Este artículo es una forma de ponerse al día en el concepto de la recepción de imágenes meteorológicas en frecuencias de VHF mediante el nuevo sistema digital proporcionado por los satélites rusos Meteor M. El texto en el apartado “introducción”, de esta misma sección de taller de satélites, está basado en un ya anticuado artículo que con respecto a la recepción de satélites meteorológicos NOAA, fue publicado en la revista “Tribuna de Astronomía” en el año 2000 con respecto a los trabajos que un grupo de entusiastas efectuamos desde mucho antes, en concreto desde el año 1992. Por tanto, desde entonces el mundo cambió demasiado y la tecnología avanzó imparable. Si bien los satélites NOAA en modo APT siguen funcionando y a día de hoy podemos seguir recibiendo los NOAA 18 y 19 -además del ya longevo NOAA 15-, el nuevo NOAA 20 ya no funciona en APT ya que los norteamericanos decidieron prescindir de esta forma de transmitir imágenes con el consiguiente perjuicio para los aficionados; los NOAA antedichos que siguen funcionando en APT serán desconectados a medio plazo. Con respecto a Europa y sus Metop, también se determinó prescindir de un sistema similar tras fallar en el primer satélite puesto en órbita. Afortunadamente, en Rusia se decidió que sus satélites Meteor M porten un sistema actualizado, y así, para fortuna de los aficionados a los satélites, a la radio y a la meteorología, dispondremos de la recepción de imágenes de la Tierra en modo LRPT, en formato digital y en las habituales frecuencias de VHF que llevamos usando desde hace tantos años siendo las antenas por tanto, compatibles. A día de hoy, recibimos únicamente el Meteor M N-2, ya que desgraciadamente el siguiente Meteor, el M N 2-2 quedó inutilizado al poco tiempo de ser lanzado a causa de un impacto de micrometeorito, ante la sorpresa de profesionales y aficionados que pudimos ver de inmediato como sin causa aparente, el satélite comenzó a transmitir lineas negras... A finales del presente año 2020 esperamos que sea lanzado el Meteor M N 2-3 y así continuar durante varios años, con nuevos lanzamientos; al final del artículo adjunto enlace para ver los satélites que serán lanzados y sus características. Resulta curioso ver que en realidad, la afición a la recepción NOAA no fue seguido con demasiado interés, en todo el mundo eramos escasos los seguidores y muchos de ellos, radioaficionados, lo fueron dejando poco a poco, pero con el LRPT de los Meteor M y sobre todo por el auge del económico receptor usb SDR-RTL y similares, surgió un número considerable de nuevos aficionados que además intercambiamos en tiempo real experiencias e imágenes en las redes sociales; algo que no teníamos en los viejos tiempos, cuando de no haber, no había ni internet y actualizar los datos keplerianos de los satélites en programas basados en MS-DOS era toda una aventura. Hoy, por tanto estamos en una nueva edad de oro en la recepción de satélites meteorológicos en VHF ya que cuando el satélite pasa por encima de nuestro horizonte (la Península Ibérica en nuestro caso), ya pudimos ver en el grupo de facebook las imágenes inmediatamente anteriores recibidas en otros lugares del mundo como pueden ser los desiertos Australia, las grandes tormentas en la India, el crepúsculo sobre Noruega o los rasgos geológicos del Gran Cañón de los Estados Unidos.
Recepción de señal del Meteor con SDR.
Decodificación de señal.
Ya destaqué por tanto los dos conceptos de importancia en el tema: SDR-RTL y LRPT. El SDR-RTL es un receptor similar a un pendrive con el que sustituimos, a precio de risa, a los caros o específicos equipos de radioescucha utilizados hasta el momento y además con más calidad. Este dispositivo resultó ser una nueva mina tanto para el mundo de la radio como para el mundo maker, con posibilidades que van desde la recepción de satélites cubesats hasta la radioastronomía. El LRPT es el sistema digital que sustituye al analógico APT, cambiamos la forma de modular, ya que de la FM o AM pasamos a datos discretos basados en QPSK y OQPSK, eso sí, esta modulación digital no es audible, guiándonos únicamente por el espectro de imagen, por lo que tenemos que olvidarnos de escuchar los románticos "bip-bip" de los NOAA. Voy a tratar de forma muy resumida estas dos cosas, para ampliar conceptos lo mejor es hacer las consultas oportunas en wikipedia.
RTL-SDR, el chip prodigioso del mundo de la radio. Es un chip que se puede convertir en receptor abarcando más de lo que hasta ahora abarcaba varias radios multibanda que ocupaban no poco espacio en todo cuarto de radioescucha y además a un precio de unos pocos euros. El chip es un RTL2832U convertido en receptor definido por software, es decir, mediante programas informáticos, el PC hace de dial y procesamos las señales según nuestro interés en vez de hacerlo en el propio receptor usb. Esta aplicación se le ocurrió al finlandés Antti Paloosari que trabajando en la digitalización de sintonizadoras de TV en DVB-DAB se dió cuenta de las posibilidades del RTL2832U al pasar las muestras I/Q en banda base al PC. Las muestras I/Q, como vemos en el gráfico,son representación digital de la amplitud de señal modulada o Q (de quadrature) y su fase rotada 90 grados o I (de In phase). Los datos I/Q resultantes del muestreo de la señal permiten preservar toda la información sobre amplitud, frecuencia y fase contenida, pasando la banda base de entrada, ya de por sí con gran ancho de banda y además amplificada con FET, sin procesar al pc. Posteriormente por software demodulamos al modo y frecuencia que deseemos ya que a partir de la modulación en cuadratura podemos convertirlo a cualquier otro tipo de modulación procesando las señales para ser utilizarlas según las necesidades, en nuestro caso, la recepción y decodificación de las señales Meteor M. Hasta hace poco, para este proceso se requerían varios programas con complicados ajustes, pero ahora, al software del SDR, en especial al SDRSharp, se le añaden plugins facilitando enormemente la tarea, así por ejemplo, en cuanto el SDR enganche la señal del satélite, se comienza a recibir automáticamente los datos brutos que pasan a ser un archivo de extensión "s" que es el que hay que adjuntar al decodificador para que lo procese. Al final del artículo adjunto enlaces para descargar este software así como el zading, puesto que en sí, el chip aún no puede funcionar, hay que convertirlo en receptor de satélites meteorológicos. Tengo que añadir que los requerimientos del ordenador utilizado es importante, si para la recepción en analógico de los NOAA no hace falta un equipo muy potente, para la recepción en modo LRPT es necesario un equipo con procesador I5 siendo además aconsejable un disco duro sólido, sino, el procesamiento se ralentiza y perdemos muchas franjas de imagen.
Recepción de imágenes LRPT, la recepción de imágenes a baja velocidad sustituto digital al sistema analógico APT. El APT lleva funcionando desde los años 60 y pronto pasará a la historia cuando los satélites NOAA que aún lo proporcionan dejen de funcionar. La recepción en LRPT se efectúa en la banda de la de APT, la de 137 Mhz., por tanto, la antena y el amplificador de la misma siguen siendo útiles. Con LRPT pasamos de la baja resolución de 5 km./pixel del APT a 1 km./pixel lo que conlleva una gran mejora en la calidad tanto meteorológica como en los grandes rasgos de la geografía terrestre; más detalles, más calidad artística y mayor número de datos para análisis. Hay que tener en cuenta que con el LRPT de los Meteor M se reciben 3 franjas espectrales al decodificar antes de proceder a la obtención en color de la imágen final, en el APT sólo teníamos dos franjas con unas imágenes más “planas”. Los datos LRPT se reciben a una velocidad de 72 kilobits/segundo, (en el futuro a 80 kilobists/segundo), y la señal digital se modula a QPSK, (en el futuro a OQPSK). QPSK son señales de desplazamiento de fase en cuadratura. Este es un tipo de modulación en el que se hace variar la fase de la portadora entre un número de valores limitado, es decir, la fase de la señal representa un símbolo de la información; QPSK indica que tiene 4 fases, la futura modulación OQPSK cada fase, además, se desplaza entre sí, resultando una variante para que la transmisión sea menos sensible a errores como lo es la QPSK. Podemos verlo en los gráficos siguientes, no obstante, como ya dije, para ampliar conceptos hay que ir a los textos especializados. También adjunto enlace para descargar los decodificadores LRPT de los Meteor M que tienen que funcionar, de forma complementaria o incluso conjuntamente, al software de recepción del SDR.
Meteor MN2 impreso en 3D
