Dalekosiężna łączność ultrakrótkofalowa

Fale ultrakrótkie  rozchodzą się wzdłuż linii prostych w sposób podobny do promieniowania świetlnego. Oznacza to, że tylko z miejsc wzajemnie widocznych można liczyć na stałą obustronną łączność ultrakrótkofalową. Jeżeli jednak zrezygnujemy z warunku „stałości” obustronnej łączności UKF, to otwiera się przed nami możliwość nadawania i odbierania użytecznych sygnałów UKF z bardzo dużych odległości, ze stacji pozostających poza zasięgiem horyzontu optycznego. Muszą jednak zaistnieć chwilowo sprzyjające ku temu warunki, jak na przykład:

1. Inwersja temperaturowa dolnych warstw atmosfery, powodująca załamywanie fal ultrakrótkich w kierunku ku Ziemi. Inwersja temperaturowa występuje najczęściej latem. Dogodne warunki dla propagacji fal tego zakresu mogą wtedy trwać od kilku do kilkunastu godzin. Obustronna łączność UKF możliwa jest na odległość kilkuset do tysiąca kilometrów zarówno fonią jak i telegrafią. Siła sygnału UKF jest zmienna, wykazuje szybkie i głębokie zaniki, aby po kilku sekundach ponownie osiągnąć pełnię czytelności i intensywności. Taka łączność radiowa to Troposcatter (Tropospheric Scatter lub Tropo-scattering).

2. Zorze polarne odbijające fale ultrakrótkie.
Zjawisko odbić od zorzy może być wykorzystywane tylko przez kraje leżące „bliżej” bieguna. W naszych szerokościach geograficznych można liczyć na odbicia od zórz kilka razy w roku na północnych obszarach Polski, a raz w roku lub rzadziej na terenach południowych. Przy skierowanej na północ antenie można odbierać wtedy w ciągu 1 do 3 godzin telegraficzne sygnały UKF (Al) ze stosunkowo dużą siłą. Fonia jest nieczytelna. Taka łączność radiowa to
 Aurora-Scatter   (Aurora-scattering).

3.  Sporadyczne odbicia od warstw E Kennelly-Heaviside (Kennelly-Heaviside'a).
Warstwy takie (względnie warstwę) tworzy powietrze silnie zjonizowane ultrafioletowym promieniowaniem słońca. Wysokość warstwy jonosfery nad ziemią oraz jej zdolności refleksyjne podlegają znacznym wahaniom zależnie od intensywności promieniowania Słońca. Niestałość charakteru jonosfery może powodować w pewnym momencie odbijanie fal. Zjawisko takie trwa zwykle od kilku do kilkunastu minut i nie da się z góry przewidzieć. Ewentualna łączność UKF przez chwilowe odbicia od warstw E jest więc dziełem przypadku. Nawet jeśli łączność została zrealizowana, to stwierdzenie, że nawiązano ją w odbiciu od warstw E natrafia najczęściej na poważne trudności. Siła odbieranych sygnałów fonii czy telegrafii jest zwykle duża.

4. Odbicia od powierzchni księżyca (EME)
Technika EME (Earth-Moon-Earth) jest największym wtajemniczeniem sportu krótkofalarskiego. Wymaga nadajników o mocy rzędu 1 kW, ogromnych zestawów anten śledzących księżyc (anteny paraboliczne lub Yagi), oraz odbiornika, którego szerokość wstęgi przenoszenia zespołu odbiorczego (telegrafią Al ) ze względu na występujący przy odbiorze sygnału EME efekt Doplera, powinna wynosić ok 600 Hz do 1 kHz (filtry 300 Hz są zbyt wąskopasmowe). Łączności przeprowadza się na pasmach 2-metrowych, 70-centymetrowych i 23 centymetrowych. Łącznościom EMF towarzyszy efekt Doplera, który w paśmie 144 MHz powoduje przesunięcie częstotliwości  odbitej o około 300 Hz.  Fale radiowe rozchodzą się z prędkością światła c 299792458 m/s. Czas od wysłania do odbioru odbitej od powierzchni Księżyca  informacji wynosi t=2d/c, gdzie d oznacza odległość Księżyca od Ziemi i odpowiednio:
t= 2,4s podczas perygeum, t=2,7s podczas apogeum, jako wartość średnią przyjmuje się 2,56s.

5. Krótkotrwałe odbicia od śladów meteorów wpadających w atmosferę Ziemi Meteor Scatter (Meteor-scattering lub MS).
Meteory mogą występować bądź jako pojedyncze okazy o znacznych rozmiarach i wtedy są w stanie przebyć atmosferę i  upaść na powierzchnię Ziemi w postaci meteorytu (zjawisko bardzo rzadkie), bądź też jako roje drobnych cząstek materii o masie jednostkowej 1 do 250 miligramów, tworząc olbrzymią „chmurę” meteorów, która swymi rozmiarami może przewyższać kilkakrotnie kulę ziemską. Ilość meteorów, wchodzących w takim roju w atmosferę Ziemi, może wynosić do kilkunastu tysięcy na godzinę. Niektóre z tych „chmur” obiegają Słońce w sposób regularny po drogach eliptycznych, przy czym czas ich obiegu wokół Słońca jest dość precyzyjnie określony. Jeżeli drogi roju meteorów przetną się z orbitą Ziemi, to część meteorów musi dostać się w strefę atmosfery ziemskiej, gdzie lecąc z prędkością  20-30 km/s. Wskutek tarcia o atmosferę szybko się rozgrzewają, spalają i wyparowują. Jarzenie meteoru zaczyna się na wysokości ok. 100 km nad Ziemią. Meteory mogą zawierać metale, głównie żelazo oraz inne minerały. Spalanie się meteoru powoduje jonizację cząstek powietrza, a parowanie meteoru metalicznego wytwarza „chmurę” par metali, które razem tworzą przez mniej niż 1/10 sekundy na wysokości ok. 100 km nad ziemią ekran odbijający fale ultrakrótkie na odległość 1000-2500 km. Rój meteorów może przecinać drogę Ziemi nawet przez kilku dni. Jeżeli więc w takim roju pojawi się większa koncentracja meteorów, to kolejne parowanie pędzących „zagęszczonych” cząstek może trwać do kilkunastu sekund.  Koncentracja par metali i zjonizowanych cząstek bardzo szybko maleje. Większe „koncentracje” meteorów w roju pojawiają się dość często, można więc liczyć, że uda nam się nawiązać łączność z bardzo  odległym korespondentem. Do łączności będziemy stosować najszybszy rodzaj emisji, jaką jest telegrafia Al. Łączności są zwykle wcześniej uzgadniane ze względu na krótkotrwałość zjawiska. Polegają na nadawaniu tekstów ze znacznie zwiększoną prędkością. rejestrowanych u korespondenta za pomocą magnetofonu lub komputera. Prędkość wynosi minimum 120 do 160 znaków na minutę. Trzeba wiedzieć, w jakich terminach droga Ziemi przecina drogę „regularnych” rojów meteorów. W tym celu można posłużyć się niniejszym zestawieniem (Źródło tabeli rojów meteorytów: Wikipedia):

 

Nazwa Data Data maksimum Rektascensja Deklinacja Prędkość km/s ZHR Aktywność
Antyhelion[1] 1 stycznia31 grudnia 30 3
Kwadrantydy 1 stycznia5 stycznia 3 stycznia 15:20 +49 41 120 wysoka
gamma Velidy 1 stycznia15 stycznia 5 stycznia 08:20 -47 35 2 niska
alfa Crucidy 6 stycznia28 stycznia 15 stycznia 12:48 -63 50 3 niska
delta Cancridy[1] 1 stycznia31 stycznia 17 stycznia 08:40 +20 28 4 średnia
alfa Hydrydy 5 stycznia14 lutego 19 stycznia 08:52 -11 44 2 niska
eta Carinidy 14 stycznia27 stycznia 21 stycznia 10:40 -59  ? 2 niska
alfa Carinidy 24 stycznia9 lutego 30 stycznia 06:20 -54 25 2 niska
delta Velidy 22 stycznia21 lutego 5 lutego 08:44 -52 35 1 niska
alfa Centaurydy 28 stycznia21 lutego 7 lutego 14:00 -59 56 6 średnia
omikron Centaurydy 3 stycznia19 lutego 11 lutego 11:48 -56 51 2 niska
theta Centaurydy 23 stycznia12 marca 21 lutego 14:00 -41 60 4 niska
Lutowe Leonidy 1 lutego28 lutego kilka 11:00 +06 30 5 średnia
delta Leonidy 15 lutego10 marca 24 lutego 11:12 +16 23 2 średnia
gamma Normidy 25 lutego22 marca 13 marca 16:36 -51 56 8 średnia
Virginidy[1] 1 marca15 kwietnia kilka 13:00 -04 30 5 średnia
delta Pavonidy 11 marca16 kwietnia 30 marca 13:00 -05 31 5 niska
Librydy 15 kwietnia30 kwietnia kilka 15:12 -18 30 5 średnia
Lirydy 15 kwietnia28 kwietnia 22 kwietnia 18:04 +34 49 18 wysoka
pi Puppidy 15 kwietnia28 kwietnia 23 kwietnia 07:20 -45 18 zmienne nieregularna
alfa Bootydy 15 kwietnia12 maja 28 kwietnia 14:32 +19 20 2 niska
mi Virginidy 1 kwietnia12 maja 29 kwietnia 15:08 -07 30 2 niska
omega Kaprikornidy 19 kwietnia15 maja 2 maja 21:00 -22 50 2 niska
eta Akwarydy 19 kwietnia28 maja 6 maja 22:32 -01 66 60 wysoka
beta Coronae Austrinidy 23 kwietnia30 maja 16 maja 18:56 -40 45 3 niska
alfa Skorpidy 1 maja31 maja 16 maja 16:12 -21 35 5 średnia
eta Lirydy 3 maja12 maja 9 maja 19:14 +39  ? 4 nieznana
omega Skorpidy 23 maja15 czerwca 2 czerwca 15:56 -20 21 5 niska
tau Herkulidy 19 maja19 czerwca 3 czerwca 15:44 +41 15 2 niska
Arietydy 22 maja2 lipca 7 czerwca 02:56 +24 38 54 niska
Czerwcowe Lirydy 11 czerwca21 czerwca 16 czerwca 18:30 +35 31 zmienne (maks. 1,3-3,5) nieregularna
Sagittarydy[1] 1 czerwca15 lipca 19 czerwca 18:16 -23 30 5 średnia
tau Cetydy 18 czerwca4 lipca 27 czerwca 01:36 -12 66 4 niska
Czerwcowe Bootydy 28 czerwca28 czerwca 28 czerwca 14:36 +49 14 zmienne nieregularna
tau Akwarydy[1] 19 czerwca5 lipca 28 czerwca 22:48 -12 63 7 niska
theta Ophiuchidy 4 czerwca15 lipca 29 czerwca 16:36 -15 29 2 niska
Lipcowe Pegazydy 7 lipca13 lipca 10 lipca 22:40 +15 70 3 średnia
Lipcowe Fenicydy 10 lipca16 lipca 13 lipca 02:08 -48 47 zmienne nieregularna
alfa Cygnidy 11 lipca30 lipca 18 lipca 20:20 +47 37 2 niska
sigma Kaprikornidy 15 lipca11 sierpnia 20 lipca 20:28 -15 30 5 niska
Piscis Austrinidy 15 lipca10 sierpnia 28 lipca 22:44 -30 35 5 średnia
Południowe delta Akwarydy 12 lipca19 sierpnia 28 lipca 22:36 -16 41 20 wysoka
zeta Cassiopeidy[2] 13 lipca17 lipca 15 lipca 00:24 +50,5 57,4  ? niska
alfa Kaprikornidy 3 lipca15 sierpnia 30 lipca 20:28 -10 23 4 średnia
Południowe jota Akwarydy 25 lipca15 sierpnia 4 sierpnia 22:16 -15 34 2 średnia
Północne delta Akwarydy[1] 15 lipca25 sierpnia 8 sierpnia 22:20 -05 42 4 średnia
Perseidy 17 lipca24 sierpnia 12 sierpnia 03:04 +58 59 90 wysoka
kappa Cygnidy 3 sierpnia25 sierpnia 17 sierpnia 19:04 +59 25 3 średnia
Północne jota Akwarydy 11 sierpnia31 sierpnia 20 sierpnia 21:48 -06 31 3 średnia
pi Erydanidy 20 sierpnia5 września 25 sierpnia 03:28 -15 59 4 niska
gamma Doradidy 19 sierpnia6 września 28 sierpnia 04:36 -50 41 5 niska
alfa Aurygidy 25 sierpnia5 września 1 września 05:36 +42 66 10 średnia
Wrześniowe Perseidy 5 września10 października 8 września 04:00 +47 64 6 średnia
Aries-triangulidy 9 września16 września 12 września 02:00 +29 35 3 niska
Piscydy[1] 1 września30 września 20 września 00:32 00 26 3 średnia
kappa Akwarydy 8 września30 września 20 września 22:36 -02 16 3 niska
Październikowe Arietidy 1 października31 października 8 października 02:08 +08 28 5 średnia
Drakonidy[3] 6 października10 października 8 października 17:28 +54 20 zmienne [3] nieregularna
delta Aurygidy 22 września23 października 10 października 05:40 +52 64 6 średnia
epsilon Geminidy 14 października27 października 18 października 06:56 +27 71 2 średnia
Orionidy 2 października7 listopada 21 października 06:20 +16 66 20 wysoka
Leo Minorydy 19 października27 października 23 października 10:48 +37 62 2 niska
Południowe Taurydy 1 listopada25 listopada 5 listopada 03:28 +13 27 5 średnia
delta Erydanidy 6 listopada29 listopada 10 listopada 03:52 -09 31 2 niska
Północne Taurydy 1 listopada25 listopada 12 listopada 03:52 +22 29 5 średnia
zeta Puppidy 2 listopada20 grudnia 13 listopada 07:48 -42 41 3 niska
Leonidy 14 listopada21 listopada 17 listopada 10:12 +22 71 zmienne nieregularna
alfa Monocerotydy 15 listopada25 listopada 21 listopada 07:20 +03 60 zmienne nieregularna
chi Orionidy[1] 25 listopada31 grudnia 2 grudnia 05:28 +23 28 3 średnia
Andromedydy 18 listopada – ? 2 grudnia  ?  ?  ? zmienne niska
Fenicydy 28 listopada9 grudnia 6 grudnia 01:12 -53 18 zmienne nieregularna
Monocerotydy 27 listopada17 grudnia 9 grudnia 06:48 +08 43 3 średnia
sigma Hydrydy 3 grudnia15 grudnia 12 grudnia 08:28 +02 58 2 średnia
Puppid-velidy 2 grudnia16 grudnia 12 grudnia 09:00 -46 40 4 średnia
Geminidy 7 grudnia17 grudnia 14 grudnia 07:28 +33 35 120 wysoka
Coma Berenicydy 12 grudnia23 stycznia 20 grudnia 11:40 +25 65 5 średnia
Ursydy 17 grudnia26 grudnia 22 grudnia 14:28 +76 33 10 wysoka

 

 Gęstość roju meteorów przecinanego aktualnie przez Ziemię jest bardzo różna i to właśnie może przekreślić wysiłki nawet najlepiej przygotowanego i cierpliwego nadawcy, próbującego nawiązać łączność systemem MS. Stwierdzono, że najlepsze odbicia od śladów meteorów uzyskuje się w paśmie 50 MHz. Łączność MS wymaga posiadania odpowiednio przygotowanego transceivera oraz odpowiedniej anteny. Antena powinna zapewniać zysk energetyczny rzędu 10-12 dB i mieć wąską, poziomą charakterystykę promieniowania. Dziesięcio-elementowa długa Yagi, w zupełności wystarczy. Warunek dobrego dopasowania anteny do fidera jest rzeczą samo przez się zrozumiałą. Jak wykazuje doświadczenie, moc wyjściowa stopnia Pa transceivera powinna wynosić 100 do 250 W. Szerokość wstęgi przenoszenia zespołu odbiorczego (telegrafią Al) ze względu na występujący przy odbiorze sygnału MS efekt Dopiera który na częstotliwości 144 MHz powoduje przesunięcie sygnału odbitego o 500 do 600 Hz, nie powinna być mniejsza niż 1 do 2 kHz. QSO z odległą stacją musi być uprzednio umówione drogą e-mail, listowną lub radiową na falach krótkich. Umawiać należy datę i godziny prób, system wołania oraz dokładne częstotliwości pracy obu radiostacji. Sprawdzony okazał się system wołania na przemian przez 5 minut. Trzeba więc posiadać dobry zegar z sekundnikiem, precyzyjnie ustawiony według radiowego sygnału czasu nadawanego z radiostacji WWV należącej do United States National Institute of Standards and Technology's (NIST).
O umówionej godzinie, przy użyciu mapy i kompasu, ustawiamy antenę w kierunku korespondenta, przy czym przez umówione 5 minut nadajemy telegrafią Al na uzgodnionej częstotliwości pasma 50 MHz lub 145 MHz. Wywołanie musi być bardzo krótkie, dlatego kluczowanie w tempie 120 do 160 znaków na minutę jest bardzo pożądane. Wywołanie zawiera jedynie znak wołanego i znak wołającego. Na przykład: „SP6NXI de HB9ERK” powtarzane bez przerwy w ciągu 5 minut. Z kolei stacja HB9ERK woła P6NXI przez następne 5 minut. Łatwo stwierdzić, że jednokrotne przetelegrafowanie wywołania musi trwać 4 do 5 sekund; zatem w okresie 5 minut wywołanie powtórzy się około 50 razy. Cykl wołania powtarzany jest tak długo przez obie stacje, dopóki któraś nie odbierze w całości nadawanego sygnału (prefiksów obu stacji). Wtedy operator, który pierwszy odebrał sygnał, nadaje już tylko raport, na przykład S25.
W łącznościach MS nie nadaje się raportu według systemu RST. Trwałoby to zbyt długo. Nadaje się więc tylko literę „S”, a następnie pierwszą cyfrą po S określa się czas trwania (w sekundach) zasłyszanego sygnału MS oraz drugą cyfrą — siłę sygnału według skali S.

Czas trwania odebranego sygnału podawany jest według następującej skali:
1— sygnał krótszy niż jeden znak (krótszy od 0,5 sekundy). Sygnał taki nazywa się „pingiem” i w zasadzie nie daje żadnej informacji,
2— sygnał słyszany do 5 sekund (zwany „burstem”),
3— sygnał słyszany 5 do 15 sekund,
4— sygnał słyszany 15 do 120 sekund,
5— sygnał słyszany przez okres dłuższy niż 120 sekund.

Jeżeli stacja odbierze wspomniany wyżej raport S25 i przed tym usłyszała już znak naszej stacji, wtedy zaczyna nadawać znaki rrr rrr, co wskazuje że odebrała nasz prefiks i raport. Jeżeli my z kolei odbierzemy jej znaki rrr, należy zażądać brakujących nam danych, posługując się następującym kodem umownym:

all all all — podawaj (lub powtórz) wszystko, to znaczy prefiksy obu stacji i raport,
bc bc bc — podawaj (lub powtórz) prefiksy obu stacji
ys ys ys — podawaj lub powtórz twój prefiks i raport
ms ms ms — podawaj lub powtórz mój prefiks i raport
sss sss sss — podawaj lub powtórz tylko twój raport dla mnie.

Ponieważ usłyszeliśmy już stację (bo podaliśmy dla niej raport S25), a teraz odebraliśmy jej sygnał rrr, to zażądamy już tylko raportu, nadając przez umowne 5 minut sygnał sss sss sss.
Załóżmy, że już w następnych 5 minutach nasłuchu odebraliśmy upragniony dla nas raport, Via przykład S27; wtedy nadajemy tylko sygnał rrr, co właściwie kończy MS-QSO, ponieważ obie strony odebrały prefiksy i raport.
Jeśli zdarzyło by się, że nasz partner odebrał tylko raport, a nie odebrał prefiksu, to będzie nadawał grupy bc bc bc i dopiero po odebraniu prefiksu naszej stacji nada końcowe rrr rrr.
MS-QSO nie przebiega jednak tak łatwo, jak to wyżej opisano. Doświadczeni nadawcy MS,  podają, że przeciętnie jedno MS-QSO udaje się im na 10 prób. Czas trwania jednej próby wynosi zwykle 3 do 4 godzin i to przeważnie w nocy ze względu na mniejsze zakłócenia przemysłowe.