Meteor scattering

in quest'area si descrive l'attività di “radar-astronomia” sfruttando la capacità di riflessione degli impulsi radio per rilevare e contare le scie meteoriche studiandone le caratteristiche. A livello amatoriale è possibile sfruttare stazioni radio esistenti (emittenti commerciali o aeronautiche) dove trasmettitore e ricevitore sono separati da distanze di centinaia di chilometri. In questo modo è relativamente facile allestire un apparato in grado di ricevere e registrare gli echi radio prodotti dalle meteore.

Introduzione

La maggior parte delle particelle meteoriche ha dimensioni davvero minuscole, paragonabili a un granello di sabbia. In alcuni casi sono più grandi, come un sassolino o anche più grandi, ma questo accade raramente. Nonostante le loro dimensioni e grazie soprattutto alla loro elevata velocità, l'impatto con l'atmosfera genera, per attrito, temperature molto elevate in grado di vaporizzare rapidamente il meteoroide e generare una scia di gas ionizzato (plasma) lunga centinaia o migliaia di metri. La scia luminosa che vediamo da terra è proprio la traccia di questo gas ionizzato. Come sappiamo, il gas ionizzato è un ottimo conduttore elettrico ed è in grado di riflettere le onde radio incidenti. Possiamo quindi sfruttare questa caratteristica delle scie meteoriche per rilevarle con la tecnica del radar bistatico. Il principio del radar bistatico è semplice: una stazione trasmittente invia impulsi radio che vengono riflessi da un oggetto nel cielo ad un'altitudine di circa 100 km e vengono ricevuti da una stazione ricevente.
La figura seguente illustra come avviene il processo.

L'elemento attivo è solitamente un potente trasmettitore radio situato a una distanza di 400 – 1000 km dal ricevitore. La ricezione diretta dell'onda non è possibile a questa distanza e quindi la ricezione può avvenire solo attraverso una riflessione intermedia come quella causata da una scia di meteoriti. Il radio-eco si manifesta come un improvviso aumento del segnale ricevuto che dura da poche frazioni di secondo fino a qualche secondo nei casi di meteore più intense. Lo studio del segnale, in intensità, in tempo e in frequenza (doppler-shift) fornisce informazioni sulla sorgente (meteor trail) che ha causato lo scattering.

Radar Graves

Una stazione radio adatta ad essere utilizzata come elemento trasmittente attivo è la stazione radar GRAVES. Il radar GRAVES è un sistema di sorveglianza spaziale francese, simile al sistema di sorveglianza spaziale della US Air Force. Utilizzando misurazioni radar, l'aeronautica francese è in grado di localizzare i satelliti in orbita attorno alla Terra e determinare la loro orbita. Il radar trasmette alla frequenza di 143.050 MHz con una potenza dell'ordine delle decine di KW (sotto l'immagine di una delle antenne trasmittenti).

Le immagini sottostanti mostrano la posizione geografica del radar e l'area che viene “scansionata” dal fascio emesso dalle antenne. Il nostro ricevitore si trova a La Spezia (Italia) e quindi ci troviamo in direzione SUD-EST, ad una distanza di circa 490 km dalle antenne trasmittenti. L'area utile per ricevere gli echi meteorici è quella che si trova attorno alla linea (indicata sulla mappa) che collega l'antenna trasmittente con quella ricevente.

Il sistema ricevente

Come per ogni sistema radio, anche per la ricezione degli scattering meteorici l'elemento principale è l'antenna. Fortunatamente la frequenza del radar di Graves è di 143.050 MHz, molto vicina alla banda 144-146 MHz utilizzata dai radioamatori e quindi è abbastanza facile trovare antenne, nuove o addirittura usate, adatte alla ricezione di questo segnale. Se invece vogliamo seguire la strada dell'autocostruzione, esistono numerosi esempi e progetti di antenne Yagi-Uda facili da costruire. Come apparato ricevente utilizzo un dispositivo SDR (Nooelec NESDR SMArTee) nel formato chiavetta USB, compatto e racchiuso in una custodia di alluminio. Tra l'antenna e il ricevitore ho inserito un amplificatore a basso rumore con filtro passa banda centrato sui 145 MHz. In questo modo si andranno ad attenuare tutti i segnali fuori banda (soprattutto la banda FM) e amplificare solo il segnale del radar Graves.

Il costo per la realizzazione di una stazione ricevente è inferiore ai 200 €. Al momento viene utilizzato un programma scaricabile gratuitamente ma per avere la possibilità di sperimentare nuovi algoritmi è iniziato lo sviluppo di una nuova applicazione che utilizza la piattaforma GNURadio.

Chiunque fosse interessato ad approfondire l'argomento o contribuire allo sviluppo dell'applicazione può inviare una richiesta di contatto.