AstroCuenca

Home Aula Abierta EXPERIMENTANDO CON LAS ONDAS DE RADIO

EXPERIMENTANDO CON LAS ONDAS DE RADIO

RADIOASTRONOMÍA III - Un radiotelescopio casero -

Por lo que llevamos visto hasta el momento, la RadioAstronomía parece quedar lejos del alcance del Astrónomo Amateur.   Pero no es así.   Antes de seguir profundizando en los grandes radiotelescopios, vamos a plantear opciones más sencillas para hacer RadioAstronomía.  Se propone en la segunda parte de este artículo un experimento sencillo con Júpiter como protagonista.

Estamos tratando con ondas de radio y esto es algo a lo que estamos tan acostumbrados con la tecnología al uso que ya ni se le presta atención alguna.   Simplemente se usa.

Las bandas de uso comercial y la potencia con que se emite han hecho que incluso las antenas pasen desapercibidas por ser pequeñas y estar escondidas en el interior de los mismos receptores, pero basta echar la vista un poco atrás y aún recordaremos las antenas en los coches, los aparatos de radio y sus telescópicas, o las antenas de televisión en los tejados ...   El funcionamiento de una antena es sencillo: una corriente eléctrica variable aplicada a una antena pone en movimiento los electrones en el interior de la misma, las aceleraciones/decelaraciones de estos crean un campo electromagnético que se propaga radialmente al exterior.   La antena emite.   Al revés también ocurre lo mismo ..., esto es, una onda electromagnética que incide sobre una antena induce en ésta corrientes variables que pueden ser detectadas.



Una antena dipolo al recibir una onda de radioOndas en una antena diplomo en la frecuencia de resonancia para λ/2

Una antena de estas características se llama 'antena dipolo'.  La longitud total de la antena está relacionada con la frecuencia de la onda de manera simple, por ejemplo a 1/2 de la longitud de onda.  Cada brazo de la antena, en el ejemplo de la figura, será por tanto de 1/4 de onda.  Si queremos sintonizar señales a 20 Mhz (λ=15 metros), por ejemplo, pondremos un hilo de cobre (o similar) de 7.5 metros cortado a partes iguales y conectado a un receptor como se ve en las figuras.  Éste es el esquema planteado en el departamento de Astrofísica de la Universidad Complutense de Madrid para un sencillo radiotelescopio.   Véase:

En la fotografía se aprecian dos antenas, es decir, hay dos dipolos (L=7.5 metros) cuyas señales se mezclan y se suman, cuando están en fase, para hacerlas más fuertes.  (La referencia a la cúpula es solo para indicar la posición de las antenas, casi invisibles desde el suelo a cualquier observador curioso.  Por eso, además, en la foto están remarcadas las líneas de las antenas).  Los dos dipolos están elevados del suelo unos 3 metros, (también 1/2 L ≈ 1/4 λ), para recoger la señal antes de que ésta sea absorbida por el suelo.  El diagrama polar de un sólo dipolo sería un toroide con eje en el diplomo, de manera que se tendría máxima ganancia en cualquier dirección perpendicular al mismo.  Pero al conectar ambas antenas el diagrama polar cambia.  Si la configuración de las dos antenas está en fase se tiene un lóbulo principal que estará centrado en el cenit y que abarca unos 30º sobre el cielo.   Si la configuración de la antena es en antifase, entonces se tienen dos lóbulos centrados a 45º del cenit.  (Ahora tal vez se comprenda mejor el 'radiotelescopio' de Jansky visto en fase de montaje en una fotografía del primer artículo de esta serie).

Una configuración de este tipo no tiene direccionalidad, como puede comprenderse, ya que su posición es fija y sólo le queda esperar que la radio-fuente alcance estos lóbulos en su movimiento diario por el cielo.  Pero sirve, claro.  Ejemplos:

© UCM - Astrofísica

La señal recibida por la antena es muy débil, por tanto es necesario amplificarla y filtrarla.  Hay receptores en el mercado específicamente diseñados para trabajar en este rango de frecuencias (20 Mhz), frecuencia a la que se puede observar Júpiter, tormentas solares y el centro galáctico.  El receptor funciona mediante el tratamiento de la señal a través de varias etapas: filtro y preamplificador, oscilador local y mezclador, convertidor de frecuencia (filtro pasabaja) y amplificadores de audio.  Y ya está.  Se tiene una señal de frecuencia audible a través de los altavoces y que también puede llevarse a un ordenador para analizarla.   Aquí tenemos tarea ya para los valientes !!


... algo más sencillo

Vamos ahora con algo más asequible y con un montaje más barato y rápido.

Júpiter emite ondas de radio en varias frecuencias.  No está clara su procedencia, pero parece que tienen que ver con su campo magnético y también con su luna Io.   Una de estas emisiones se produce en la banda de 18 a 22 Mhz, con un máximo en torno a los 21 Mhz.  Estas emisiones no son continuas, tienen tres chorros más o menos equidistantes que giran con el planeta cada diez horas y, además, unas veces están activos y otras no.  Con media hora de escucha hay una probabilidad de un 20% de poderlas captar.   Suenan como olas de mar en una playa que llegan con una frecuencia de 3 por segundo más o menos.  Su intensidad crece hasta un máximo y dura unos pocos minutos antes de decaer.   Claro, es preciso que Júpiter esté en el cielo, aunque haya nubes, y preferible de noche para evitar la contaminación de la radiación emitida por el Sol también en esta banda.

Qué se necesita ??   Lo primero un receptor, claro.  Es fácil tener, o encontrar, un receptor de onda corta (SW).  Una vez disponible éste, sintonizarlo en los valores indicados, en torno a los 20-21 Mhz.   Mover ligeramente el dial dentro de esa zona para encontrar un punto en el que no haya mucho ruido de fondo.  Y ya está.   A esperar ...

La antena típica de estos receptores en omnidireccional.  Esto significa que captará señales procedentes de todas las direcciones, lo cual ayuda poco a aislar e indentificar la señal de Júpiter.   Podemos mejorar el proyecto construyendo una sencilla antena direccional:

1- Con poco más de metro y medio de hilo de cobre rígido, hacer un montaje como el de la figura, (un círculo de unos 20-25 cm de radio, sin terminar de cerrarlo), y conectarlo a un cable coaxial, (como el de las antenas de televisión).

2- Conectar el coaxial a la antena del receptor de radio.

3- Situar la antena construida sobre una superficie de madera forrada con papel de aluminio.

4- Colocar la antena sobre esta superficie y sujetarla a la misma, pero separada unos 30 cm por unos pequeños palos de madera como se indica en la figura.

5- Conectar la malla del coaxial al aluminio de la plataforma.

6- Y ya está.  Encender el receptor y dirigir la antena hacia la dirección de Júpiter.   Suerte !!



© Juan Ángel Vaquerizo, Ricardo Moreno


Próximamente, diagramas de antena y directividad.

 

MUSEO de las CIENCIAS de CASTILLA-LA MANCHA