Blogul Spacesignals prezinta o parte din preocuparile mele din urmatoarele domenii: Invatamant: ca initiator si fondator al Scolii de vara "Generatia Urmatoare" ce se desfasoara, anual, la Marisel; ca student, la Scoala Doctorala a Universitatii Tehnice din Cluj-Napoca. Cercetare: Obiecte spatiale din apropierea Pamantului (NEO); telecomunicatii asigurate de sateliti artificiali; activitatea solara si vremea spatiala; Unde electromagnetice de foarte joasa frecventa. Productie: Proiectare si executie de aparate si echipamente cu scop didactic sau pentru cercetare stiintifica; consultanta si prestari de servicii in telecomunicatii terestre sau satelitare. TOATE ARTICOLELE DE PE ACEST BLOG AU FOST SCRISE DE MINE. Aproape toate fotografiile de pe blog au fost facute de mine sau cu aparatul meu foto, acolo unde apar si eu in cadru. Am participat activ la proiectarea, instalarea echipamentelor si realizarea constructiilor aferente prezentate pe acest blog. Daca aveti sugestii sau alte idei pe care doriti sa mi le comunicati, nu ezitati sa-mi scrieti la adresa de mai jos:



Saturday, October 10, 2009

Undele electromagnetice de ultra joasa frecventa

TRANSMITEREA INFORMATIEI PRIN UNDE ELECTROMAGNETICE DE ULTRA JOASA FRECVENTAEseu pregatit pentru colocviul de admitere la doctorat, septembrie 2009
Candidat :fiz. PAUL DOLEA

1.DEFINITII SI TERMINOLOGIE:
Conform Administratiei Nationale de Telecomunicatii si Informare a Statelor Unite ale Americii , undele electromagnetice ale caror frecvente sunt mai mici decat 30 kHz sunt denumite unde electromagnetice de foarte joasa frecventa (very low frequency), iar cele ale caror frecventa este mai mica de 3kHz nici nu sunt atribuite vreunei activitati civile. [1]
Terminologia utilizata in lucrarile stiintifice ce se refera la undele electromagnetice de joasa frecventa (si pe care o voi folosi in cele ce urmeaza) le clasifica in modul urmator:
-unde electromagnetice de foarte joasa frecventa (very low frequency sau pe scurt, VLF) cu frevente cuprinse intre 3kHz si 30kHz
-unde electromagnetice de ultra joasa frecventa (ultra low frequency sau ULF) cu frecvente cuprinse intre 300Hz si 3kHz
-unde electromagnetice de super joasa frecventa (super low frequency sau SLF) cu frecvente cuprinse intre 30Hz si 300Hz
-unde electromagnetice de extrem de joasa frecventa (extremely low frequency sau ELF) ale caror frecvente au valori sub 30Hz.
Redau mai jos impartirea spectrului undelor radio in benzi de frecvente:

2.IMPORTANTA STUDIERII ACESTEI CATEGORII DE UNDE ELECTROMAGNETICE
Dupa cum se stie, materialele conductoare sunt opace pentru undele electromagnetice si din acest motiv, comunicarea intre doua puncte aflate in medii conductoare ( de exemplu apa sarata din mari sau oceane sau subsolul Pamantului) nu se poate realiza cu echipamentele uzuale si folosind metodele clasice de comunicare radio.
Acest fenomen de "ecranare" impiedica asigurarea unei comunicari radio clasice intre o baza terestra si submarinele aflate in submersie. In aceasta situatie, doar undele electromagnetice din gama SLF pot asigura legatura radio. [2]
In situatia unor accidente miniere, cand echipamentele de telecomunicatii prin cablu sunt distruse, apare necesitatea asigurarii unei cai de comunicatie "fara fir" intre minerii blocati in subteran si echipele de salvare aflate la suprafata sau tot in subteran.
1/5
Undele electromagnetice din gama ULF pot penetra prin sol la adancimi de ordinul zecilor sau chiar sutelor de metri asigurand o legatura radio de urgenta.
Aparitia unor unde electromagnetice de joasa frecventa (ULF sau ELF) poate anunta un cutremur iminent, cu cateva zeci de minute inaintea unor miscari telurice de suprafata. [3] , [4] si [5]
Orice explozie nucleara care ere loc in spatiul atmosferic sau extraatmosferic apropiat, este insotita de o puternica emisie de unde VLF,ULF,SLF si ELF. Supravegherea si analiza atenta a acestui domeniu spectral duce la punerea in evidenta si localizarea oricarui eveniment de acest fel.
Furtunile tropicale (care sunt caracterizate prin descarcari electrice intense si frecvente) genereaza unde electromagnetice cu spectru foarte larg, iar cele de foarte joasa frecventa se propaga prin ghidul de unda format intre suprafata Pamantului si ionosfera pe distante foarte mari, ajungand uneori chiar sa inconjoare Pamantul. Analizarea acestor unde este importanta in climtologie deoarece se poate obtine o imagine la nivel global a fenomenelor meteorologice locale. Frecventele descarcari electrice ce apar in situatia unor furtuni puternice, creaza unde electromagnetice din domeniul ULF si ELF care, in cavitatea rezonanta formata (la nivel global) intre Pamant si ionosfera pot produce o rezonanta electromagnetica ce poate fi pusa in evidenta in mod experimental. Acest fenomen este cunoscut in literatura sub denumirea de "Rezonanta Schumann" [6]
Deasemenea asa-zisele "fenomene meteorologice din spatiul extraatmosferic" cum sunt exploziile solare, ploile de meteoriti, fluxurile importante de particule elementare sau radiatiile generate de surse extraterestre sau chiar extragalactice, genereaza unde electromagnetice din domeniile ULF, SLF sau ELF. Acestea pot crea furtuni electromagnetice , perturbari ale comunicatiilor radio sau chiar scoaterea din functiune a unor sateliti artificiali ai Pamantului sau a unor echipamente de radiocomunicatii aflate pe sol.
Importana acordata de NASA acestor aspecte stiintifice, tehnice sau militare legate de generarea si propagarea undelor electromagnetice de foarte joasa frecventa este subliniata prin lansarea proiectului "INSPIRE" (Interactive NASA Space Physics Ionosphere Radio Experiments) [7]
3.STADIUL ACTUAL AL CERCETARILOR SI DEZVOLTARII TEHNOLOGICE LEGATE DE UNDELE ELECTROMAGNETICE DE JOASA FRECVENTA ( VLF, SLF, ULF si ELF)In cadrul fortelor armate ale S.U.A. a fost dezvoltat un sistem de transmitere a informatiei catre flota de submarine aflate in submersie (numit SEAFARER iar mai tarziu PROJECT ELF) ce opera pe o frecventa de 76Hz cu doua antene de emisie, una
2/5
situata la Clam Lake,Wisconsin iar cea de a doua antena, langa localitatea Republic din statul Michigan. Din septembrie 2004, aceste proiecte au fost abandonate.
Sistemul de transmitere a informatiei catre submarinele fortelor armate ale Rusiei (cunoscut sub denumirea ZEVS) opereaza pe o frecventa de 82Hz si are antena de emisie situata in peninsula Kola, langa localitatea Murmansk, din nordul indepartat al Rusiei.
Fortele navale ale Regatului Unit al Marii Britanii si a Irlandei de Nord (Royal Navy) au avut intentia de a realiza un emitator de unde ELF amplasat in padurea Glengarry din Scotia dar proiectul a fost abandonat.
Comunicarea radio in banda ELF intre baza si submarinul aflat in submersie este simplex adica informatia este transmisa de la baza catre submarin, deoarece energia necesara si dimensiunile antenelor de emisie fac imposibila amplasarea unor emitatori ELF pe actualele submarine. Pentru a asigura feedback-ul acestei legaturi (de la submarin la baza), in cadrul U.S.Navy se utilizeaza un sistem de comunicatii prin satelit (dupa ce submarinul a iesit din submersie): Submarine Satellite Information Exchange Sub-System cunoscut sub acronimul "SSIXS".
In ceea ce priveste comunicatiile de urgenta in situatia unor accidente miniere, prin amplasarea unor antene tip "bucla" care sunt de fapt bobine a caror suprafata acopera proiectia la sol a galeriilor dintr-o mina , s-a ajuns la asigurarea comunicatiei radio pana la adancimi de cateva sute de metri. [8]
A fost pusa in evidenta o legatura indubitabila intre aparitia unor unde ELF cu cateva zeci de minute inaintea unor cutrmure de pamant majore [9]. Astfel, atat cutremurul de la Loma Prieta din zona faliei San Andreas [10] cat si cutremurul recent din 6 aprilie 2009 din localitatea Aquila din Italia au fost asociate cu emisii evidente de unde electromagnetice ELF, precursoare producerii cutrmurelor [11]. Un grup interdisciplinar de specialisti in electronica si geofizica au proiectat un sistem de monitorizare a faliei San Andreas printr-o retea de senzori ce pot detecta si inregistra undele electromagnetice asociate miscarilor telurice frecvente in acea regiune.
Asa cum am amintit mai sus, proiectul "INSPIRE" desfasurat sub coordonarea NASA are ca scop acumularea cator mai multe informatii legate de fenomenele atmosferice naturale ce genereaza unde ULF,SLF si ELF si se afla in desfasurare.
Au fost puse in evidenta in mod experimental frecvente ale fenomenelor de rezonanta Schumann la valori de 7,83Hz ;14,3Hz ;20,8Hz,27,3Hz si 33,8Hz.
In cadrul programelor spatiale ale tarilor ce lanseza rachete purtatoare in spatiul extraatmosferic, exista o preocupare continua in punerea in evidenta a fenomenelor meteorologice spatiale (space weather)
3/5
4.OBIECTIVE PROPUSE:-punerea in evidenta pe cale experimentala a unor unde VLF,ULF,SLF sau ELF, generate in mod natural de fenomenele meteorologice:
-analiza posibilitatilor de comunicare sol-subsol prin utilizarea undelor electromagnetice ULF:
-realizarea unui model experimental de receptie si analiza a undelor electromagnetice ELF.
Cluj-Napoca, 20 sept.2009
fiz. PAUL DOLEA

Nota:Nu am trecut bibliografia, ca sa nu incarc prea mult aceasta pagina

No comments: