Las comunicaciones por ráfagas de meteoros ( MBC ), también conocidas como comunicaciones por dispersión de meteoros , [1] son un modo de propagación de radio que aprovecha las estelas ionizadas de los meteoros durante su entrada en la atmósfera para establecer breves rutas de comunicación entre estaciones de radio que se encuentren a una distancia de hasta 2250 kilómetros (1400 millas). Puede haber dispersión hacia adelante o hacia atrás de las ondas de radio.
A medida que la Tierra se mueve a lo largo de su trayectoria orbital, millones de partículas conocidas como meteoroides ingresan a la atmósfera terrestre todos los días, una pequeña fracción de las cuales tiene propiedades útiles para la comunicación punto a punto. [2] Cuando estos meteoroides comienzan a quemarse, crean un rastro brillante de partículas ionizadas (llamado meteoro ) en la capa E de la atmósfera que puede persistir hasta varios segundos. Los rastros de ionización pueden ser muy densos y, por lo tanto, se utilizan para reflejar ondas de radio . Las frecuencias que pueden reflejarse por cualquier rastro de iones en particular están determinadas por la intensidad de la ionización creada por el meteoro, a menudo una función del tamaño inicial de la partícula, y generalmente están entre 30 MHz y 50 MHz. [3]
La distancia a la que se pueden establecer comunicaciones está determinada por la altitud a la que se crea la ionización, la ubicación sobre la superficie de la Tierra donde cae el meteoroide, el ángulo de entrada a la atmósfera y las ubicaciones relativas de las estaciones que intentan establecer comunicaciones. Debido a que estas estelas de ionización solo existen durante fracciones de segundo o incluso unos pocos segundos, crean solo breves ventanas de oportunidad para las comunicaciones. [ cita requerida ]
La primera observación directa de la interacción entre meteoros y propagación de radio fue reportada en 1929 por Hantaro Nagaoka de Japón. En 1931, Greenleaf Pickard notó que ocurrían ráfagas de propagación a larga distancia en momentos de grandes lluvias de meteoros. Al mismo tiempo, el investigador de Bell Labs AM Skellett estaba estudiando formas de mejorar la propagación de radio nocturna y sugirió que las rarezas que muchos investigadores estaban viendo se debían a los meteoros. El año siguiente, Schafer y Goodall notaron que la atmósfera se alteró durante la lluvia de meteoros Leónidas de ese año , lo que llevó a Skellett a postular que el mecanismo era la reflexión o dispersión de electrones en las estelas de meteoros. En 1944, mientras investigaba un sistema de radar que se "apuntaba hacia arriba" para detectar los misiles V-2 que caían sobre Londres, James Stanley Hey confirmó que las estelas de meteoros reflejaban de hecho señales de radio.
En 1946, la Comisión Federal de Comunicaciones de Estados Unidos (FCC) descubrió una correlación directa entre las mejoras en las señales de radio VHF y los meteoritos individuales. Los estudios realizados a principios de la década de 1950 por la Oficina Nacional de Normas y el Instituto de Investigación de Stanford tuvieron un éxito limitado en la utilización de este medio. [ cita requerida ]
El primer intento serio de utilizar esta técnica lo llevó a cabo la Junta de Investigación de Defensa de Canadá a principios de los años 50. [ cita requerida ] Su proyecto, "JANET" (llamado así por Janus , que miraba a ambos lados), enviaba ráfagas de datos pregrabados en cinta magnética desde su estación de investigación de radar en Prince Albert, Saskatchewan , hasta Toronto , una distancia que superaba los 2000 km. Se monitorizaba una señal "portadora" de 90 MHz para detectar aumentos repentinos en la intensidad de la señal, que indicaban un meteorito, lo que desencadenaba una ráfaga de datos. El sistema se utilizó de forma operativa a partir de 1952 y proporcionó comunicaciones útiles hasta que el proyecto de radar se cerró alrededor de 1960. [ cita requerida ]
Uno de los primeros despliegues importantes fue "COMET" ( COmmunication by MEteor Trails ), utilizado para comunicaciones de largo alcance con el Cuartel General Supremo de las Potencias Aliadas en Europa de la OTAN . COMET comenzó a funcionar en 1965, con estaciones ubicadas en los Países Bajos, Francia, Italia, Alemania Occidental, el Reino Unido y Noruega. [ cita requerida ] COMET mantuvo un rendimiento promedio entre 115 y 310 bits por segundo, dependiendo de la época del año. [ cita requerida ]
Las comunicaciones por ráfagas de meteoritos perdieron interés con el aumento del uso de sistemas de comunicaciones por satélite a partir de finales de los años 1960. A finales de los años 1970 se hizo evidente que los satélites no eran tan útiles universalmente como se pensaba originalmente, especialmente en latitudes altas o donde la seguridad de la señal era un problema. Por estas razones, la Fuerza Aérea de los EE. UU. instaló el sistema MBC del Comando Aéreo de Alaska en los años 1970, aunque no se sabe públicamente si este sistema todavía está operativo. [ cita requerida ]
Un estudio más reciente es el Sistema avanzado de comunicaciones por ráfagas de meteoritos (AMBCS), un banco de pruebas creado por SAIC con financiación de DARPA . Utilizando antenas orientables por fase dirigidas a la zona adecuada del cielo para cualquier hora del día, en la dirección en la que la Tierra se mueve "hacia adelante", AMBCS pudo mejorar enormemente las velocidades de datos, hasta un promedio de 4 kilobits por segundo (kbit/s). Si bien los satélites pueden tener un rendimiento nominal unas 14 veces mayor, [ cita requerida ] su funcionamiento es mucho más costoso.
En teoría, es posible obtener ganancias adicionales en el rendimiento mediante el uso de la dirección en tiempo real. El concepto básico es utilizar señales retrodispersadas para determinar la ubicación exacta de la estela de iones y dirigir la antena hacia ese punto o, en algunos casos, hacia varias estelas simultáneamente. Esto mejora la ganancia, lo que permite velocidades de datos mucho mejores. Hasta la fecha, [ ¿cuándo? ] este enfoque no se ha probado experimentalmente, hasta donde se sabe. [ cita requerida ]
El Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA) utilizó ampliamente la dispersión de meteoritos en su sistema SNOTEL durante más de 40 años, pero suspendió este uso en 2023. [ cita requerida ] Más de 900 estaciones de medición del contenido de agua de la nieve en el oeste de los Estados Unidos estaban equipadas con transmisores de radio que dependían de las comunicaciones por dispersión de meteoritos para enviar mediciones a un centro de datos . [4] [5]
La mayor parte de las comunicaciones por dispersión de meteoros se llevan a cabo entre estaciones de radio que siguen un cronograma preciso de períodos de transmisión y recepción. Debido a que no se puede predecir la presencia de un rastro de meteorito en un lugar adecuado entre dos estaciones, las estaciones que intentan comunicarse por dispersión de meteoritos deben transmitir la misma información repetidamente hasta que se reciba un acuse de recibo de la otra estación. Se emplean protocolos establecidos para regular el progreso del flujo de información entre estaciones. Si bien un solo meteoro puede crear un rastro de iones que respalde varios pasos del protocolo de comunicación, a menudo un intercambio completo de información requiere varios meteoros y un largo período de tiempo para completarse.
Cualquier forma de modo de comunicación puede ser utilizada para las comunicaciones por dispersión de meteoros. La transmisión de audio de banda lateral única ha sido popular entre los operadores de radioaficionados en América del Norte que intentan establecer contacto con otras estaciones durante las lluvias de meteoros sin planificar un cronograma de antemano con la otra estación. El uso del código Morse ha sido más popular en Europa, donde los operadores de radioaficionados usaron grabadoras de cinta modificadas , y más tarde programas de computadora , para enviar mensajes a velocidades de transmisión de hasta 800 palabras por minuto. Las estaciones que reciben estas ráfagas de información graban la señal y la reproducen a una velocidad más lenta para copiar el contenido de la transmisión. Desde 2000, varios modos digitales implementados por programas de computadora han reemplazado a las comunicaciones de voz y código Morse en popularidad. El modo más popular para operaciones de radioaficionados es MSK144, que se implementa en el software WSJT-X .