Связь с метеорным взрывом

Связь с метеорными выбросами ( MBC ), также называемая связью с рассеянием метеоров , ^[1] радиосигнала это режим распространения , который использует ионизированные следы метеоров во время входа в атмосферу для установления коротких путей связи между радиостанциями на расстоянии до 2250 километров (1400 миль) друг от друга. Радиоволны могут рассеиваться вперед или назад.

Как это работает

По мере того как Земля движется по своей орбитальной траектории, в атмосферу Земли каждый день входят миллионы частиц, известных как метеороиды, небольшая часть из которых обладает свойствами, полезными для двухточечной связи. ^[2] Когда эти метеороиды начинают сгорать, они создают светящийся след из ионизированных частиц (называемый метеором ) в слое E атмосферы, который может сохраняться до нескольких секунд. Ионизационные следы могут быть очень плотными и поэтому использоваться для отражения радиоволн . Частоты, которые могут отражаться любым конкретным ионным следом, определяются интенсивностью ионизации, создаваемой метеором, часто в зависимости от первоначального размера частицы, и обычно составляют от 30 до 50 МГц. ^[3]

Расстояние, на котором может быть установлена связь, определяется высотой, на которой создается ионизация, местом над поверхностью Земли, куда падает метеороид, углом входа в атмосферу и относительным расположением станций, пытающихся наладить коммуникации. Поскольку эти ионизационные следы существуют лишь от долей секунды до нескольких секунд, они создают лишь краткие окна возможностей для связи. ^{[ нужна ссылка ]}

Разработка

Самое раннее прямое наблюдение взаимодействия метеоров с распространением радиоизлучения было сообщено в 1929 году Хантаро Нагаока из Японии. В 1931 году Гринлиф Пикард заметил, что всплески распространения на большие расстояния происходят во время крупных метеорных потоков. В то же время Bell Labs исследователь А. М. Скеллетт изучал способы улучшения распространения радиосигнала в ночное время и предположил, что странности, которые наблюдали многие исследователи, были вызваны метеорами. В следующем году Шафер и Гудолл отметили, что атмосфера была нарушена во время метеорного дождя Леонид в том году , что побудило Скеллетта предположить, что этот механизм заключался в отражении или рассеянии электронов в метеорных следах. В 1944 году, исследуя радиолокационную систему, которая была «направлена вверх» для обнаружения ракет Фау-2 , падающих на Лондон, Джеймс Стэнли Хей подтвердил, что следы метеоритов на самом деле отражали радиосигналы.

США В 1946 году Федеральная комиссия по связи (FCC) обнаружила прямую корреляцию между усилением радиосигналов УКВ и отдельными метеорами. Исследования, проведенные в начале 1950-х годов Национальным бюро стандартов и Стэнфордским исследовательским институтом, имели ограниченный успех в использовании этого средства в качестве среды. ^{[ нужна ссылка ]}

Первая серьезная попытка использовать эту технику была предпринята Канады Советом оборонных исследований в начале 1950-х годов. ^{[ нужна ссылка ]} Их проект «JANET» (названный в честь Януса , который смотрел в обе стороны) отправлял пакеты данных, предварительно записанных на магнитную ленту, с их радиолокационной исследовательской станции в Принс-Альберте, Саскачеван , в Торонто на расстояние, превышающее 2000 км. «Несущий» сигнал частотой 90 МГц отслеживался на предмет внезапного увеличения мощности сигнала, сигнализируя о метеоре, который вызвал всплеск данных. Система эксплуатировалась с 1952 года и обеспечивала полезную связь до тех пор, пока проект радара не был закрыт примерно в 1960 году. ^{[ нужна ссылка ]}

Военное использование

Одним из первых крупных развертываний была «КОМЕТА» ( СВЯЗЬ от MEteor Trails ), использовавшаяся для связи на большие расстояния со штаба НАТО штаб-квартирой Верховного в Европе . КОМЕТА начала работу в 1965 году, ее станции расположены в Нидерландах, Франции, Италии, Западной Германии, Великобритании и Норвегии. ^{[ нужна ссылка ]} COMET поддерживала среднюю пропускную способность от 115 до 310 бит в секунду, в зависимости от времени года. ^{[ нужна ссылка ]}

Связь с метеорными всплесками утратила интерес с ростом использования систем спутниковой связи, начиная с конца 1960-х годов. В конце 1970-х годов стало ясно, что спутники не так универсальны, как первоначально предполагалось, особенно в высоких широтах или там, где безопасность сигнала является проблемой. По этим причинам ВВС США в 1970-х годах установили систему MBC Воздушного командования Аляски, хотя публично неизвестно, действует ли эта система до сих пор. ^{[ нужна ссылка ]}

Более недавнее исследование — это Advanced Meteor Burst Communication System (AMBCS), испытательный стенд, созданный SAIC при финансовой поддержке DARPA . Используя антенны с фазорегулированием, направленные на нужную область неба в любое время суток, в направлении движения Земли «вперед», AMBCS смогла значительно улучшить скорость передачи данных, составив в среднем 4 килобит в секунду (кбит/с). с). Хотя номинальная пропускная способность спутников может быть примерно в 14 раз выше, ^{[ нужна ссылка ]} их эксплуатация значительно дороже.

Дополнительный прирост производительности теоретически возможен за счет использования управления в реальном времени. Основная концепция заключается в использовании сигналов обратного рассеяния для определения точного местоположения ионного следа и направления антенны к этому месту или, в некоторых случаях, к нескольким следам одновременно. Это увеличивает коэффициент усиления, позволяя значительно повысить скорость передачи данных. На сегодняшний день, ^{[ когда? ]} насколько известно, этот подход не был опробован экспериментально. ^{[ нужна ссылка ]}

Научное использование

Министерство сельского хозяйства США (USDA) широко использовало рассеяние метеоров в своей системе SNOTEL более 40 лет, но прекратило это использование в 2023 году. ^{[ нужна ссылка ]} Более 800 станций измерения содержания снеговой воды на западе США были оснащены радиопередатчиками , которые использовали связь с рассеянием метеоров для отправки измерений в центр обработки данных . ^{[ нужна ссылка ]}

Использование любительского радио

Запись сигналов MSK144 на частоте 50 МГц на 15-секундной водопадной трассе.

Большая часть связи при метеорном рассеянии осуществляется между радиостанциями, которые придерживаются точного расписания периодов передачи и приема. Поскольку присутствие метеорного следа в подходящем месте между двумя станциями невозможно предсказать, станции, пытающиеся установить связь с рассеянием метеоров, должны передавать одну и ту же информацию повторно, пока не будет получено подтверждение приема от другой станции. Установленные протоколы используются для регулирования потока информации между станциями. Хотя один метеор может создать ионный след, который поддерживает несколько этапов протокола связи, часто для полного обмена информацией требуется несколько метеоров и длительный период времени.

Для связи при рассеянии метеоров можно использовать любую форму режима связи. Передача звука в одной боковой полосе была популярна среди радиолюбителей в Северной Америке, пытающихся установить связь с другими станциями во время метеоритных дождей , не планируя заранее расписание с другой станцией. Использование азбуки Морзе было более популярно в Европе, где радиолюбители использовали модифицированные магнитофоны , а позже и компьютерные программы для отправки сообщений со скоростью передачи до 800 слов в минуту. Станции, получающие эти пакеты информации, записывают сигнал и воспроизводят его на более медленной скорости, чтобы скопировать содержание передачи. С 2000 года несколько цифровых режимов, реализованных с помощью компьютерных программ, заменили по популярности голосовую связь и связь с помощью азбуки Морзе. Наиболее популярным режимом для радиолюбительской работы является MSK144, реализованный в программном обеспечении WSJT-X .

Ссылки

^ Вейцен, Дж. А. Связь с рассеянием метеоров: новое понимание. В Meteor Burst Communications. Уайли, Нью-Йорк, 1993, 9–58.
^ Фудука; Махмуд; Мукумото (июнь 2000 г.). «Разработка системы MBC с использованием программного модема». Транзакции IEICE по коммуникациям . E8#-B (6): 1269. CiteSeerX 10.1.1.29.7934 .
^ " ITU - Сетевая система связи Meteor Burst . Архивировано 6 сентября 2014 г. в Wayback Machine "

Дальнейшее чтение

Майор Джон П. Джерновичс-старший, морская пехота США (1990). «Связь при взрыве метеора: дополнительное средство дальней связи» . Проверено 16 июля 2017 г.
«Система связи Аляски». Популярные коммуникации . CQ Communications: 17 сентября 1987 г. ISSN 0733-3315 .
Хикок, Филип К.; Прайс, Фрэнк Д. (сентябрь 1984 г.). «Как ВВС США говорят о линии связи Звезда-Метеор, поддерживающей РАДАР на Аляске». Популярные коммуникации : 44–49. ISSN 0733-3315 .

Внешние ссылки

[1] Вейцен, Дж. А. Связь с рассеянием метеоров: новое понимание. В Meteor Burst Communications. Уайли, Нью-Йорк, 1993, 9–58.

[2] Фудука; Махмуд; Мукумото (июнь 2000 г.). «Разработка системы MBC с использованием программного модема». Транзакции IEICE по коммуникациям . E8#-B (6): 1269. CiteSeerX 10.1.1.29.7934 .

[3] " ITU - Сетевая система связи Meteor Burst . Архивировано 6 сентября 2014 г. в Wayback Machine "

[1]

[2]

[3]

v т и Телекоммуникации
History	Beacon Broadcasting Cable protection system Cable TV Communications satellite Computer network Data compression audio DCT image video Digital media Internet video online video platform social media streaming Drums Edholm's law Electrical telegraph Fax Heliographs Hydraulic telegraph Information Age Information revolution Internet Mass media Mobile phone Smartphone Optical telecommunication Optical telegraphy Pager Photophone Prepaid mobile phone Radio Radiotelephone Satellite communications Semaphore Phryctoria Semiconductor device MOSFET transistor Smoke signals Telecommunications history Telautograph Telegraphy Teleprinter (teletype) Telephone The Telephone Cases Television digital streaming Undersea telegraph line Videotelephony Whistled language Wireless revolution
Pioneers	Nasir Ahmed Edwin Howard Armstrong Mohamed M. Atalla John Logie Baird Paul Baran John Bardeen Alexander Graham Bell Emile Berliner Tim Berners-Lee Francis Blake (telephone) Jagadish Chandra Bose Charles Bourseul Walter Houser Brattain Vint Cerf Claude Chappe Yogen Dalal Daniel Davis Jr. Donald Davies Amos Dolbear Thomas Edison Lee de Forest Philo Farnsworth Reginald Fessenden Elisha Gray Oliver Heaviside Robert Hooke Erna Schneider Hoover Harold Hopkins Gardiner Greene Hubbard Internet pioneers Bob Kahn Dawon Kahng Charles K. Kao Narinder Singh Kapany Hedy Lamarr Innocenzo Manzetti Guglielmo Marconi Robert Metcalfe Antonio Meucci Samuel Morse Jun-ichi Nishizawa Charles Grafton Page Radia Perlman Alexander Stepanovich Popov Tivadar Puskás Johann Philipp Reis Claude Shannon Almon Brown Strowger Henry Sutton Charles Sumner Tainter Nikola Tesla Camille Tissot Alfred Vail Thomas A. Watson Charles Wheatstone Vladimir K. Zworykin
Transmission media	Coaxial cable Fiber-optic communication optical fiber Free-space optical communication Molecular communication Radio waves wireless Transmission line telecommunication circuit
Network topology and switching	Bandwidth Links Nodes terminal Network switching circuit packet Telephone exchange
Multiplexing	Space-division Frequency-division Time-division Polarization-division Orbital angular-momentum Code-division
Concepts	Communication protocol Computer network Data transmission Store and forward Telecommunications equipment
Types of network	Cellular network Ethernet ISDN LAN Mobile NGN Public Switched Telephone Radio Television Telex UUCP WAN Wireless network
Notable networks	ARPANET BITNET CYCLADES FidoNet Internet Internet2 JANET NPL network Toasternet Usenet
Locations	Africa Americas North South Antarctica Asia Europe Oceania (Global telecommunications regulation bodies)
Telecommunication portal Category Outline Commons