Liaisons Terre – Lune -Terre

Earth – Moon – Earth ( EME ) ou Moonbounce

Un des objectifs du projet « Le Chant des Etoiles » est d’effectuer des communications par réflexion sur la Lune en télégraphie ou BLU (Bande Latérale Unique) ou en mode numérique. Les performances des modes de communication numériques ont énormément progressé depuis quelques années. Le principal acteur de cette évolution numérique est le radioamateur prix Nobel de physique, John Taylor, K1JT. Grâce à ses logiciels il est possible de réaliser des contacts avec de modestes équipements. Cependant avec de grandes antennes et de fortes puissance à l’émission il est possible de recevoir des signaux audibles par écho sur la Lune. Cette activité consiste en effet à envoyer et recevoir des signaux radio par réflexion sur la surface de la Lune, comme par exemple ce message « Allo Moon ! » de la station allemande DF6NA .

Les indicatifs des stations radioamateur présentes à un moment donné sont visibles sur le site HB9Q. Sur la page d’accueil on peut également écouter l’enregistrement des échos via la Lune !

Extrait de l’article de présentation de l’EME sur Wikipedia. Exemple de bilan de liaison dans la bande 1 296 MHz avec une puissance de 500 W en radiotélégraphie, une température de bruit du récepteur radio de 300 K, une bande passante de 100 Hz et des antennes paraboliques avec 35 dB de gain à chaque extrémité, une pour l’émission et une pour la réception radio, le signal sera de 5 dB au-dessus du bruit. L’affaiblissement par réflexion sur la Lune atteint dans cette bande 1 296 MHz une atténuation de 271 dB avec en plus un affaiblissement de propagation de l’ordre de 20 dB pour chaque traversée de nuage sur le parcours antenne d’émission – Lune – antenne de réception. Et un affaiblissement de propagation supplémentaire de l’ordre de 12 dB en cas de pluie.

Le WebSDR du CAMRAS diffuse des signaux en provenance de la Lune.

La balise ON0EME transmet en CW sur 1296,000 MHz. La fréquence de cette balise est synchronisée en fréquence et temps de manière extrêmement précise par GPS.

En avril 2010 les radioamateurs avaient utilisé le radiotélescope d’Arecibo de 100 m de diamètre procurant un gain de 57 dBi pour transmettre vers la Lune et faciliter la réception avec des moyens réduits. Les radioamateurs de Paris ont pu recevoir les signaux de KP4AO malgré des conditions environnementales désastreuses.

L’antenne parabolique de 10 m du radiotélescope assure un gain théorique de 40 dB. Nous devrons équiper le radiotélescope de la Villette d’une source adaptée à la fréquence EME 1296 MHz. Les premiers essais d’écoute seront cependant effectués avec la source 1420 MHz existante. Nous envisageons d’utiliser un émetteur récepteur Lime SDR qui a été sélectionné par l’Agence Spatiale Européenne. Toutefois, le SDR ne délivre pas une puissance suffisante en émission et il sera nécessaire d’ajouter une chaîne d’amplification pour obtenir environ 100 W HF.

Capture d'écran 2018-02-18 02.44.54
Le lobe de l’antenne du radiotélescope matérialisé par deux cercles à 0,6 et 1,2 degrés (-3dB). Ecran de l’application d’astronomie Cartes du Ciel (Skychart)

La fonction de réception est assurée par un récepteur radio logiciel (Software Defined Radio, SDR) RSPduo. Nous utilisons un logiciel d’astronomie compatible INDI (Stellarium, Cartes du Ciel) pour effectuer le pointage vers et assurer la poursuite de la Lune. Toutefois, ceux-ci ne prenant pas en compte le mouvement propre de la Lune en un peu plus de 27 jours autour de la Terre, le suivi n’est exact que sur une période d’environ une heure. Pour la poursuite de la Lune sur des durées plus longues une application spécifique de suivi de la Lune a été écrit en Python par François-Xavier N5FXH.

Nous mettrons à profit le gain important (~40 dB à 1296 MHz) de l’antenne de 10 m du radiotélescope pour obtenir un bilan de liaison capable d’assurer des communications via la Lune avec une puissance raisonnable à l’émission.

Cette très bonne présentation en anglais de Juan antonio Fernandez Montana EA4CYQ explique comment bâtir une station EME.

L’activité EME est rapportée en temps réel sur le site de HB9Q. Il est nécessaire de s’enregistrer pour y avoir accès.

Le site EME de K2UYH et al. qui ne traite pas seulement du 432 MHz.

*** LATEST 432 MHz AND ABOVE EME NEWSLETTER ***

Sun noise measurement by Gerald/OE2IGL

14-02-2021

Patrick F1EBK s’est connecté à distance sur la station EME du radio club de la Villette. L’écoute des modes numériques est effectué avec MAP65. Le pilotage de l’antenne du radiotélescope est réalisé automatiquement grâce à une application en Python programmée par François-Xavier N5FXH. L’application assure la poursuite de la Lune en envoyant des ordres au logiciel pilote du radiotélescope via le serveur INDI. Peu de stations ont été décodées car, faut-il le rappeler, malgré le fort gain apporté par l’antenne de 10m du radiotélescope, les performance de la réception accusent un bilan déficitaire de 10dB par rapport à ce que nous serions en droit d’attendre avec un meilleur préamplificateur et un câble coaxial faibles pertes neuf. Malgré cela Patrick a inscrit trois nouvelles stations au tableau de chasse sur 1296 MHz. La première est une station suédoise SM5DGX décodée le matin.

L’écran de la station EME F4KLO à la villette

La deuxième station est mexicaine, XE1XA. Patrick écrit : écrit ‘fort et clair’ selon la mesure de MAP-65, le signal est stable à -14dB (c’est 14dB sous le bruit, presque utilisable en SSB). XE1XA n’est pas une station QRP, car il annonce 370W dans une parabole de 5m.

Voici le rapport par MAP-65 du QSO de 5 minutes (contact) entre XE1XA et la station canadienne VA6EME :

99 -275 0 1734 1.2 -16 # VA6EME XE1XA EK09 OOO 1 0 0

99 -248 0 1735 1.2 -21 # XE1XA VA6EME -07 1 0 0

99 -298 0 1736 1.2 -16 # R R-7 1 0 0

99 -251 0 1737 1.3 -19 # XE1XA VA6EME R-07 1 0 0

99 -313 0 1738 1.2 -17 # 73 UR R-12 1 0 0

99 -254 0 1739 1.2 -20 # XE1XA VA6EME 73 1 0 0

Aucune trame de perdue, tous les échanges sont là ! Le signal de VA6EME est plus faible que celui de XE1XA (entre -19 et -21dB). A ces niveau là il n’y aurait rien à entendre dans le haut- parleur (si on en avais un !), mais MAP-65 décode sans problème. On voit aussi que XE1XA prend des libertés avec le protocole en ne transmettant pas les indicatifs avant le report (R R-7). En fait il se contente de retourner le report reçu ! A 17:38, il envoie son report à VA6EME sous une forme peu académique : 73 UR R-12. VA6EME lui répond par un 73 qui peut être traduit par tout a été bien reçu, le QSO est valide, fin de transmission…

Les cartes QSL des stations radioamateurs XE1XA et VA6EME entendues à la Villette via la Lune

18-12-2020

Les résultats des manœuvres destinées à vérifier la précision de l’orientation du radiotélescope se font attendre. Il faut dire que l’équipe développe à la fois une procédure nouvelle et des logiciels d’exploitation. Étant donné que plusieurs personnes travaillent à distance et avec des ordinateurs situés dans des emplacements différents il faut vérifier que tout est bien calé, notamment les horloges des deux systèmes. La mise en marche des moteurs d’ascension droite ou de déclinaison induisent des parasites. Il est donc important de synchroniser les acquisitions des signaux au moment où les moteurs sont arrêtés, sauf le moteur de poursuite qui compense la rotation de la Terre. Le blindage du récepteur va être renforcé et des ferrites sont prévues sur les câbles qui arrivent sur le récepteur SDR. Nous attendons d’avoir de belles illustrations à montrer pour les publier. Rémi F6CNB / N5CNB a pu désarmer le Contrôle Automatique de Gain (CAG) sur le SDR Adalm-Pluto qui effectue l’acquisition des signaux de radio astronomie. C’est un point important si on veut pouvoir comparer la puissance absolue des signaux captés à des moments différents, ce qui est notre cas.

Trois récepteurs SDR différents sont activés sur le radiotélescope

En attendant, nous avons profité de la réparation de la motorisation et du système de codage de position pour effectuer une poursuite de la Lune dont la position était tout juste favorable. Patrick F1EBK a configuré le logiciel RSP2duo de G4EEV associé à MAP65 pour effectuer la réception de signaux EME. La première station décodée a été une italienne I5MPK puis le signal d’une station américaine AA4MD à Tampa en Floride (EL87) a pu être décodé. Par la même occasion cela a montré que la précision de l’orientation de l’antenne était dans les limites acceptables. Le pointage sur la Lune a été programmé par Skychart et sa position confirmée par MAP65. Patrick a constaté que Moonsked n’était pas en accord avec les deux autres logiciels et il l’attribue à son ancienneté avec des éphémérides qui ne sont pas tout à fait à jour. Ci-après la liste des stations entendues via la Lune :

70 367 0 1510 1.3 -19 # CQ I5MPK JN53 1 113 0
70 194 0 1518 1.3 -17 # OM4XA I5MPK 73 1 0 0
71 -495 0 1713 1.2 -17 # CQ AA4MD EL87 1 0 0
70 473 0 1717 1.2 -15 # CQ AA4MD EL87 1 0 0
70 449 0 1719 1.1 -18 # CQ AA4MD EL87 1 0 0
70 429 0 1721 1.2 -14 # CQ AA4MD EL87 1 0 0
66 -212 0 1741 0.9 -17 # OE5VRL W1PV FN20 1 0 0
66 -236 0 1743 0.9 -16 # OE5VRL W1PV FN20 1 0 0
66 -285 0 1747 0.9 -18 # OE5VRL W1PV FN20 1 0 0
75 183 0 1747 1.1 -15 # CQ AA4MD EL87 1 0 0
75 166 0 1749 1.1 -14 # OE5VRL AA4MD -23 1 0 0
75 96 0 1757 1.0 -15 # CQ AA4MD EL87 1 0 0
75 -253 0 1758 0.8 -16 # AA4MD W1PV FN20 1 0 0
75 81 0 1759 1.0 -14 # W1PV AA4MD -16 1 0 0
75 -277 0 1800 0.8 -17 # AA4MD W1PV R-17 1 0 0
85 -175 0 1824 2.6 -11 # CQ KD5FZX EM12 1 1136 0
85 -193 0 1826 2.5 -10 # CQ KD5FZX EM12 1 1931 0
85 -228 0 1830 2.6 -13 # CQ KD5FZX EM12 1 632 0
85 -245 0 1832 2.6 -10 # CQ KD5FZX EM12 1 1110 0

Les graphiques Grafana de François-Xavier N5FXH montrent l’évolution des paramètres angulaires pendant le suivi de la Lune.

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