Observations du Soleil

Voici les résultats de la première mesure de pointage sur le Soleil effectuée par Patrick F1EBK.. Principaux paramètres : nombre de pas en Ascension droite : 5 ; nombre de pas en déclinaison : 5 ; distance angulaire entre 2 positions : 1 degré. En bleu les positions centrales sur chaque axe. En orange les valeurs du flux solaire en réception comprises entre 1 et 10. En rouge la seule valeur supérieure à 10. Supposée position visée. On voit tout de suite que la position du Soleil (en vert) ne correspond pas à la position centrale (principalement en déclinaison).

AH12,9612,8912,8312,7612,69
DEC
-3,3°0,491,271,890,750,47
-4,3°0,768,2516,643,270,79
-5,3°1,244,189,011,620,73
-6,3°0,910,530,540,570,49
-7,3°0,450,460,480,520,52

Matrice des directions balayées autour de celle du soleil (Verticalement : DEClinaison ; horizontalement : Ascension Horaire, par pas de 1 degré)

La précision de la mesure est insuffisante, car il est impossible de savoir ce qu’il se passe à l’intérieur de chaque degré. Il faudrait utiliser un pas plus fin. Par interpolation, Rémi trouve que le maximum est à DEC= -4.46 et AH= 12.832, c’est à dire quelque part dans le coin inférieur gauche du carré du maximum.

La procédure visant a affecter la valeur de réception à chaque position est un peu compliquée, et demanderai une automatisation beaucoup plus poussée, surtout si on veut augmenter le nombre de positions visées. Le relevé initial a pris pratiquement 50′ pour 25 points de mesures. Il serait tout à fait possible de doubler le nombre de points visés en utilisant 7 points par axe (soit une matrice de 49 points) pour une acquisition en moins de 2 heures. Mais la diminution de la distance angulaire entre 2 points risque de nous limiter. Il serait théoriquement possible de doubler encore le nombre de points en utilisant 9 points par axe (soit une matrice de 81 point), ce qui conduirait à une acquisition sur 4 heures ! ceci étant la limite de l’acceptable.

Mesure du flux solaire selon une matrice de 5X5 points espacés de 1 degré en AD et DEC

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 étaient en mode poursuite

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.

Poursuite 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 le 17 août.

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 (Document : F6CNB

27/07/2020

L’orientation du radiotélescope F4KLO en direction du méridien a permis ces derniers jours d’effectuer des mesures précises, du 21 Juillet au 26 Juillet, qui permettent de calculer les performances de l’ensemble du système de réception actuel. Sans entrer dans les détails des procédés utilisés (maximum du signal enregistré lors de plusieurs transits du soleil à midi TUC, comparaison avec le signal d’un point du ciel « froid », comparaison avec le flux du soleil donné par les observatoires astronomiques), Rémi a calculé les valeurs suivantes :

G/T = 56 à 1421MHz ( 17.5 dB ) ;

Température système, Tsys = 178°K à 1421 MHz  (gain antenne = 10000) ;

Facteur de Bruit (Noise Factor, NF) 2.1dB à 1421MHz ;

Pour mémoire, les spécifications du préamplificateur en tête seul qui datent de 1984 donnaient un facteur de bruit de 1,8 dB (température de 150°K).

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 avec le WebSDR lors du passage du Soleil au méridien de la Villette le 22 juillet 2020.

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

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).

Illumination de la Terre par le Soleil lors du solstice de juin.

Cette courbe a permis à Rémi et François-Xavier de régler l’angle de déclinaison de l’antenne un peu en dessous de la valeur de culmination le jour du positionnement. Les jours suivants, l’angle de culmination à midi décroit progressivement en raison de l’inclinaison de l’angle de rotation de la Terre sur son orbite autour du Soleil.

l’élévation du soleil tous les jours à 12:00 TUC pendant deux mois depuis le solstice d’été.

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).

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

Le système voit très bien le passage du soleil en face de l’antenne qui pointe plein sud vers 61 degrés d’élévation. Pour régler l’élévation Rémi a employé un petit inclinomètre qu’il utilise en ébénisterie. Bientôt il sera possible de lire à distance les angles d’ascension droite (horaire) et de déclinaison de l’antenne en temps réel et à distance quand la carte d’interface sera remise en fonction.

Il reste à attendre plusieurs jours pour voir la précision du pointage et la qualité du systèm