Das Projekt

Moonbounce - Der Kontext

oder: worum es eigentlich geht...

Bereits im Jahre 1940 wurde vorgeschlagen, den Mond als passiven Kommunikationssatelliten zu verwenden. Mit genügend Sendeleistung und rauscharmen Empfängern, so erwartete man, sollte es mit dem damaligen Stand der Technik möglich sein, wenigstens einen Sprachkanal von der Erde aus zu senden und am Mond reflektieren zu lassen.[1] Am 10. Januar 1946 führten die US Streitkräfte von New Jersey aus den ersten erfolgreichen Moonbounce durch.[2]

Als Moonbounce wird eine Erde-Mond-Erde-Übertragung von Funksignalen (EME) bezeichnet. Dabei wird, wie zu Beginn angedeutet, die Oberfläche des Mondes als passiver Reflektor eingesetzt. So wird eine Kommunikation zwischen Stationen ausserhalb der direkten Sichtverbindung (LOS, line-of-sight) ermöglicht, ohne dabei die wechselnden Bedingungen der ionosphärischen Ausbreitung berücksichtigen zu müssen. Praktisch angewandt wurde EME beispielsweise für eine Fernschreiber-Verbindung zwischen dem US Navy Hauptquartier in Washington DC, USA und dem Stützpunkt in Pearl Harbour, Hawaii.[3]

Die Anwendung dieser Technik findet sich heutzutage vor allem im Amateurfunk. Für eine bidirektionale Funkverbindung zwischen zwei Bodenstationen auf der Erde erlaubt EME zurzeit die grösstmögliche Distanz. Kommunikationswege von bis zu 804'500 Kilometern, eine Signallaufzeit von mehr als 2.5 Sekunden, eine Freiraumdämpfung von rund 250 dB (bei einer Wellenlänge von 2 Metern) und die extrem schlechten Reflexionseigenschaften des Mondes machen den Moonbounce zu einer der grössten Herausforderungen im Amateurfunk. Solche Übertragungen sind nur mit der geeigneten Technik möglich – bis vor ein paar Jahren nur mit grossen Anlagen und teurer Ausrüstung. [3][4]

Fortschritte in der digitalen Signalverarbeitung in jüngerer Vergangenheit ermöglichen den Betrieb von EME mit relativ kleinen und kostengünstigen Amateur-Funkanlagen. JT65 beispielsweise ist eine schmalbandige Betriebsart, welche speziell für den Amateurfunkbetrieb mit sehr schwachen Signalen, insbesondere EME, vorgesehen ist. Die benötigte Software um JT65 einzusetzen ist frei erhältlich (zum Beispiel WSJT).[5]

Die Hochschule für Technik und Architektur Freiburg (HTA-FR) verfügt über moderne und leistungsstarke Funkanlagen, welche teilweise für den Satellitenfunk ausgelegt sind. Die Anlage Nord wurde bis im Dezember 2011 zur Kommunikation mit SwissCube (und dessen Steuerung) verwendet. Sie ist für ein Moonbounce-Projekt sehr gut geeignet. Ausserdem kann mit geringen Umbauten die Leistung für EME wesentlich verbessert werden, etwa mit der Installation eines sehr rauscharmen Mastvorverstärkers für 144 MHz und einer Polarisationssteuerung.

Moonbounce - Das Prinzip

Umbau Anlage Nord

Um die Performance der bestehenden Amateurfunkanlage zu verbessern, besonders im 2m-Band (144 MHz) waren einige Anpassungen notwendig. So wurden beispielsweise ein Mastvorverstärker (für den Empfang bei 144 MHz), eine 1000 W Endstufe (zum Senden) sowie eine Polarisationssteuerung hinzugefügt.

Wegen Lieferproblemen hat sich der Umbau leider etwas verzögert. Er konnte jedoch am 24. Juni 2012 als "funktionell" beendet werden. Wie bei allen Projekten sind nach diesem ersten Umbau bestimmt noch Optimierungen möglich, dazu aber später vielleicht mehr. Hier schon mal einige Fotos vom aktuellen Umbau.

Die 144 MHz Kreuz-Yagi-Antenne, vor dem Umbau.

Während dem Umbau, 23.06.2012

Polarisationssteuerung (rechts) und Mastvorverstärker (links)

Die Antenne nach dem Umbau, links die 144 MHz Kreuz-Yagi, rechts 2 Kreuz-Yagi für 440 MHz

Erstes erfolgreiches EME-QSO

Am 4.7.2012 gelang es erstmals im Rahmen dieser Bachelorarbeit ein QSO mit einer entfernten Bodenstation via Mond zu etablieren. Die allgemeinen Bedingungen für EME waren zu diesem Zeitpunkt sehr schlecht, die Aktivität sehr gering. Dennoch gelang es, dank umschaltbarer Polarisation der grossen Gegenstation, eine Verbindung mit S52LM (Milos) aufzubauen.

Die folgende Karte zeigt alle Stationen, mit welchen bisher gearbeitet wurde.

Moonbounce auf einer größeren Karte anzeigen

Legende:

- Blau: Heimatstation

- Gelb: HB9EIF hat CQ empfangen

- Violett: CQ von HB9EIF empfangen

- Türkis: CQ beidseitig empfangen, kein QSO

- Grün: Erfolgreiches QSO

Der Mond am 4.7.2012, in der Nacht des ersten erfolgreichen EME-QSO.

Moonbounce - Weitere Informationen

Man könnte noch sooooooo viel erzählen!