Hulp radioamateurs gevraagd: meet Doppler-verschuiving tijdens eclips

Zoals iedere radioamateur weet, is ruimteweer (space weather) van invloed op de propagatie van radiogolven. Zo kunnen bijvoorbeeld de dagelijkse veranderingen van de zon een Doppler-verschuiving veroorzaken op de HF-banden. Dat effect op de Doppler-verschuiving is waarschijnlijk tijdens een eclips (zonsverduistering) extra sterk.

Kristina Collins (KD8OXT), wetenschappelijk onderzoeker, wil graag vanaf 20 juni 2020 gebruik maken van de jaarlijkse eclips boven Afrika en Azië om die Doppler-verschuiving te meten. Daarbij heeft ze jouw hulp nodig. Zij roept radioamateurs op om op 20 juni data over de Doppler-verschuiving te verzamelen. Dat kan met een stabiele HF-ontvanger (10,0 MHz), een aangesloten computer en opensourcesoftware. Meedoen? Lees dan verder.

Inleiding

Kristina Collins (KD8OXT) is een doctoraatstudent in Cleveland en al lange tijd lid van de Case Amateur Radio Club (W8EDU). Zij is tevens verbonden aan HamSCI, een organisatie die de gemeenschap van radioamateurs en die van het ruimtevaartonderzoek met elkaar in contact brengt.

Op 20 juni zal een ringvormige eclips Oost-Afrika en Azië doorkruisen. Die zonsverduistering tast de ionosfeer aan en beïnvloedt daarmee ook de HF-radiopropagatie. HamSCI vraagt daarom radioamateurs in de IARU-regio’s 1 en 3 om tijdens de eclips data over de Doppler-verschuiving  te verzamelen. Dat kan met een stabiele HF-ontvanger (10 MHz), een aangesloten computer en opensourcesoftware. HamSCI zal met de verzamelde data proberen te analyseren in welke mate een eclips de Doppler-verschuiving beinvloedt.

Op de website van HamSCI vind je gedetailleerde informatie over het experiment: The June 2020 Eclipse Festival of Frequency Measurement. In de volgende paragrafen geven wij daarvan een Nederlandse vertaling.

Contactgegevens: Kristina Collins,  kd8oxt@case.edu

Onderzoeksvragen

• Hoe verandert de HF-propagatie van tijdsignaalzenders gedurende een kalenderdag?
• Welke eigenschappen van de ionosfeer kunnen we meten door de variatie in deze HF-propagatie te observeren?
• Welk effect zal de ringvormige eclips hebben op de HF-propagatie?
• Hoe kunnen we de resultaten van de verschillende meetmethoden om de HF-propagatievariatie te meten met elkaar in verband brengen?
• Is er interesse van vrijwilligers om data te verzamelen in de regio’s in de buurt van zonsverduistering?

Doelstellingen

• Bevorder internationale goodwill door samen te werken met amateurwetenschappers van over de hele wereld.
• Meet Doppler-verschuivingen veroorzaakt door de effecten van het ruimteweer op de ionosfeer.
• Gebruik een gespecificeerd meetprotocol dat beschikbaar is voor radioamateurs en andere amateurwetenschappers.

Tijdschema

•     Testdag voor controle meetopstelling: 14 juni 2020, 00:00 – 23:59 UTC
•     Starttijd metingen: 20 juni 2020, 00:00 UTC
•     Eindtijd metingen: 22 juni 2020, 23:59 UTC

Begin indien mogelijk al met meten vóór de starttijd en eindig na de eindtijd.

Het baken

Het baken dat gebruikt gaat worden voor het experiment is BPM, het tijdsignaalstation van de Chinese Academie van Wetenschappen. In bovenstaande kaart is het station weergegeven met de blauwe markering. BPM zendt uit op de volgende frequenties: 2,5; 5,0; 10,0 en 15,0 MHz. Dit experiment gebruikt alleen de 10,0 MHz-transmissies gebruiken. Als je wilt deelnemen en het 10,0 MHz-signaal niet kunt ontvangen, gebruik dan een van de andere frequenties. Voorzie dan wel de meetbestanden van een label dat de gebruikte frequentie aangeeft. We verwachten van de metingen in dit experiment dat we behalve de effecten van de eclips, ook de vorming van de D-laag bij de lokale zonsopgang en andere dagelijkse gebeurtenissen van de ionosfeer zullen zien. Ruimteweer varieert van dag tot dag waardoor sommige kenmerken meer of minder prominent aanwezig kunnen zijn. We zien wel wat we krijgen!

Procedure

1. Meld je aan voor het experiment

Vul daartoe het aanmeldformulier in: June 2020 Eclipse Festival: Sign Up

2. Bereid je ontvanger, computer en software voor (fldigi)

Gebruik je meest stabiele ontvanger en een goede geluidskaart (die in je ontvanger, als deze daarmee is uitgerust). Gebruik het opensourceprogramma fldigi-4.1.12 of hoger voor de metingen. De modus frequency analysis genereert dagelijkse bestanden met de gemeten frequentieafwijkingen. Daarbij is de naam vande bestanden als volgt: analyse_ (datum) .csv. De bestanden staan in een van de volgende folders: /fldigi/temp/, .fldigi/temp/ of een vergelijkbare andere folder. Een recente versie van fldigi is noodzakelijk, omdat anders de bestanden steeds overschreven worden.

• Download fldigi, installeer het en controleer of het correct werkt. Zoek de module “Freq analyse” in het vervolgkeuzemenu “Op Mode”.
• Stem vervolgens je ontvanger (in AM-mode) af op BPM op 10 MHz. Kies eventueel een van de andere BPM-frequenties indien de ontvangst op 10 MHz niet lukt.
  
• Stel de mode van je ontvanger vervolgens in op USB. Stem af op 1 kHz onder de BPM-frequentie en luister daarna naar de 1000 Hz toon. Voor 10 MHz BPM-frequentie is de afgestemde frequentie dus 9,999 MHz.
  
• Zorg ervoor dat in fldigi de afgestemde frequentie in de linkerbovenhoek hetzelfde is als de frequentie van uw ontvanger. Om het te wijzigen, klikt je op de bovenste helft van een cijfer om het te verhogen of op de onderste helft om het te verlagen.
• Zoek naar de 1000 Hz-lijn in fldigi’s ‘waterval’ en klik daar vervolgens op of gebruik het “offset frequency“-vak onder aan het scherm van fldigi. Je moet het nummer in dat vak vervolgens exact op 1000 zetten.
• Selecteer in fldigi het menu “Op Mode” en hier vervolgens de modus “Freq Analysis“.
• Zoek naar “writing CSV file” op de onderste regel van fldigi, aan de linkerkant.
• Laat vervolgens fldigi zijn werk doen…
  
• Sluit fldigi aan het einde van uw opnameperiode af.
• Test deze hele procedure in zijn geheel ruim voordat de experimenten starten.

3. Verzamel de gegevens 

• Begin spoedig met stap 1, omdat er al op 14 juni een testdag is. Tijdens deze dag kun je controleren of je testopstelling goed werkt. Daarna, van 20 juni 00:00 UTC tot 22 juni 23:59 UTC, is het eigenlijke experiment.
• Laat uw radio gedurende deze tijd met rust en zorg ervoor dat uw computer niet uitgeschakeld wordt door een automatische update.
• Tot slot, aan het einde van de dataverzamelingsperiode zou u drie analysebestanden moeten hebben, drie csv-bestanden, één voor elke dag van het experiment.

4. Upload je meetdata via Google Form

Upload je meetdata via het volgende Google-formulier: Festival of Frequency Measurement: June 21, 2020.
Dit formulier zullen we zowel gebruiken voor de testdata als voor de uiteindelijke meetgegevens. Bewerk de bestanden niet.

Meer informatie

• Het oorspronkelijk bericht op de HamSCI-website:  The June 2020 Eclipse Festival of Frequency Measurement
• Achtergrondverhaal over een vergelijkbaar experiment in 2017: 2017 Eclipse Experiment Description