Propagation surfers: ionosonde e chirping

Quelli a cavallo di San Silvestro e Capodanno sono stati giorni di condizioni solari estremamente quiete, con una sfilza di indici K pari a zero che alla fine hanno portato al botto (anche se limitatamente alle postazioni di ascolto molto a Nord). Queste condizioni di quiete favoriscono i tracciati propagativi verso nord-ovest e in Scozia proprio alla fine del periodo sono state segnalate una seconda volta (dopo la prima, più o meno un anno fa) le isole Hawaii, con 1500 KUMU. Sentitevi la registrazione di Martin Hall che ha degnamente festeggiato il primo gennaio con questo ascolto straordinario. Il sole deve avermi sentito dire che forse riesco ad andarmene fuori Milano per qualche giorno, perché da ieri l'indice K è tornato a impennarsi, sulla scia di un grosso gruppo di macchie che ha appena svoltato dal margine occidentale del sole. Sta tornando la tempesta, insomma, e questo strano minimo solare continuerà a far soffrire gli appassionati delle onde medie.
Lo studio della propagazione rimane nonostante tutto fascinoso e ogni tanto fa piacere che i radioamatori che discutono dell'argomento sui vari newsgroup trovino utile una pagina Web fatta in Italia. Ho trovato questo post di un anonimo che abita evidentemente in Alaska, in cui oltre alla stazione HAARP con la sua pagina di dati sugli esperimenti di eccitazione ionosferica, viene citato il sito del Centro per gli studi sulla variabilità del sole, che ha preparato dei tutorial in italiano e inglese in cui viene spiegato a grandi linee come leggere e interpretare gli ionogrammi. Abbiamo parlato più volte di questi strumenti analitici, che rappresentano il tracciato degli echi di emissioni radar in HF (le ionosonde) dirette verso gli strati pìù alti dell'atmosfera. Nei punti in cui l'eccitazione della ionosfera lo permette, queste emissioni ritornano al suolo, dove vengono ricevute e tradotte in forma grafica. Ne deriva una vera e propria tomografia degli strati ionosferici, con la loro quota e la misura della densità di cariche libere (correlata alla frequenza ritrasmessa). E' un tipo di analisi che somiglia al lavoro svolto da chi cerca il petrolio provocando microscopici terremoti con piccole cariche esplosive di profondità e interpretando gli echi di ritorno. Ecco ciò che scrive il signor "NorthernSW" dall'Alaska:

The bands here up north seem as bad as I can ever remember. While I realize we are at a solar minimum, I sometimes seek reassurance that my antennas do indeed still work. With that in mind, I have been trying to research high latitude propagation. I do not live far from the HAARP facility in Gakona, Alaska, so I have been rooting around their website:

http://www.haarp.alaska.edu/haarp/data.fcgi

I find the HF waterfall plots and the ionsonde charts to be of particular interest. The HF waterfall is fairly simple to read, but I find interpreting the ionograms to be a little more challenging. I did a google search of how to read an ionogram [in italiano "Lo ionogramma e la sua interpretazione"] and came up with this site which sheds a little light. The Italian site also links to some other ionsonde facilities. I would imagine that radio users down south may not find much use for the specific HAARP data, although I would guess it might help predict over the pole paths.

NorthernSW fa riferimento ai dati ionografici che si possono reperire in tempo reale in rete, ma c'è un altro tipo di attività che alcuni radioamatori stanno svolgendo per raccogliere indizi sulle condizioni propagative. Il metodo consiste nell'utilizzare in modo passivo gli echi delle ionosonde, sintonizzandosi sulle stesse frequenze di questi radar e analizzando il loro andamento a distanza. Ecco una spiegazione di questa tecnica da parte di Art Allen KY1K, su un gruppo di discussione dedicato in realtà alla SDR:

For studying propagation, the method to use is chirp sounding. I just recently learned about it and am ramping up to become operational. It requires a basic pc with soundcard, a receiver and a gps with an accurate 1 pps output. Transmitting stations are located all over the globe and run 24/7. The transmitters start transmitting, usually at 2 to 4 MHz, and sweep across the entire HF band at a precise rate.
Since the transmitters and receivers are both gps controlled, the identity/location of the station being received is known, and the entire process repeats on regular intervals. If you are within ground wave range of the transmitter, you can see a sweep of the ground wave, sometimes a sporadic e reflection and often various F layer reflections as well. Some are using frequency agile receivers (such as a DDS based LO), which allows one to plot the response across the entire HF spectrum.

Jean Claude Abauzit, PJ2BVU fornisce l'indicazione di uno di questi progetti, il Chirp Project. Vi invito caldamente a consultare questa pagina, ispirata al lavoro di Peter Martinez, il papà della modalità digitale radioamatoriale PSK31. I due radioamatori citati hanno sviluppato un sistema di analisi e filtraggio passivo dei segnali delle ionosonde. Il problema fondamentale di questi progetti è che mentre una ionosonda trasmette e riceve in modo coordinato, su una base dei tempi condivisa, gli sperimentatori del chirp sounding ricevono segnali del tutto privi di riferimenti temporali precisi. Per ovviare l'inconveniente, viene applicato un filtro digitale in grado di seguire l'andamento di un enne numero di "chirp" provenienti da diverse ionosonde, in una finestra di frequenze fisse e di compiere una accurata misura delle frequenze e delle intensità di segnale ricevute. Sostanzialmente la ionosonda funziona sparando verso il cielo un segnale "sweeping" che varia continuamente in frequenza e il gioco, per i "chirp sounder" consiste nell'agganciarsi a queste emissioni senza conoscerne i parametri in via preliminare, ma studiando contemporaneamente più sorgenti di segnale per determinare le condizioni propagative da determinate aree. L'uso di software DSP si sposa evidentemente con quello delle radio SDR, da cui l'interesse manifestato dai partecipanti alla discussione sull'hardware SoftRock 40. Ma ecco le informazioni fornite da Jean Claude:

This is the Chirp Project by Peter Martinez G3PLX - remember PSK31? - who uses a Motorola DSP board and Andrew Taylor G0TJZ developed the software using a sound card instead of the DSP board. See http://jcoppens.com/radio/prop/g3plx/index.en.php. There are a lot of interesting projects on the Internet and the SoftRock is one of them.

La migliore introduzione al chirp sounding si trova però su questa pagina di Murray Greenman, ZL1BPU, noto per la sua fantastica pagina Web su modi digitali "fuzzy" tipo Hellschreiber. Nella sezione sul Passive Chirp Sounding del suo sito Murray presenta anche molti grafici ottenuti con il software di Andrew Taylor.