“宇之表無極,宙之端無窮。”對于浩瀚宇宙的追求古已有之。2020年12月17日,我國“嫦娥五號”探測器在完成月球自動采樣后,帶著珍貴的月壤返回地球,記錄下中國首次月背采樣征途。
一直以來,人類探月的腳步始終沒有停歇,無線電波看不見摸不到,但這個神奇的存在卻正在使世界變小、距離拉近、萬物聯通。新時代無線電的應用探索也在更快更深的征途上日漸接近未來。本篇將隨大家深度探秘兼具科學研究和科學普及功能的業余無線電科普研學基地。
基地俯瞰
業余無線電通信伴隨著無線電的發明而誕生,在推動無線電技術科學研究和工程實現方面發揮著重要作用。它用最貼近生活、最有趣的方式,將通信技術帶入到人們的日常生活中。為讓更多人感受到無線電科學的樂趣、感知到科學的魅力,使象牙塔上的科研成果也在社會上生根發芽,國家無線電監測中心北京東方波泰無線電頻譜技術研究所(以下簡稱研究所)建設完成了基于月面反射通信、業余無線電短波通信和業余無線電衛星通信等三套系統的業余無線電科普研學基地。
探秘三大系統 硬核啟用“全國首套”
月面反射通信天線系統
月面反射通信系統(EME)月球是地球的一顆天然衛星,它與地球不離不棄。那么,我們有沒有可能通過月球這顆衛星來通信呢?答案是可以的,EME就已經實現。其基本原理是把月球作為無源反射面,在發射站將發射天線指向月球并發射無線電信號,在接收站接收被月球反射回地面的無線電信號,從而建立通信鏈路進行超遠距離(700000公里以上)通信。
基地的EME通信系統使用的高指向性四陣元八木天線,提高了天線的方向性和增益;采用先進的自動伺服跟蹤技術,對月球指向的精度和自動化程度大大增強;超低噪聲系數的放大器保證了對微弱信號的接收。自2020年11月12日試運行以來,該系統已經通過月球與20多個國家的業余無線電愛好者成功進行了70多次EME通聯。
業余無線電短波通信天線系統
業余無線電短波通信系統業余電臺誕生起就充滿了從未停歇的探索,短波的發現就有著業余無線電愛好者功績,對現代通信的輝煌而言意義非凡。遠距離短波通信發射的電波要經電離層的反射才能到達接收設備,通信距離較遠,是遠程通信的主要手段。
該系統采用了國內第一套伺服控制四節可升降三角形鋼制天線塔,起升總高度19米,回落高度7米,可通過調節不同天線高度實現多種發射仰角,以滿足不同距離的通信需求,并能有效避免山區風大雷多等不利因素;天線采用了多波段高增益連續可調式八木天線,結構合理調諧方便,可以實現全波段較高增益,結合當地較低的電磁噪聲環境,可開展遠距離短波通信實驗。
業余衛星通信天線系統
業余衛星通信系統業余衛星通信是愛好者利用在太空中運行的人造地球衛星上的業余無線電載荷進行業余無線電通信,這是除了短波通信、EME等方式以外的另外一種可以使無線電信號達到超視距范圍的現代化通信方式。
該系統采用比較先進的可切換極化方向的圓極化多單元八木天線陣列;多振子單元可以提高天線系統的增益和方向性,擴大通信距離;衛星自跟蹤系統可以保證實現不間斷業余衛星通信。
借助于通信技術和計算機技術的快速發展,以上三套系統均具備遠程遙控功能,不在現場也可實現與世界各地的通聯。
“如何對微弱無線電信號進行監測,是無線電管理工作者始終面臨的最主要的挑戰之一,該基地的建成將為應對這些挑戰提供開展研究的技術手段。”國家無線電監測中心黨委書記、副主任李景春在基地建設期間多次親臨現場檢查指導,他進一步表示,“該平臺的搭建也是為國家培養肯鉆研、能動手的無線電和電子技術人才,推動無線電技術在科學、經濟、教育和社會服務等領域的應用探索。”
助力科技強國 奮力打造“科普之翼”
據介紹,業余無線電通信主要包括業余衛星通信、月面反射通信、流星余跡通信、散射通信和以短波為主的海島通信、競賽通信、野外通信和遠征通信等。
剛剛投入試運行的業余無線電科普研學基地,今后將在無線電通信技術、天文知識等多領域科學普及中發揮更大作用,通過科普帶動大家科研探索興趣,努力讓公眾理解科學、熱愛科學、探究科學,培養科研人才,助力科技強國建設。
依托國家中心 匠心鑄造“雙料基地”
12月16日,研學基地三個項目全部建成試運行。得益于太行山區優質的電磁環境優勢,除了能夠使用這些系統進行業余無線電通信的實驗和科普,基地借力國家無線電監測中心在短波監測和衛星監測技術方面的實力,依托無線電管理國家隊技術優勢,還可以在這里利用這些設施開展科學研究。
“基地的三大系統將在陣列天線技術、微弱信號接收技術、大地對天線輻射方向的影響、非靜止衛星跟蹤技術和遠程遙控技術等方面取得成果,助力我國無線電監測技術的進步和突破。”中國無線電協會業余無線電分會副會長兼秘書長尹虎介紹說。
無線電的神秘莫測是科研與科普工作之間的一道天然屏障,該基地為業余無線電愛好者打造了一把打開探秘之門的金鑰匙,同時也為無線電管理機構的技術人員開展科學研究打開了方便之門。
本著打造“科普+科研”雙料基地的籌建初衷,基地將適時對外開放,吸引全國的青少年科技愛好者和業余無線電發燒友。通過該研學基地,業余無線電愛好者們可以了解業余無線電活動,與月面反射通信、衛星通信、短波通信相關的天文知識,了解電波傳播、通信理論,還可以深入其中實際操練,親身感受“獵狐”樂趣,也能通過摩爾斯電碼全球會友……