08 aprile 2012

Se il radar costiero diventa ionosonda: gli strati della ionosfera esplorati come le onde degli oceani

Che cosa sono gli strani suoni "spazzolanti" che entrano nelle cuffie degli hobbysti impegnati a monitorare quel poco che resta dei trasmettitori broadcast attivi nei 60 metri? Sulla "cascata" tipica dei programmi di ricezione SDR appaiono con tanti segmenti sghembi lungo l'asse delle frequenze, occupano una larghezza di 25 kHz e pulsano con regolarità. Sono i segnali di un particolare sistema radar OTH (over the horizon) su frequenze HF utilizzato per studiare la dinamica delle onde oceaniche e delle correnti marine. Due i sistemi più utilizzati, Il CODAR, COastal RAdaR, dell'omonima società californiana e WERA, WavE RAdar, della società tedesca Helzel Messtechnik.
Tutto risale agli studi teorici che tra fine anni 60 e inizio anni 70 sono stati compiuti da Donald Barrick e colleghi presso la NOAA, l'agenzia oceanografica americana. Partendo da questi studi Barrick fondò la CODAR Ocean Sensors, l'azienda che ancora oggi guida le ricerche e la produzione commerciale di questi speciali radar costieri. La sua omologa europea, la Helzel, deriva la sua attività dal lavoro svolto a metà degli anni 90 da ricercatori dell'Università di Amburgo (la Helzel stessa è stata fondata da tecnici provenienti, tra gli altri, dai laboratori amburghesi della Philips che studiavano la risonanza magnetica nucleare). Il principio è quello del radar, ma il bersaglio non sono gli aerei bensì le onde del mare. Analizzando le caratteristiche dei segnali di "backscattering" su lunghezze d'onda decametriche, gli osservatori costieri (presenti soprattutto negli Stati Uniti, ma in realtà sempre più diffusi anche da questa parte dell'oceano) possono rendersi conto della struttura delle onde di superficie, della velocità di correnti e venti a decine di chilometri di distanza e convertire queste osservazioni in dati utili anche in fase predittiva. Per noi radio appassionati sono interferenze, ma sull'utilità in altra sede non ci piove, è il caso di dire. E' anche possibile che il riconoscimento da parte dell'ITU - che ha discusso di frequenze CODAR nel corso dell'ultima World Radio Conference - porti a una regolamentazione del fenomeno delle interferenze sulle frequenze broadcast. Il problema è molto sentito nella comunità radioamatoriale, perché spesso gli sweep dei radar costieri finiscono per invadere porzioni di spettro riservate (l'ultimo in ordine cronologico è un misterioso doppio sweep incrociato che disegna inquietanti lettere X nello spettro centrato sui 7 MHz). Subito dopo la prima pubblicazione di questo post lo IARUMS organo sovranazionale delle varie associazioni ham radio ha rilasciato un dettagliato compendio dei radar HF compilato da Wolf Hadel DK2OM.
La cosa interessante è che le caratteristiche di questi segnali e lo spettro di frequenze in cui ricadono hanno spinto un radioamatore americano, Pieter Ibelings N4IP, a utilizzare gli "sweep" del CODAR come ionosonda. In altre parole, utilizzando ricevitori SDR come l'SDR-IP o il NET-SDR della RFSpace, affiancati da un orologio atomico come riferimento temporale, Ibelings ha studiato la riflessione dei segnali CODAR dalla ionosfera, riuscendo brillantemente a ricostruirne gli strati e l'evoluzione della sua struttura nel corso del tempo. La sua pagina Web contiene alcune immagini molto significative e una sommaria spiegazione degli algoritmi utilizzati (il programma SDR utilizzato è SpectraVue).

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