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Technique - EME-MS-FAI-Aurore-ES
 ES - FAI - EME - MS - Aurore - Transéquatoriale, Ionoscatter


Propagation sur couche E sporadique ou EsFAI - Field alignment irregularitiesAurore boréaleEME - Earth Moon Earth ou le trafic Terre Lune TerreMS - Meteor Scatter 
Nous allons aborder quelques modes hyper excitants qui sont quasi exclusivement réservés au VHF/UHF. Voyage dans un monde réservés aux initiés...

 
 
Tout le monde en a plus ou moins entendu parler sur les bandes hautes en décamétrique et cela ne constitue pas un exploit particulier que de trafiquer en utilisant ce mode. En VHF il en va tout autrement car la sporadique E porte bien son nom et il faut de la patience pour la dénicher. Les résultats sont grandioses, avec des QSO entre 1500 et 2000 km sur 144 MHz.
Rappel sur la couche E :

La couche E est normalement située entre 90 et 150 km d'altitude, toutefois une sous-couche centrée entre 95 et 120 km nous intéresse plus particulièrement. Dans cette couche (entre autres) les atomes d'azote et d'oxygène sont ionisés par les UV et rayons X émis par le soleil.
La couche E existe donc préférentiellement le jour (elle a besoin du rayonnement pour son ionisation) toutefois j'ai trafiqué en sporadique E en 1992 jusqu'à 00H00 ce qui tendrait à prouver que les nuages ionisés peuvent perdurer bien après le coucher du soleil.
Fonctionnement :

Pour le moment personne n'a pu établir avec certitude les causes déterminantes de la formation des nuages ionisés de la couche E. Plusieurs hypothèses ont été émises, une d'ailleurs est française et est due au regretté F8SH. Celui-ci supposait que la formation de nuages était liée à des ondes gravitationnelles puissantes générées par des orages majoritairement pour ce qui regarde nos latitudes à hauteur des Balkans. D'autres ont établi des corrélations avec l'activité météoritique. Il est possible qu'une seule cause soit difficile à isoler et que ce phénomène soit lié à une conjonction de facteurs.

Au chapitre des théories fréquemment citées, voici un aperçu des connaissances actuelles :

  • Compression due au vent
    Des courants ascendants verticaux compressent les ions dans une fine couche. Les ions métalliques liés à l'entrée de météorites ont une durée de vie longue.
  • Théorie des champs électriques
    Il a été démontré qu 'un champ électrique peut produire des couches d'ions favorables à la sporadique E, toutefois cela demande des champs très puissants.
  • Instabilité de gradient
    Des plaques à haut niveau de densité électronique peuvent s'avérer instables, combinées avec les irrégularités du champ magnétique, cela pourrait offrir la géométrie adéquate pour une dispersion de certaines longueurs d'onde.
  • Théorie de la corrélation météoritique
    On a établi et c'est une théorie prise très au sérieux, que l'activité Es était fortement corrélée avec l'entrée de météorites.
  • Théorie liée à la météo
    On suppute des implications mais rien n'a été démontré à ce jour
Quoi qu'il en soit, des nuages fortement ionisés apparaissent à des périodes bien recensées et ces nuages sont si fortement ionisés que des QSO sur 144 MHz sont tous les ans réalisés à grande échelle. La caractéristique dominante est que les signaux sont extrêmement puissants et soudains et que le phénomène apparaît brutalement comme il peut disparaître d'ailleurs tout aussi brutalement.
Les signaux que vous allez émettre vont rencontrer le nuage et être réfléchis (peut-être réfractés de proche en proche) vers le sol. La hauteur du nuage et la géométrie font le reste.
Quand trafiquer en Es ?

Ce n'est pas vous qui décidez mais la nature, toutefois mieux vaut être vigilant car les signes annonciateurs ne résonnent pas comme les trompettes de Jéricho.
A nos latitudes, la sporadique E intervient plutôt au printemps, les mois de mai et juin sont très favorables. C'est parfois plus tôt, c'est parfois plus tard, dès le moi d'avril, il faut être en écoute permanente sur 144.300
La sporadique E semble statistiquement avoir des préférences soit en milieu de matinée soit en début de soirée. Elle peut durer quelques minutes ou plusieurs heures.
Comment traquer la sporadique E ?

Plusieurs méthodes sont efficaces :

 - écouter le 50 MHz. Si rien ne se passe en 50 MHz, inutile d'espérer quoi que ce soit sur 144 MHz. Au contraire si le 50 MHz est rempli de stations européennes avec des signaux puissants, mettez le 144 MHz en route.

- observer les signaux  TV bande 1, même principe que pour le 50 MHz

- écouter la fréquence d'une station FM distante. L'inconvénient de cette méthode est que la bande FM est surchargée et qu'il n'est pas facile d'y trouver un trou, l'avantage est que la fréquence est plus élevée que sur 50 MHz et que la corrélation avec le 144 MHz est meilleure.

  • La FAI se manifeste en général après les ouvertures en sporadique E, il est donc difficile de décorreler ces deux évènements. Les signaux sont faibles, souvent légèrement distordus et les deux stations doivent viser un point de réflexion commun, sinon cela ne fonctionne pas.
  • La FAI est due à des irrégularités d'ionisation de la couche E qui sont alignées sur le champ magnétique terrestre.  Ces irrégularités créent une zone de dispersion des ondes électromagnétiques ayant la fréquence convenable.
  • Ci-dessous, voici un schéma dû à IC8FAX et que je reprends tant il explique bien le phénomène.

Une station représentée par TX émet vers le point de réflexion commun selon un angle a1 par rapport à l'alignement du champ magnétique terrestre. La zone de réflexion (on pourrait aussi parler de dispersion) va ré-émettre selon un angle a2 sous la forme d'un cône. Les stations situées dans ce cône pourront recevoir les signaux émis.

Particularités de la FAI :

- Décalage d'azimut par rapport au pointage station vers station. Ici il faut viser un point de réflexion et non pas l'azimut du correspondant.
- Signaux légèrement déformés comme par une aurore, le phénomène est peu marqué mais présent.
- Elévation du site de réflexion. Plus vous êtes loin du site de réflexion moins vous avez besoin d'élévation, inversement plus vous en êtes rapproché, plus vous devez mettre d'élévation.  
Points de réflexion connus :

Bruxelles  - Budapest - Genève  
Il en existe certainement beaucoup d'autres qui restent à découvrir. Si vous trafiquez dans ce mode, notez soigneusement l'azimut de votre antenne.



Le trafic par aurore est rare et plus vous êtes éloigné du pôle, naturellement plus vos chances de faire des QSO sont réduites. Il faudra attendre les environs du maximum du cycle solaire pour espérer être touché par l'aurore du siècle et faire des QSO.

Naissance de l'aurore :

Comme nous venons de le voir, une aurore est totalement dépendante du soleil qui émet brutalement des bouffées de particules et de rayonnement. Dans un laps de temps compris entre 24 et 36 heures, ces particules entrent dans l'atmosphère terrestre et vont interagir avec le champ magnétique ce qui produira un gros orage géomagnétique. Les particules émises par le soleil traversent l'ionosphère et entrent par les pôles (d'où le nom aurores boréales ou australes). Ces particules à haute énergie ionisent plus particulièrement la couche E ce qui est extrêmement favorable à la réflexion des émissions VHF.
Particularités des aurores :
  • les aurores apparaissent plus fréquemment deux ans avant et après le maximum du cycle solaire
  • les aurores coupent les bandes HF, il se produit un phénomène appelé black-out qui est dû à une sur-excitation et ionisation de la couche D. Si vous n'entendez plus rien sur 20/40m en plein jour, il est probable qu'une aurore se déroule en ce moment
  • une forte distorsion des signaux (étalement du spectre) rend les communications vocales quasi impossibles (à moins d'avoir des signaux puissants et de parler lentement mais très lentement), seule la CW est  vraiment opérationnelle (eh oui encore ! Keep it stupid and simple!)
  • Comme le phénomène se développe au pôle nord pour nous, pointez votre antenne dans cette direction sachant que de faibles écarts apparaissent (je me suis toujours demandé si cela était dû à la différence variable entre pole nord magnétique et géographique, la déclinaison.)
  • Les aurores préfèrent apparaître aux équinoxes (mars avril - septembre octobre) mais attention, ne prenez pas cela au pied de la lettre


Ici nous entrons dans la catégorie professionnelle car l'équipement requis pour ce genre de trafic est assez conséquent. J'ai longtemps considéré que faire un QSO en EME était une sorte d'achèvement en soi, une consécration. A droite vous pouvez observer l'objet de tous mes désirs pendant pas mal d'années. W5UN a longtemps eu la réputation d'être la station la plus puissante en EME, et en fait je l'ai contacté avec 130W et 2x17 el ce qui tendrait à prouver qu'en plus sa réception est à la hauteur...

Le principe :

On ne peut plus simple : Utiliser la lune comme réflecteur passif. Il suffit d'envoyer suffisamment d'énergie en direction de l'astre pour espérer être entendu de l'autre côté de la planète. Si cela ne vous impressionne pas , pensez que les QSO se font sur 144,432,1296,3500,5700,10000, 24000 MHz. 
Bien sûr, il faut que  les deux stations voient la lune simultanément.
La lune réfléchit environ 7% de l'énergie émise depuis la terre, ce qui n'est pas énorme et elle représente à 350 000 km de distance une cible qui représente environ 1,5°.
Sur les bandes basses, les pratiquants sont confrontés à plusieurs problèmes qui ne facilitent pas la tâche, citons :
  • le faraday qui induit une rotation de phase des signaux  quand ils traversent l'ionosphère  ce qui amène à de fréquentes disparitions du signal
  • la polarisation spatiale qui fait que deux stations utilisant la même polarisation vont ,en fait, en fonction de leur position sur terre recevoir des signaux ayant subis une rotation de polarisation.
  • le doppler car lune et terre sont en mouvement (350 Hz sur 144 MHz)
  • la libration de la lune (irrégularités de la surface du réflecteur) engendrant du QSB
Les signaux doivent faire un aller-retour ce qui représente en moyenne un QSO de 700 000 km d'où ce doux nom anglo-saxon "d'ultimate DX" et la perte sur le parcours se situe entre 240 et 290 dB en fonction de la fréquence
Pour démarrer dans ce mode, il faut du gain aux antennes et un peu de puissance. Commencez par écouter les jours de contest EME si vous entendez quelque chose même si vous n'avez pas d'élévation. Attendez seulement que la lune soit à 4° au dessus de l'horizon et écoutez entre 144.000 et 144.050 MHz. Vous devriez entendre ceci :
"Cliquez ici pour entendre un signal EME".
Vous l'avez reconnu ?
Un autre 
"Cliquer ici pour entendre un signal EME"
Comme vous pouvez le constater ce n'est pas violent...


Trafic passionnant et plus à la portée de la station moyenne que l'EME, voici le MS.
Ce mode de propagation et de trafic attire de nombreux amateurs, plus particulièrement en Europe. Nos amis allemands sont d'ailleurs leaders en la matière au point d'organiser des expéditions même en France pour activer des locators très demandés (JN08) et totalement inactifs. Vous pouvez voir ci-contre la traînée laissée dans l'atmosphère par la combustion de la météorite. Exploités par radio ou visuellement c'est toujours un spectacle stupéfiant.

Le principe :

  • Des météorites entrent dans l'atmosphère terrestre tous les jours en plus ou moins grande quantité. L'entrée à haute vitesse  (de 10 à 75 km/s) dans une atmosphère de plus en plus dense provoque l'échauffement et la fusion de ces corps ce qui laisse pour une période variable et généralement courte une traînée gazeuse ionisée particulièrement au niveau de la couche "E" (toujours elle!).
  • Ces traînées ont la propriété de réfléchir les ondes électromagnétiques pour des fréquences particulières. Le mécanisme de réflexion dépend essentiellement de la densité ionique de la traînée, plus précisément de la densité d'électrons libres.
La distribution des ions dans une traînée répond à la courbe de Gauss, quand la densité est assez élevée, la traînée est un plasma et les ondes électromagnétiques ne pénètrent pas le plasma mais sont réfléchies par lui. Les traînées sur-denses produisent les réflexions maximum. On a pu observer des réflexions supérieures à la minute avec des variations de signaux importantes.

Les prédictions de passages :

Comme tout phénomène astronomique, les prédictions de passage de pluies de météorites sont précises et font l'objet de nombreuses publications. Les pluies les plus denses se produisent en Août avec les Perséides, en novembre avec les Léonides, en décembre avec les Géminides et en janvier avec les Quadrantides. Sachez toutefois que le MS est praticable toute l'année car en dehors de ces pluies majeures, il tombe tous les jours des météorites sur la terre. Le meilleur moment pour les exploiter se situe en fin de nuit, début de jour avec le lever du soleil, non pas pour des effets d'ionisation qui n'ont rien à faire ici mais seulement pour des rasions de mécaniqe céleste. On reçoit tout simplement plus de météorites à ce moment de la journée quand la terre s'oriente de par sa rotation face au flux. Des logiciels font cela également très bien en vous permettent qui plus est, de déterminer l'heure à laquelle la géométrie spatiale vous offre le plus de chance de réaliser la liaison.
  Ionoscatter (essentiellement pour le 50 MHz)Transéquatoriale TEP (Trans-Equatorial Propagation)

 
Mode peu connu et exploité, il demande un équipement du segment supérieur pour avoir des chances de concrétiser une liaison. Il est praticable H24 comme le MS mais ne délivre pas comme lui de brusques et puissantes bouffées de signal, bien au contraire. Les signaux iono sont faibles et continus.
Principe :

L'ionoscatter peut s'apparenter au tropo-scatter à cette différence que la diffusion va s'opérer non pas dans la troposphère mais dans l'ionosphère vers 85 km d'altitude. Il faudra que les deux stations illuminent un volume commun ce qui pourra parfois nécessiter de l'élévation mais pas excessivement. Vu la hauteur de diffusion on estime à 5° pour une liaison de 1200 km l'élévation nécessaire et pas d'élévation pour une  liaison de 2000 km.
D'après OZ1RH, spécialiste du mode, pour réussir cela il faut au moins 500W et 10 dBd de gain, ceci constituant un minimum.

On a rapporté, il y a de nombreuses années déjà l'histoire de QSO fabuleux, réalisés sur 144 MHz entre des stations italiennes et des stations d'Afrique du Sud. Excusez du peu.

Il semble (je ne dispose pas d'assez d'informations sur le sujet) qu'il s'agisse de réflexion/réfractions ionosphériques entre stations situées symétriquement par rapport à l'équateur magnétique, préférentiellement aux équinoxes durant les périodes de forte activité solaire.

Désolé de ne pouvoir en dire plus, je vais effectuer des recherches

Bon ce n'est déjà pas mal et pour exploiter tous ces modes une vie de radioamateur ne suffira pas. Vous voyez que les bandes V/UHF sont très riches et qu'elles n'ont rien à envier aux bandes décamétriques. Méditez cela...