Studio dell’attività radio delle Liridi nel 2009 Mario Sandri Giovanni Aglialoro Massimo Devetti (IV3GCP) (IV3NDC) IARA SdR RA UAI Cosmic Noise IMO

QTH: 45° 56’ 17’’ N - 13° 37’ 04’’ E World Wide Locator: JN65TW Liceo Scientifico Duca degli Abruzzi - piazza Divisione Julia 5 - GORIZIA QTH: 45° 56’ 17’’ N - 13° 37’ 04’’ E World Wide Locator: JN65TW Un’ attività di rilevamento di meteore con tecniche radio, secondo una metodologia simile a quella di seguito esposta, è in corso da alcuni anni come progetto didattico presso il Liceo Scientifico di Gorizia, coordinata dal team Cosmic Noise.

La validità dell’iniziativa è stata riconosciuta nel 2008 con il 1° premio nazionale nel concorso “Didattica della Scienza” indetto da MIUR e Confindustria. Il lavoro oggetto di questa presentazione è frutto di una collaborazione tra membri dello IARA. Il sistema ricevente sito presso il Liceo è stato temporaneamente trasferito a pochi Km di distanza (Sagrado, GO), anche per ovviare ad una serie di disturbi ed interferenze radio, molto pesanti in area cittadina.

Il passaggio di un meteoroide in atmosfera lascia una scia di gas ionizzato che diffonde o riflette (per un certo intervallo di tempo) le onde radio ad essa incidenti, su frequenze ove normalmente non è possibile la ricezione oltre l’orizzonte radio. Sintonizzandosi su una frequenza ove irradia un trasmettitore noto (il cui segnale normalmente non è ricevibile), il passaggio di una meteora è segnalato da un eco del segnale proveniente dal trasmettitore considerato. Il sistema di osservazione si basa sul principio del Meteor Forward Scatter

Caratteristiche delle stazioni trasmittente e ricevente Trasmettitore: TV Transmitter DR1- Fyn (Denmark) Coord.: Lat = 55° 17' N, Lon = 10° 29' E Signal: TV carrier, Frequency: 55.052 MHz Output Power: 25 KW ERP Antenna Pattern: Omnidirectional Ricevitore: Sagrado (Gorizia) Coord.: Lat = 45° 52' 38" N, Lon = 13° 29' 07" E Antenna: 4 Ele. Yagi (F0= 55 MHz, G = 6.5 dBd, HPBW (-3dB)= 65°) LNA: G = 16 dB, NF = 1 dB; Feedline: RG213, 15m long Receive Up-Converter: G = 20 dB, NF = 1.5 dB; Step Attenuator 0.1- 40 dB IF Receiver: Yaesu FRG9600 (Audio and AGC output) A/D Board: Flytec FPC010 (8 bit) Computer: PC Pentium 133 MHz – Win98 Software: Automatic Meteor Counting System by IV3NDC Caratteristiche delle stazioni trasmittente e ricevente

Schema dell’impianto ricevente ANT. 4 el. Yagi Reduction & Analisys Acquisition ANT. Preamp. f = 55.05 MHz A / D BOARD ATT AUDIO AGC RX CONVERTER VHF RECEIVER IF = 149.05 MHz LO 94 MHz Data & Plots Schema dell’impianto ricevente

Immagini dell’impianto ricevente

Software di acquisizione Rileva gli “echi” causati dall’ingresso di un meteoroide in atmosfera e li associa ad eventi, che vengono registrati su file di testo (.hr, .raw). Il sampling combinato dei segnali AGC (Open Loop) e Audio permette di determinare se un’aumento di potenza ricevuta è dovuto a segnale utile (eco meteorico) o a rumore. L’analisi del segnale audio permette anche, entro certi limiti, un filtering nei conteggi (echi dovuti ad altri trasmettitori, sufficientemente lontani in frequenza, non vengono conteggiati). Software di acquisizione

Software di acquisizione 10 Hz Sampling AUDIO AGC (Open Loop) Autocorrelation Algorithm PWR YES PWR>PwrThr ? K > KThr ? PwrThr= NoiseFloor + ΔPwr NO NO YES Il sw esegue un campionamento del segnale AGC (ad anello aperto) ogni 0.1s. Normalmente (in assenza di segnale) il livello di tensione dell'AGC è posizionato su NoiseFloor DPwr rappresenta l'incremento di livello AGC oltre il quale si considera presente un "segnale" (utile o rumore) PwrThr=NoiseFloor + DPwr se questa soglia viene superata si considera presente un "segnale" (utile o rumore) Se PwrThr è superata, allora si va a fare un'analisi anche sull'audio, altrimenti no (per risparmiare operazioni di calcolo); in tal caso dopo altri 0.1s si ripete il sampling sull'AGC e così via. Nel caso che PwrThr sia superata, da una serie di campioni audio si ricava il coefficiente di autocorrelazione K; questi assume un valore elevato se lo spettro del segnale è "concentrato" in una certa finestra. Spettro concentrato significa, nel nostro caso, presenza di un tono di portante video (purchè sia dentro una certa finestra spettrale, per dare una certa tolleranza). Quindi, siamo in presenza di un eco meteorico. Se invece K assume un valore "basso" siamo in presenza di uno spettro "distribuito" su una banda più larga: caso tipico del Noise: non siamo in presenza di eco meteorico bensì di rumore. Quindi se il K calcolato sulla base di una serie di campioni audio è maggiore di un KThr prefissato, siamo in presenza di un eco meteorico e si procede al conteggio; altrimenti siamo in presenza di noise e il conteggio non viene effettuato. Bassi valori di DPwr e/o KThr aumentano la sensibilità del sistema, ma anche la possibilità di errori. Può andare bene per il monitoraggio di meteore sporadiche o al limite sciami minori. Alti valori di DPwr e/o KThr desensibilizzano il sistema ricevente, ma riducono la possibilità di errori. Configurazione buona per periodi di elevata attività meteorica o sciami maggiori. No Meteor Detection Meteor Detection To counter Software di acquisizione No Signal / No Meteor Detection

Esempio di file generato (.hr) Quiet Signal -125 dB Trigger Size 2 dB Audio Threshold 55 Max Ping Duration 8 * 0.1 sec Transmitter ID DR1 Frequency MHz 55.052 RX Antenna 4elYagi Antenna Beamwidth 65Degs Beam Azimuth 355Degs Beam Elevation 5Degs Minimum RX NF 2dB Attenuation 12dB <- MID TIME UT -> <------ COUNT -------> DA MO YR HR MN SC FALSES PINGS METEOR ======== ======== ====== ====== ====== 19 4 7 11 7 59 2329 125 139 19 4 7 11 27 59 1806 116 127 19 4 7 11 47 59 1926 111 126 19 4 7 12 7 59 1408 171 181 19 4 7 12 27 59 1085 150 161 19 4 7 12 47 59 803 108 113 19 4 7 13 7 59 823 102 108 19 4 7 13 27 59 595 150 159 19 4 7 13 47 59 1038 120 127 19 4 7 14 7 59 598 131 137 19 4 7 14 27 59 418 122 128 19 4 7 14 47 59 501 124 135 19 4 7 15 7 59 360 112 118 19 4 7 15 27 59 646 97 107 19 4 7 15 47 59 602 100 109 19 4 7 16 7 59 620 95 106 19 4 7 16 27 59 737 62 72 19 4 7 16 47 59 637 47 54 (riporta i conteggi del numero di echi ad intervalli regolari di 20 minuti) Esempio di file generato (.hr)

Esempio di file generato (.raw) tot 05 1 5 10 25long dd mm yy hh mm ss dur met met met met met met met 19 4 7 11 27 59 1941 392 307 45 34 5 1 0 19 4 7 12 27 59 1540 455 390 39 21 5 0 0 19 4 7 13 27 59 1220 394 330 42 21 1 0 0 19 4 7 14 27 59 1256 400 328 49 22 1 0 0 19 4 7 15 27 59 1080 334 278 31 25 0 0 0 19 4 7 16 27 59 958 232 186 18 26 2 0 0 19 4 7 17 27 59 762 177 143 16 16 2 0 0 19 4 7 18 27 59 526 142 119 11 11 1 0 0 19 4 7 19 27 59 627 135 110 18 6 0 1 0 19 4 7 20 27 59 674 279 257 8 13 1 0 0 19 4 7 21 27 59 565 221 190 19 12 0 0 0 19 4 7 22 27 59 629 240 202 26 12 0 0 0 19 4 7 23 27 59 1109 302 250 27 23 2 0 0 20 4 7 0 27 59 953 344 302 26 15 1 0 0 20 4 7 1 27 59 678 270 236 23 11 0 0 0 20 4 7 2 27 59 1056 390 344 27 18 1 0 0 20 4 7 3 27 59 1126 404 352 27 25 0 0 0 20 4 7 4 27 59 1498 436 375 30 29 1 1 0 20 4 7 5 27 59 1163 392 329 39 23 1 0 0 20 4 7 6 27 59 1285 435 382 25 27 1 0 0 20 4 7 7 27 59 1858 497 433 33 26 3 1 1 20 4 7 8 27 59 1836 538 456 50 29 2 1 0 20 4 7 9 27 59 1694 481 414 40 25 0 2 0 20 4 7 10 27 59 2151 495 425 47 18 2 1 2 (Raggruppa gli echi in classi di durate, su base oraria) Esempio di file generato (.raw)

Analisi dei dati Set di file di output (relativi all’arco temporale di osservazione) Elaborazione con foglio di calcolo (Excel) Activity plots Analisi dei dati

Dati mensili

Analisi……… Dati mensili 3D

Calcolo del profilo radio Sottrazione Del Background (Meteore Sporadiche) Correzione per altezza del Radiante Calcolo del profilo radio

Profilo finale

Il massimo principale è corrispondente ad una longitudine solare di 32 Il massimo principale è corrispondente ad una longitudine solare di 32.20° ± 0.05° ovvero alle ore 9 UT ± 1 del 22 aprile 2009 I valori sono compatibili ed in buon accordo con le osservazioni visuali riportate dall’IMO La posizione del massimo è rimasta pressoché costante negli ultimi anni (dati storici) Considerazioni

Questo lavoro è il risultato di una prima collaborazione all’interno dello IARA. Si vuole creare una sinergia costante per lo studio dell’attività meteorica, inizialmente per alcuni sciami meteorici. Aumentare il numero di osservatori e di analisti. Creare una rete nazionale. Incentivare lo studio dell’attività meteorica e allo scambio di informazioni. Sviluppi futuri