb. 10 óra állásba állítjuk. 5. Az R15 hangerő potmétert közepes hangerőre állítjuk. 6. Hangoljuk az L5 tekercset (illetve nálam a vele párhuzamos trimmer kondenzátort) addig, amíg füttyöt hallunk. Ha a rezgőkört trimmer kondenzátorral hangoljuk, két ilyen pont is van egy körbeforgatás alatt, persze bármelyik jó. A fütty jellegzetes: ha lassan hangolunk, akkor először magas frekvenciájú hangot hallunk, majd mélyül, aztán semmi, majd az előbbi tükörképe, egyre magasabb. A két fütty közötti "semmi" jelzi azt, hogy az L5 tekercs 20Mhzen rezeg. A hangoláshoz indukciószegény csavarhúzó kell, de ilyet lehet csinálni műanyagból is, mert az sem mágneses. 7. Állítsuk az R7 potmétert 12 óra állásba, állíthatóságának közepére. 8. Hangoljuk az L4 tekercset, (illetve nálam a vele párhuzamos trimmer kondenzátort) addig, amíg a leghangosabb zajt halljuk a fejhallgatóban. 9. Hangoljuk a C6-C2 kondenzátorokat addig, míg a leghangosabb zajt halljuk a fejhallgatóban. Lehet, hogy közben lejjebb kell csavarni a hangerőn. 10. Visszatérve az R7 sáv-hangoló potméterhez, ha visszamegyünk 10 óra állásba, ismét ott van a fütty, vagyis a helyi rezonátor jele. Ha nincs ott, hanem máshol van, akkor elölről kell kezdeni, és még lehet finomítani rajta. Ha ezután csatlakoztatjuk az antennát és ujjal hozzáérünk a C6 trimmer kondenzátor tetején levő csavarhoz, akkor a zaj jelentősen elhalkul. 11. Ha sikerült, akkor ki kell forrasztani az antennabemeneten levő 47 ohmos ellenállást, és az R25 ellenállást is le kell forrasztani a pozitív pontról, be kell hajtani a rezonátor alá, mert ez az áramkör csak behangoláskor kell. Ezzel kész is van.
Kell egy jó antenna
Ahhoz, hogy az ég megfelelő pontjáról elegendő rádiójelet tudjunk összegyűjteni, megfelelő antenna kell. Ha nagy az antenna az olyan, mintha jó nagy "füle" lenne a készüléknek, amivel jobban " hall ". Itt is érvényes az az optikai csillagászatban ismert tény, hogy nagy nagyítással nem tudjuk egyszerre leképezni az égbolt nagy területét. A rádióantennák is hasonlók: a CB-sek által használt antennák kevés jelet vesznek, de a szélrózsa minden irányából. Más antennáknak irányérzékenységük van: egy bizonyos irányból több jelet gyűjtenek be, mint más felől. Ez nekünk jó is, meg rossz is: Az antennát időnként forgatni kell, ahogy az égi objektum látszólag elmozdul az égen, de tudjuk, hogy abból az irányból jön több jel, míg más, nemkívánatos helyről csak kevesebb. A "Jupiter hangja" című cikkben ismertetett (amúgy DDRR típusú) antennánál vannak jobb megoldások is. A DDRR antenna mérete kicsi, ezért viszonylag kevés jelet szed össze a térből. Ezzel csak az erősebb rádióviharok észlelhetők. Nekünk minél nagyobb felületről kell összeszedni az amúgy borzasztóan gyenge jeleket. Az a legjobb, ha a közelben nincsenek fémtárgyak, főleg drótok, mert ezek káros visszaverődéseket, tükröződéseket okoznak. Ilyen zavaró visszaverő felület pl. egy közeli villanyoszlop a vezetékeivel. A villanyvezetékek ráadásul még baleset veszélyt is jelentenek! Többféle egyszerű lehetőségük is van: Félhullámú dipólantenna Ez a használt 20Mhz-es üzemi frekvencián azt jelenti, hogy kell egy 7,125 méter hosszú drót. A drót lehetőleg réz legyen, de jó az alumínium is és ha más nincs akkor vas is megfelel. Nincs jelentősége annak, hogy szigetelt, vagy nem. Középen ketté kell vágni, koax kábellel rácsatlakozni. A koax kábel belső ere megy az egyik antennafélre, a külső árnyékoló ér megy a másikra. A koax másik vége a rádióba megy. A koax lehetőleg minél rövidebb legyen, mert az is valamennyit elnyel az amúgy is kevés jelből. Nehézséget okozhat a koax csatlakozása az antennához. Én úgy oldottam meg, hogy a koax külső burkolatát levágom kb. 2 cm hosszan, majd a levágott rész aljánál rátekerek 2-3 menetet ónozott rézdrótból. A drót végén 1 cm-t meghagyok, azt nem tekerem rá. A külső, vékony harisnyaeret a rátekert menetekhez forrasztom óvatosan. Utána le kell vágni a belső vezető burkolatát is kb. 1 cm hosszan. Kapható a villanyszerelési boltokban "csoki", - ebből kettő kell. Ezekkel csavarral lehet megoldani a koax csatlakozását az antennához. Azért, hogy ne ártson neki az időjárás, ezt a csatlakozást bele kell tenni pl. egy műanyag szappantartós dobozba, annak oldalain és alján megfelelő lyukakat fúrva. A beszivárgó víz nagyon lecsökkenti az antenna által összegyűjtött jelet, ezért itt különösen ügyelni kell a minőségre. Egy másik megoldásban előveszünk egy 6-7 cm hosszú műanyag csövet. Ennek a végeibe lyukakat fúrva hozzákötjük az antenna két fél-drótját. Középen koax-átmérőjű lyukat fúrva, azon átvezetve a koaxot, hozzácsatlakoztatjuk a dipól-drótokhoz. Ez a megoldás inkább csak száraz időben jó, pl. táborban, mert itt nincs szigetelés. A koax kábel belső ere (ez megy a középpontban) és a külső ere (ez veszi körül a belső eret) nem érhet össze, mert az zárlatot jelent! A koax belső ere - amit melegpontnak is neveznek - a rádió bemenetén a C1 kondenzátorhoz csatlakozik. A külső ér, amit hideg pontnak vagy testnek is neveznek, a rádió testpontra megy, ami egyben a negatív pontja az akkumulátornak. A koax kábel külső részén zavaró hullámok szaladgálhatnak, ezert előnyös lehet egy ferrit gyűrűt a kábelre húzni az antenna alatt. Ilyet lehet venni is vagy lehet szerezni pl. rossz számítógép tápegységből. Ott a gyűrűkre vékony rézdrót van tekerve. Ezt leszedjük és a koaxon
rögzítjük a gyűrűt. A félhullámú dipólantenna a hossztengelyére merőleges irányból veszi a legtöbb jelet. Tehát, ha az égi célpont éppen delel, akkor az antenna drótját K-NY irányban kell kifeszíteni. Az a legjobb, ha a kifeszítési magasság 4 méter. Jobb eredményt érhetünk el hurokantennákkal. Ezek kisebb helyigényük ellenére némileg több jelet gyűjtenek össze.
A Quadelem egy 15,2 méter hosszú drót négyzet alakban meghajlítva. Ugyanúgy koax kábellel csatlakozunk rá. A csatlakozási pont az alsó vízszintes rész közepén van. Rothammel: Antennakönyv c. antennaépítési lexikon szerint ennek jobb tulajdonságai vannak.
A Deltahurok antenna egy 15,33 méter hosszú drót egyenlő oldalú háromszög alakban meghajlítva, a végei az egyik csúcsban vannak, ide kell csatlakozni a koaxal. Ebben a cikkben minden antenna méretei 20Mhz-re vonatkoznak. Az antennadrótokat el kell szigetelni, pl. úgy, hogy pl. műanyag madzaggal feszítjük ki a tartóoszlopokhoz. A Yagi antenna (2-3 elemes) még jobb eredményt ad. Az előbb említett félhullámú dipólantenna elé, tőle az ég felé még teszünk egy direktort, ami a dipólnál 5 százalékkal rövidebb. Ez egy sima drót, ami nincs kettévágva. A két drót között 0,11 hullámhossz távolság kell, hogy legyen, ami itt 1,65 méter. Két 1,65 méter hosszú botot teszünk egymástól kb. 8 méterre. Ezek végeihez műanyag madzaggal rögzítjük a dipólt, a másikhoz a direktort, hogy párhuzamos legyen a két drót és 1,65 méter távolságra legyenek. Ezt kell kifeszíteni úgy, hogy a drótok hossztengelyére merőleges irányban
legyen a Jupiter. Ebben a szerelésben kell még egy 1:4 szimmetrizáló balun trafó az antenna és a levezető koax közé. Kollineáris dipólussort tervezek megépíteni hamarosan (három elemest). Ez három, egymással egy vonalban levő 7,3 méteres drót. A három antenna két köze össze van kötve egy negyedik és ötödik dróttal, amelyek félbe vannak hajtva, a felek között kb. 10 cm távolsággal. Csak a középső dipól van ketté vágva, és itt csatlakozunk rá, de ide kell szimmetrizáló balun transzformátor is, 4:1 arányú. Ezt is lehet házilag csinálni: Egy ferrit hangolómagra tekerünk 0.5 mm vastag zománcozott rézdrótból 12 menetet. A közepén leágazás van. A tekercs végeit a középső kollineáris dipól végeihez kell kötni, a középleágazás megy a koax külső erére, a koax belső ere meg megy a tekercs bármelyik végére.
Észlelés Ha be van állítva az antenna, a hangolás is kész, akkor jöhet a lényeg: hallgatózzunk. Csak zajok fognak jelentkezni, különböző erősséggel. Kis gyakorlattal már sikerül megkülönböztetni a mesterséges zavarokat a természetes rádiózajoktól. Hallani fogunk rövid kattanásokat, amik villanykapcsolóktól vannak, ebből valószínűleg sok lesz. Hallható torz, egyre gyorsuló, pár másodperces berregés, ami a közelben gyorsuló autók rossz gyújtásától van. Ha rossz helyen van az antenna, akkor összeszedi a háztartási gépek zavaró zajait is. A legrosszabbak a sok mobiltelefontöltő és a számítógépek. Az elektromágneses szmog is egyre növekszik, amit én másfél évtized távlatából még itt, vidéken is érzek. Alighanem a legjobb vételre völgyek alján lehet lehetőség. Pár éve voltunk Erdélyben olyan helyen, ahol az egész FM sávban csak 1 (!) rádióadó volt hallható, a mobil térerő éppen elegendő volt egy SMS elküldésére. Ilyen helyeken bizonyosan jobb eredményeket lehet elérni. A Nap rádióviharait könnyű felismerni: Az alapzaj hirtelen megerősödik, majd lassan elhalkul. A dolog lefolyása hasonló a flercsillagok optikai fénygörbéihez. Nagyobb az esélye a megjelenésének, ha a Nap közepén napfoltok vannak, mert ezek körül vannak aktívabb területek, amik ilyen zajviharokat produkálnak. Mostanság közeledünk a napfoltmaximumhoz, tehát az észlelés esélyei javulnak.
A Jupiter is rádióviharokat produkál: Az L-típusú rádióvihar a tenger hullámzásához hasonló zaj, ami 1-3 másodpercenként erősödikgyengül. Az S-típusú rádióvihar olyan, mint amikor a popcorn pattog a mikróban. Ez másodpercenként 2-3 impulzusból áll. Néhány minta hallható itt: http://radiojove.gsfc.nasa.gov/observing/sample_data.htm
Sok hangfelvételt lehet letölteni a zajokról a már korábban említett Radio Jove honlapról az Archívumban. Kis gyakorlattal már könnyű lesz megismerni ezeket. Napnyugta után kb. 2 órával lehet elkezdeni a Jupiter zajait hallgatni, és napkelte után kb. még 2 óránk van, amíg a Nap ionizálja a légkör külső rétegeit. Ezután már sokkal nehezebb az észlelésük - ha ugyan lehetséges. A Jupiter viharai akkor jönnek a legnagyobb eséllyel, ha az Io hold pályájának három meghatározott pontja közelében tartózkodik. A Tejút zaját sok mérés alapján lehet megállapítani, és lehetséges egy durva térkép készítése a rádióégről: milyen lenne, ha ezt is látnánk a szemünkkel. Távlati célként van értelme megfelelő időpontban felvenni zajt az égbolt megfelelő irányaiból, és digitális jelösszegzés módszerével ki lehetne mutatni a legerősebb Pulzárok jeleit. Ehhez nekem egyelőre nincs meg a technikai háttér, de külföldön vannak sikeres próbálkozások. A Nap és a Jupiter rádióviharait a francia Nancay-i rádióobszervatóriumban is rögzítik, itt lehet utólag ellenőrizni, hogy jól hallottuk-e amit hallottunk. A web-címe: http://www.obs-nancay.fr/en/index.php
A regisztrátumokon vízszintes tengelyen a világidő, függőleges tengelyen a frekvencia van jelölve. A vevőkészülékük minden pillanatban végigpásztázza a sávot, és megméri adott frekvenciánál a jel erősséget. A függöny-, és lepel-szerű világos foltok a rádióviharok, a vízszintes csíkok a mesterséges rádióadók. Szép viharok vannak a Jupiter 2011 Szeptember 27. és 29.-i regisztrátumain. Manapság bizonytalanul, de lehet jelezni azt, hogy a Jupiter zajviharai mikor lesznek hallhatóak. Az interneten van erre egy jó lehetőség, ahol táblázatos előrejelzést lehet készíteni: http://www.kochi-ct.ac.jp/~imai/jup/ Azonban ezek bizonytalansága nagy. Egy találomra kiválasztott 12 napos időszakban 96 óra alatt 46 éjjeli óra volt, amikorra előrejelzés volt, hogy érdemes hallgatózni. A Nancay-i regisztrátumok szerint összesen 12 olyan óra volt, amikor történt is valami. Ebből a 12 órából 9 alkalom volt előrejelezve. Egy nem régi észlelésem hangfelvétele hallható itt. A 15 másodperces felvétel közepén levő gyenge hullámzás egy gyengébb zajvihar csúcsa:
Tervek A rádióból kijövő jelet bevezettem a számítógép mikrofon bemenetére, így tudom rögzíteni a hangot. Ráérek utólag megnézni a francia regisztrátumokon, hogy hol érdemes bele hallgatni. Tervezek megépíteni több félhullámú dipólból álló " array "-t is. Ez több kollineáris dipólsor párhuzamosan kapcsolva. Ez nagyobb felületről gyűjti össze a jeleket - jobban hall.
FIGYELEM! Az antennákat nem szabad villamos hálózat közelében felállítani, mert eldőlés esetén balesetet okozhat! Az itt leírt eszközt mindenki a maga felelősségére építse meg. Bármilyen balesetért felelősséget vállalni nem tudok. Ha valaki szeretné megépíteni a rádiót, szívesen állok rendelkezésre a gyakorlatban is.
Puskás Ferenc, 2011, Komádi
