ESTAÇÃO ANTÁRTICA COMANDANTE FERRAZ SDR-BR

INSTITUTO DE AERONÁUTICA E ESPAÇO - IAE
CONVÊNIO 2002-2012
PROFESSOR ANGELO ANTONIO LEITHOLD, PROFESSOR ONEIDE JOSÉ PEREIRA

O radioamador pesquisador Dr. Alberto Setzer, (PY2ASK), cientista senior do Centro de Previsão do Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC) do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) em São José dos Campos, SP, juntamente com o William, PY2GN, radioamador De Marco, PY2WM, e o Edson Pereira,  pu1jte, n1vtn, jf1afn, instalaram um espectrômetro no Laboratório de Meteorologia da Base de Pesquisas do Programa Antártico Brasileiro na EACF (Estação Antártica Comandante Ferraz). O sistema  opera na banda de 20 m (Faixa de 14.000 kHz). Segundo o Edson, "o projeto levou três meses para ser implementado, o equipamento utilizado é o SDRZero preparado e modificado pelo De Marco. A antena utilizada para a recepção, é uma dipolo V invertida cruzada (duas V intertidas) alimentadas com 90 graus de defasagem. O sistema de antenas foi projetado pelo De Marco com o objetivo de obter baixoângulo de irradiação  e omnidirecionalidade. A importância de um sistema desses recebendo sinais do mundo inteiro e propiciando a imagem da recepção destes sinais via internet é imensa. Em 2005 entrou em operação na localidade de Pardinho - SP, um espectrômetro para pesquisas de propagação em radiofreqüência que opera na a faixa de 7,00 Mhz (40 m) . Foi instalado pelo radioamador PY2GN,  William. O equipamento utiliza um detetor por amostragem em quadratura (QSD, Quadrature Sampling Detector). Foi a partir deste sistema que surgiu o projeto do SDRZero (Rádio Definido por Software). Segundo o radioamador pesquisador Edson Pereira, (pu1jte, n1vtn, jf1afn): "Hoje, o espectrômetro de Pardinho usa o próprio SDRZero como receptor." 


A partir da análise dos espectrogramas é possível coletar uma série de dados durante a "viagem" do sinal emitido para a Base Comandante Ferraz. Por exemplo, é possível analisar as flutuações de propagação, a atividade solar, o "clima espacial", fenômenos de fechamento de propagação ocasionados por condições anômalas, a influência da Anomalia Magnética do Atlântico Sul na propagação de ondas de radio na região onde se manifesta, entre outros efeitos.  O software do espectrômetro foi desenvolvido pelo Edson Pereira, e segundo sua descrição foi baseado no software do espectrômetro de Pardinho, mas com várias modificações e melhoramentos. Os dados estão disponíveis na internet para quem o queira. A logística do projeto e testes finais do sistema foram efetuados pelo William. Cabe salientar que o sistema está funcionando muito bem, foram executadas diversas leituras a partir de Curitiba do LACEC (Laboratório de Construção de Equipamentos Científicos) da UNIBEM de onde era enviada uma transmissão contínua com 1 W de potência. Esta, no momento está a ser transmitida a partir da estação base do PY5AAL, Ângelo, físico BSc do grupo de estudos de radioastronomia, a mudança de local se deve às condições de poluição eletromagnética muito menor na segunda estação.

Espectrômetro Estação Antártica Comandante Ferraz


O sinal, enviado 24 horas por dia, na freqüência de 14,089 MHz, captado pelo espectrômetro da Antártica e disponibilizado na Internet permitiu um estudo detalhado sobre as condições de propagação de rádio e sobre a natureza das descargas atmosféricas. Nas figuras (11/02/2008 13:00UTC) não existe linha alguma, pois não há propagação de rádio na faixa dos 14 MHz entre Curitiba e a estação Antártica Comandante Ferraz, enquanto que no espectrograma de baixo (11/02/2008 14:00), existe uma linha firme com variabilidade de intensidade exatamente na freqüência de 14,089 MHz. Aquela variabilidade é exatamente o que interessa, pois indica em dB as condições ionosféricas. Tendo a distância entre Curitiba e Ferraz, a potência de transmissão, a recepção em dB e o atraso do sinal (Tempo em que a radiofreqüência leva para propagar de Curitiba à base de Feraz), é possível calcular a altura da camada iônica. Com a variabilidade do sinal é possível calcular a quantidade iônica. Tendo mais estações receptoras com espectrômetros, é possível constituir uma rede de monitoramento. Fazendo este tipo de leitura em outras freqüências, é possível monitorar a chegada de radiação solar e as condições de "clima" espacial. A quantidade de estações é diretamente proporcional à precisão de leitura, isto é, quanto mais estações, maior a certeza do que se lê e mais confiáveis se tornam os dados.



Espectrômetro Estação Antártica Comandante Ferraz


Os radioamadores foram para a EACF realizaram vários experimentos com o espectrômetro (2008) aproveitando desta forma o receptor "on line". Os gráficos obtidos a partir do espectrômetro, quando comparados aos gráficos oriundos da NASA e da ESA (Agência Espacial Européia) mostraram a variabilidade das radiações provindas do Sol monitoradas por satélites orbitando a Terra (NOAA). 

De Curitiba foi emitido um sinal em 14,089 MHz, com 1 W de potência, com uma antena de quadro e um pequeno transmissor a cristal que ficou no ar por três anos ininterruptamente, e mais um ano, operando em outras frequências.


Espectrômetro Estação Antártica Comandante Ferraz

As imagens embaixo mostram dois computadores, o primeiro (desktop esquerda), acessa a Base Comandante Ferraz, e faz a leitura do sinal disponibilizado pelo espectrômetro a cada 15 minutos. No computador da direita (Gabinete convencional) foi montado na placa de som um pequeno transmissor a cristal (Não é SDR) que emite uma potência de 1 W na freqüência de 14.089 kHz. Para ouros experimentos foi utilizado um transceptor FT-75 da Yaesu.


                                  Comparação entre variação do sinal piloto e atividade solar em 14 MHz (Fonte: Angelo Leithold)

Também foi utilizado um TX  TS-130  Kenwood enviando sinal em 20 e 40 metros, além do pequeno transmissor QRP de 1W. O TS-130 era utilizado em outras bandas e monitorava a estabilidade em freqüência do transmissor montado no PC ( 1W). O TS-130 "trabalhava" tanto na faixa de 40 em 20 metros e era usado para contatos com outros radioamadores quando o SDR mostrava boa propagação para  a faixa. Muitos dos contatos foram gravados (com autorização) e usados para análises desde o áudio, até os ruídos de fundo das respectivas transmissões. 

Comparação entre variação do sinal piloto e atividade solar em 14 MHz (Fonte: Angelo Leithold)



Exemplos de uso dos espectros dos sinais e leitura que compara as condições de radiação provindas do Sol (Embaixo)

 

 Comparação entre variação do sinal piloto e atividade solar em 14 MHz (Fonte: Angelo Leithold) 

 

 

 Comparação entre variação do sinal piloto e atividade solar em 14 MHz (Fonte: Angelo Leithold)

Comments