Résultats d’observations

Radio astronomie

Ce document extrait de l’étude demandée à l’OBSPM (Observatoire de Paris Meudon) décrivait ce qui devait pouvoir être observé en radioastronomie à l’aide du radiotélescope qui était en projet pour la Cité des Sciences et de l’Industrie. Bien qu’ancien, le document malheureusement partiel et dont nous ne connaissons pas l’auteur (François Biraud ?), n’a rien perdu de sa valeur !

La toute première « lumière » de la Galaxie reçue par le radiotélescope en juillet 2019 grâce à la mise sous tension du « préamplificateur découvert » à la source

Durant l’année au cours de laquelle le radiotélescope était immobilisé au zénith des observations quotidiennes on pu être réalisées dont les résultats ont été compilés dans un document animé.

Les observations quotidiennes se poursuivent en dehors des périodes de reconfiguration du matériel ou des logiciels.

19/04/20

Jean-Jacques F1EHN a fait une analyse des résultats d’observations quotidiennes de l’activité radio de la Galaxie que nous effectuons avec le radio télescope de la Villette. Son travail très complet et didactique est présenté dans cette page.

En commentaire Jean-Jacques constate que la résolution angulaire des observations par le radio télescope (RT) de la Villette (LV) est également celle attendue. D’une part on peut apprécier la position de l’antenne et d’autre part les différentes images sont bien résolues !

Le moteur du radiotélescope a été réparé et celui-ci peut effectuer des rotations complètes depuis le 10 juillet 2020.

Portion du ciel observable par le radiotélescope à un moment donné

16/07/20

Nous avons orienté l’antenne du radiotélescope vers le soleil de midi TUC (sud) afin de calibrer la chaîne de réception en enregistrant quelques transit dans les prochains jours.

Horizontalement minutes 20 = 12 :00 TUC, verticalement puissance du signal à 1420 MHz
l’élévation du soleil tous les jours à 12:00 TUC pendant deux mois depuis le solstice d’été.

François-Xavier, N5FXH avait effectué une simulation de l’élévation du soleil tous les jours à 12:00 TUC pendant deux mois depuis le solstice de juin (été dans l’hémisphère nord).

19/07/20

L’antenne du radiotélescope a été orientée vers le sud et selon une élévation légèrement au-dessous de la déclinaison maximale du soleil de manière a observer le transit du soleil dans les deux axes les prochains jours. C’est bien ce qu’illustre la figure suivante (F1EHN).

Transits solaires des 17 et 18 juillet 2020

Entre le début de l’augmentation du signal lors du passage du soleil dans le lobe principal de l’antenne et la fin du signal, il s’écoule environ 20 minutes. Ce qui représente un angle de 2,5° de part et d’autre du maximum. En première approximation, l’angle à -3dB (moitié du gain maximum) sur la courbe du 18 juillet est de ~2 degrés (8 minutes de temps).

Zoom sur le plancher de bruit. Le première bosse est peut-être due à un lobe secondaire de l’antenne ? (F1EHN). Curieusement on n’enregistre aucun signal de la Galaxie !

18/07/20

A gauche transit de la Lune vers 09:05 h, suivi du transit solaire et d’un parasite

17/07/20

D’après les calculs de N5FXH le pointage actuel de la parabole est de 181.2° en Azimut. Le maximum du bruit du soleil le 17 Juillet 2020 est arrivé à 11:59:00 TUC au lieu de 11:56:35 TUC (Rémi, F6CNB/N6CNB).

23/07/20

Patrick F1EBK / AI7BF a corrigé le bogue qui lui donnait une lecture erronée (négative) de l’angle de déclinaison. Il y avait en plus une question de format d’entiers sur 12 bits. Le logiciel retourne maintenant la bonne valeur. Rémi F6CNB / N5CNB constate aujourd’hui une diminution du maximum de signal lors du passage du soleil au méridien. Cela signifie que la déclinaison du Soleil au passage du méridien est maintenant au-dessous de l’angle de déclinaison de l’antenne. Les deux figures suivantes correspondent aux courbes qui nous sont désormais familières.

Augmentation du bruit solaire lors de son passage au méridien le 23/07/2020
Les courbes à gauche sont décalées dans le temps parce que l’antenne a été positionnée plus au sud

Rémi a calculé l’orientation « approximative » de l’antenne : azimut= 178.75° et élévation= 61.30°. Vous apprécierez, je l’espère, l’approximation au 1/100è de degrés ! Sachant que l’antenne avait été positionnée avec une valeur 0 sur le codeur optique, on peut donc estimer qu’il existe une erreur de 1,25 degrés en azimut. Celle-ci peut aussi bien provenir du calibrage du lecteur optique que de l’installation du radiotélescope. Il reste à comparer la valeur de la déclinaison avec celle lue sur le codeur optique de cet axe. Patrick va pouvoir ainsi nous donner le décalage du radiotélescope en déclinaison. Il est important de corriger ces erreurs si l’on veut dans l’avenir pouvoir viser précisément une source radio. Il faudra également vérifier que les erreurs sont constantes quelle que soit l’orientation de l’antenne, sinon il peut s’agir de déformations mécaniques de la structure en fonction de la direction. Les mesures actuelles risquent également d’être fausses en raison de la rupture d’un des quatre haubans qui maintiennent la source au foyer du réflecteur parabolique.

22/07/20

Hier Rémi et Patrick ont vérifié le fonctionnement de la relecture des codeurs optiques qui renseignent de manière très précise sur les positions angulaires du radiotélescope. L’ascension horaire a ainsi pu être positionnée au sud à 0,08 degrés près ! En revanche le logiciel de relecture de l’angle de déclinaison n’ayant jamais été testé en raison de l’immobilisation forcée de l’antenne, affichait faussement des valeurs négatives. Patrick va modifier son programme. Rémi a repositionné l’antenne à une élévation de 61 degrés avec l’inclinomètre précis au dixième de degré. Toutes ces manœuvres se font en actionnant les commandes sur le panneau de contrôle local du radiotélescope.

« Quo non ascendet ? »« Jusqu’où ne montera-t-il pas ? »
Nicolas FOUQUET (1615-1680)

Enregistrement du bruit lors du passage du Soleil au méridien de la Villette le 22 juillet.

Le signal du soleil à 1544 MHz avant, pendant et après le passage au méridien

20/07/20

Le signal 1421 MHz en provenance du soleil grimpe toujours. On doit approcher du maximum. La température de bruit du système (en supposant un pointage parfait et un gain d’antenne de 40dBi) est de 234K ou 2.54dB de facteur de bruit. Les estimations précédentes étaient autour de 2dB soit 170K ou un facteur Y de 40. Au même moment le SFU (flux solaire) est autour de 51.

Pour les lobes secondaires de l’antenne, la dynamique de 14dB n’est probablement pas suffisante pour les voir. Ils sont, je l’espère, inférieurs à 20dB. Rémi F6CNB/N5CNB.

Facteur Y (rapport entre bruit solaire et bruit du ciel froid) entre le 16 et le 20 juillet

Jean-Jacques F1EHN a interpolé et regardé un peu plus finement les données du 19/7. Il trouve environ 389 sec, soit un peu moins de 6.5 min à mi puissance.

A 15 degrés / heure (la Terre tournant de ~0,25 degrés par minute), on est proche de 1.6 degrés pour l’angle d’ouverture de l’antenne à -3dB.

Par contre, on peut remarquer l’absence de lobes secondaires pour le moment.

L’ouverture étant un peu plus grande qu’attendue pour 10 m, peut être que l’éclairement du réflecteur est pondéré, ce qui ne surprendrait pas plus que ça Jean-Jacques, le système étant réalisé par Nançay à la base. C’est un point très positif pour Paris, ça évite que les lobes secondaires ramènent trop de perturbations.

Estimation de l’angle d’ouverture (moitié du gain maximum) de l’antenne

Le calibrage de l’alignement du radiotélescope de manière très précise en visant le soleil est en cours. La poursuite du soleil sans correction de décalage (offset) a été effectuée de 12h à 15h15. D’après les valeurs relevées, Rémi estime que la poursuite était correcte. Le soleil est visible mais sur les bords du lobe de l’antenne.

Pour suite du soleil de 12h à 15h15

Tous les changements d’orientation effectués lors des essais de l’antenne peuvent être suivis sur la vidéo qui collationne les vues toutes les dix minutes.

Ce mardi Rémi a effectué à distance des manœuvres de correction de manière à optimiser l’orientation de l’antenne vers le soleil par action sur la déclinaison puis l’ascension droite jusqu’à obtenir le maximum de signal du soleil. Ensuite passage en mode poursuite pendant 45 minutes. Pendant cette période le soleil s’est déplacé de 11,25 degrés soit à peu près sept fois le lobe principal de l’antenne. La précision de la poursuite a été suffisante pour garder un signal constant.

Optimisation de 500 à 590 puis poursuite du soleil de 590 à 635 minutes après minuit

Patrick indique que le suivi de la nébuleuse du crabe a montré une augmentation du bruit et du signal reçu sur 1420 MHz. C’est normal, M-1 rayonne dans tout le spectre (publication de F5SE sur les radio sources EME 2008). La densité de flux calculée par Frank Tonna F5SE à 1296 MHz est de 964,6 Jansky (Jy) dB(W/m²/Hz).

Spectrogramme du signal de la nébuleuse du crabe au cours de l’essai de la poursuite

20-08-2020

Après le soleil et la nébuleuse du crabe, le radiotélescope de la Villette s’offre la lune !

A la recherche de signaux de plus en plus faibles. Grâce au calibrage précis des axes de rotation de l’antenne, Patrick F1EBK a pointé ce matin le radiotélescope vers la lune avec le logiciel d’astronomie Cartes du Ciel. Le logiciel de pilotage des moteurs a ensuite accompli sa tâche de commutation du moteur de poursuite. Résultat, la courbe suivante communiquée par Rémi F6CNB montre le bruit du soleil suivi du bruit lunaire sur 1420 MHz, qui correspond au rayonnement thermique de la surface lunaire (rayonnement du corps noir, nous précise Jean-Jacques F1EHM), ce qui explique le faible niveau du signal reçu à peine au-dessus du niveau de bruit du radiotélescope. La température moyenne en surface de la lune est de 250 degrés K (−23 °C). Frank Tonna F5SE, dans un article sur les sources radio utilisables en EME pour évaluer les performances de la station, calcule que la lune a un flux à 1296 MHz de 662 Jy (pour une température de 200 K). Frank estime que la capacité d’enregistrement du bruit lunaire indique une très bonne station EME. C’est encourageant pour la suite.

Au début de la trace se trouve un grand échelon rectangulaire (tronqué) qui correspond au signal du soleil.

Signal reçu en suivant la lune le 20-08-2020 de 09:34 à 09:45 TUC

22-08-2020

La chaîne d’acquisition du RSP2DUO est maintenant sur un PC rapide. L’acquisition (comme indiqué sur www.f4klo.ampr.org) est F0=1419.8MHz @6MHz (bande passante 5MHz). Acquisition de 40s toutes les minutes et FFT de 8192 points.

La réponse fréquentielle de toute la chaîne est ci-dessous (échelle linéaire en puissance). Mesure faite avec le bruit du soleil supposé uniforme dans les 6 MHz. Informations : Rémi F6CNB /N5CNB.

Les acquisitions récentes du Soleil, de Taurus-A et de la lune étaient en mode poursuite

31-08-2020

Poursuite de Virgo A – M87 – NGC 4486 dont les coordonnés sont AD 12h31m50s et Dec +12deg16m.

C’est le programme de la journée. L’antenne du radiotélescope a été préalablement positionnée par Patrick F1EBK vers l’Est à l’horizon du radiotélescope et une déclinaison de 22 degrés qui est celle de Taurus A afin d’enregistrer un transit de la source radio. Celle-ci arrive en visibilité du radiotélescope à 02:50 TUC dans l’azimut 98 degrés par rapport au nord. Le nuage d’hydrogène de la Voie Lactée défile alors devant le radiotélescope jusqu’à 04:30 TUC.

Vers 09:39 TUC l’antenne est basculée à la déclinaison de M87 (12 degrés). Cette radiogalaxie, également nommée Virgo A, doit arriver en visibilité de l’observatoire (horizon local calculé par Cartes du Ciel) à 11:44 locale (09:44 TUC) Azimut 105 degrés et la poursuite de cette source radio est enclenchée par Patrick jusqu’à 13:00 TUC. Puis arrêt du moteur jusqu’au soir. L’antenne est alors basculée vers l’Est autour de 18h TUC.

30-08-2020

Enregistrée par Rémi F6CNB / N5CNB, voici la courbe de la poursuite de la Nébuleuse du Crabe (M1) télécommandée par Patrick F1EBK le 29 Août a partir de 7h14 local (313 minutes après minuit UTC). Les coordonnées de cette source radio sont AD 05h35m46,6s et DE +22 degres 01m37sec.

RSP2Duo, acquisitions @6MHz toutes les 60s, 8192 points FFTs moyennées sur 40s 

Earth-Moon-Earth (EME)

16-09-2020

Réception des premiers signaux EME par le Radiotélescope de la Villette !

Nous approchons de la nouvelle lune le 17 septembre à 13:00. Ce matin toute l’équipe de dimension Parabole s’est retrouvée en télé conférence audio, personne n’étant sur place, tandis que Rémi et Patrick tentaient de résoudre les problèmes de réception de la chaîne EME. Finalement Rémi a trouvé que la version du pilote du FUNcube installée n’était pas la bonne. Après changement du pilote, le pointage du radiotélescope sur le Soleil par Patrick a alors fait monter le niveau du signal prouvant que les connexions des câbles et préamplificateurs étaient bonnes. Rémi a reprogrammé la fréquence centrale sur le SDR du logiciel WebSDR surveillé par Bernard sur 1296 MHz. Le niveau de réception sur le soleil a été mesuré 10 dB au dessus d’une région « froide » du ciel. Le retour sur le Soleil a fait remonter le signal au niveau précédent, confirmant l’origine solaire du signal reçu. Le déplacement vers la lune n’a pas donné de changement par rapport au plancher de bruit. Il faut remarquer que le SDR du WebSDR a un facteur de bruit mesuré par Rémi à 5,6 dB. Mais on sait que ce qui prime c’est le facteur de bruit du premier préamplificateur en tête à la source (1,8 dB) qui dimensionne les performances de toutes les chaînes de réception.

Mesure du bruit solaire et du ciel froid à 1296 MHz

Un peu plus tard Patrick a programmé, toujours depuis chez lui, la poursuite de la Lune. Pendant qu’il était en train de régler les gains du FUNcube Dongle Pro le programme MAP65 de K1JT a réussi à décoder une station lançant appel vers la lune comme l’indiquent les fenêtres sur fond bleu (agrandir) de MAP65.

Première réception d’une station EME LA3EQ lançant appel général

La deuxième fenêtre (de zoom) du logiciel MAP65 n’étaient pas bien ajustée c’est pourquoi il faut bien ouvrir l’œil pour déceler le signal mieux visible sur la fenêtre très agrandie suivante sous formes de petits traits bleus verticaux.

La consultation du Chat 23 cm sur le site de HB9Q a confirmé l’indicatif de la station danoise LA3EQ et les horaires de son CQ. Cette « manip » démontre la puissance et le grand avantage du logiciel MAP65 capable de décoder tous les signaux présents dans la bande de réception de 96 KHz sans nécessiter de réglage sur une fréquence particulière.

De son côté Bernard a aperçu et entendu des signaux CW sur la chute d’eau de la chaîne WebSDR, sans pouvoir les décoder en raison du niveau par rapport au bruit.

On aperçoit les créneaux du signal CW sortant à peine du bruit

Le fichier sonore enregistré simultanément avec une bande passante de 90 Hz à 6dB permettra peut-être de décoder l’indicatif de la station.

L’équipe va maintenant s’attacher à améliorer le niveau de réception des signaux. D’après l’article de wikipedia sur l’EME, un niveau de signal supérieur de 5dB par rapport au bruit est déjà bien. Nous espérons faire mieux prochainement.

Ce matin Patrick a programmé la poursuite de la Lune avec Cartes du Ciel dès son apparition à l’horizon de la Villette.

Poursuite de la Lune avec Cartes du ciel

En même temps la surveillance du signal affiché sur le WebSDR a mis en évidence la réception de la balise télégraphique de ON0EME. La position du soleil à proximité de la Lune (environ 4 degrés selon chaque axe) explique probablement qu’il y avait peu de stations actives, le bruit solaire pouvant masquer les signaux.

Spectrogramme du signal qui montre les signaux de la balise ON0EME

Au bout de plusieurs minutes on voit que le signal de la balise diminue. Ceci est du au fait que Cartes du Ciel ne tient pas compte du mouvement propre de la Lune qui fait le tour de la Terre en un peu plus de 27 jours (environ 0,549 degrés par heure, soit un peu plus que le diamètre apparent de la Lune). La Lune effectue une orbite autour de la Terre en environ 27,32 jours. Le mouvement angulaire moyen journalier de la Lune pour un observateur imaginaire situé au barycentre des deux objets célestes est de 13,176° vers l’est. Le logiciel Cartes du Ciel n’est donc pas tout à fait adapté au suivi du satellite de la Terre sur une longue durée. En effet le logiciel (tout comme le moteur de poursuite) tient seulement compte du mouvement de rotation de la Terre de 15 degrés par heure, auquel il faudrait ajouter 0,549 degrés pour rester pointé vers la Lune.

Réception de la balise ON0EME quelques dB au-dessus du bruit

La position du soleil à proximité de l’axe de l’antenne dirigée vers la Lune est peut-être à l’origine de la montée globale du bruit au milieu de l’image ci-dessus. On peut faire l’hypothèse de l’éclairage de la source par un reflet du soleil dans une des structures métalliques de l’antenne. A l’appui de cette interprétation le décours du signal semblable au transit d’une source dans le faisceau de l’antenne.

Reflets du soleil dans l’antenne du radiotélescope

Hier le même phénomène s’était produit en fin de manip, mais nous n’avions pas trouvé d’explication claire. Il est peu probable qu’il s’agisse de la réception du soleil proche de l’axe de visée dans un lobe secondaire de l’antenne qui n’a pas été mis en évidence lors des manœuvres de calibrage sur le soleil.

19-09-2020

Grâce à l’application MAP65 de Joe Taylor K1JT le Radiotélescope F4KLO de La Villette reçoit des stations EME de 7 à 17 dB au dessous du niveau moyen de bruit sur 1296 MHz. MAP-65 est un programme capable de décoder tout signal JT-65C ou QRA-64 dans une bande de 90 KHz de large. Une erreur de configuration du logiciel a fait que la réception n’a pas été active avant 11h56, heure à laquelle trois stations ont été décodées simultanément !

Le palmarès du jour des stations EME décodées par MAP65

Satellites et Télévision numérique amateur par Satellite DATV

Capture WebSDR de Galileo GSAT0201 le 29-03-2020 à 17:40 UTC Elevation 87°

14-09-2020

La journée de Lundi au radioclub F4KLO à La Villette a été consacrée à la télévision d’amateur par satellite (DATV) et à l’EME (Earth-Moon-Earth ; Terre-Lune-Terre). Les détails seront progressivement introduits dans les pages relatives aux matériels et aux logiciels.

Rémi F6CNB et Bernard F6BVP ont déplacé l’antenne TV parabolique de 130 cm du pylône sud au pylône nord. La but est de donner un accès plus facile à la tête de réception LNB. Le repérage préalable des réglages à considérablement facilité le pointage vers le satellite QO-100. Rémi a réglé le logiciel Minitioune de F6DZP sur la fréquence du transpondeur à large bande TV et la balise vidéo du transpondeur a été reçue sans erreur. Nous avons eu une petite émotion au début en raison du niveau faible D1 (C/N 6,1 dB). Mais Patrick a eu l’idée de faire remonter la déclinaison de l’antenne du radiotélescope qui masquait en partie la visée de l’antenne TV quand elle est tournée vers l’Est. Ceci a eu pour effet de faire grimper le signal reçu du satellite D5 et même parfois D6 (C/N 10 dB) !