Curs de initiere in activitati si tehnologii spatiale - Marisel 2015

Biroul European de Resurse pentru Educaţie Spaţială – România (ESERO România) a organizat în perioada 31 august - 3 septembrie 2015, pentru al doilea an la rand, cursul de iniţiere în activităţi şi tehnologii spaţiale dedicat profesorilor de matematică şi de fizică din învăţământul gimnazial sau liceal din România.

Cursul s-a va desfăşurat la Mărişel, în judeţul Cluj şi a avut ca scop folosirea spaţiului cosmic ca un context atractiv pentru predarea materiilor STEM (Ştiinţă, Tehnologie, Inginerie, Matematică).

Cursul a abordat subiecte diverse, de la prezentarea ESERO România, birou coordonat de Agenția Spațială Română (ROSA) în cooperare cu Agenția Spațială Europeană (ESA) şi a resurselor educative ale ESA, până la noţiuni de bază de astronomie, sateliţii artificiali ai Pământului, noţiuni de bază ale telecomunicaţiilor spaţiale, CanSat etc. Nivelul inalt al prelegerilor, demonstratiilor si experimentelor efectuate in cadrul cursului au fost asigurate de specialisti ai Agentiei Spatiale Romane si de cercetatori stiintifici ai firmei clujene BITNET CCSS. Voi reveni cu amanunte si cu o galerie foto.

Reteaua INFREP si prognoza seismica

Intr-o postare mai veche pe acest blog "PROGNOZA SEISMICA ESTE O HIMERA?", am descris o parte din eforturile comunitatii stiintifice internationale indreptate spre gasirea unor indicii care sa permita emiterea unor prognoze, cu grad inalt de credibilitate, referitoare la declansarea cutremurelor majore.
Una din directiile de cercetare in care si eu sunt direct implicat, consta in studiul modificarilor care apar in straturile joase ale ionosferei in asa zisa zona pregatitoare a cutremurului, cu cateva zeci de ore inainte de declansarea unui cutremur major (M>6). Reteaua de receptoare VLF/LF ale proiectului INFREP (International Network for Frontier Research on Earthquake Precursors) acopera pricipalele zone cu seismicitate ridicata ale Europei.
In perioada 2013-2014, am facut o analiza amanuntita a modului in care a fost proiectata reteaua INFREP si a performantelor tehnice ale receptoarelor radio VLF si LF utilizate in statiile de monitorizare. Deasemenea am facut o analiza (partiala) a datelor culese de aceste receptoare in ultimii ani. O parte din rezultatele si concluziile acestor analize le-am sintetizat in articolul  Aspects regarding the use of the INFREP network for identifying possible seismic precursors.  Acest articol a fost publicat in revista Physics and Chemistry of the Earth, care este  una din cele mai importante (la nivel mondial) reviste stiintifice din  domeniu.  Articolul poate fi descarcat gratuit (pana la data de 21 ianuarie 2015)  in format PDF de pe saitul editurii ELSEVIER, la adresa http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1474706515000698?np=y

Reproduc mai jos abstractul acestui articol:

In the last decades, one of the main research directions in identifying seismic precursors involved monitoring VLF (Very Low Frequency) and LF (Low Frequency) radio waves and analysing their propagation characteristics. Essentially this method consists of monitoring different available VLF and LF transmitters from long distance reception points. The received signal has two major components: the ground wave and the sky wave, where the sky wave propagates by reflection on the lower layers of the ionosphere. It is assumed that before and during major earthquakes, unusual changes may occur in the lower layers of the ionosphere, such as the modification of the charged particles number density and the altitude of the reflection zone. Therefore, these unusual changes in the ionosphere may generate unusual variations in the received signal level.

The International Network for Frontier Research on Earthquake Precursors (INFREP) was developed starting with 2009 and consists of several dedicated VLF and LF radio receivers used for monitoring various radio transmitters located throughout Europe. The receivers’ locations were chosen so that the propagation path from these VLF/LF stations would pass over high seismicity regions while others were chosen to obtain different control paths.

The monitoring receivers are capable of continuously measuring the received signal amplitude from the VLF/LF stations of interest. The recorded data is then stored and sent to an INFREP database, which is available on the Internet for scientific researchers. By processing and analysing VLF and LF data samples, collected at different reception points and at different periods of the year, one may be able to identify some distinct patterns in the envelope of the received signal level over time. Significant deviations from these patterns may have local causes such as the electromagnetic pollution at the monitoring point, regional causes like existing electrical storms over the propagation path or even global causes generated by high-intensity solar flares. As a consequence, classifying these perturbations and minimizing them (when possible) would represent an important step towards identifying significant pattern deviations caused by seismic activities.

Taken into consideration some of the issues mentioned above, this paper intends to present some aspects meant to improve the overall performance of the existing INFREP network. The signal-to-noise ratio improvement of the monitoring receiver may be achieved by relocating the antenna (or even the entire monitoring system if possible) in areas with less electromagnetic pollution within the VLF and LF bands. Other solution may involve replacing the existing electric “whip” antennas with magnetic loop antennas.

Regarding the measuring method, long-term averaging of the received signal to reduce the electromagnetic noise should be carefully applied. If the averaging time is too long, there is a risk that, during a seismic event, the details of the received signal envelope would be lost. Moreover, this may reduce the possibility of making correlations between the monitored stations and INFREP receivers in case of sudden ERP (Effective Radiated Power) variations of the VLF/LF stations. For the same reason, the time synchronization of the recorded data using (for instance) GPS technology is highly recommended.

Other aspects related to the overall performance improvement of the INFREP network consist of monitoring other VLF/LF stations such as the Krasnodar station (south of Russia), part of the ALPHA/RSDN-20 VLF navigation system, or the 77.5 kHz DCF77 time signal transmitter (near Frankfurt am Main, Germany). Moreover, the installation of a new reception point in Romania (near Cluj-Napoca) for monitoring the Vrancea area (within the Carpathians Mountains) and the Adriatic region will provide complementary scientific data within the network.  (ELSEVIER)

 

Scoala de vara “GENERATIA URMATOARE - editia 2015

In perioada 6-11 iulie 2015 s-a desfasurat in localitatea Marisel din judetul Cluj editia 2015 a Scolii de vara  “GENERATIA URMATOARE”, pentru elevi de gimnaziu si de liceu.
Tematica cursului: Initiere in activitati si tehnologii spatiale. 
Actiunea a fost sprijinita de Agentia Spatiala Romana prin Biroul din Romania al ESERO  (  Education Resource Office) si de cercetatorii stiintifici ai firmei BITNET CCSS din Cluj-Napoca.
Sponsorul principal al acestei actiuni educative a fost firma clujeana de produse medicale Ronda Medical  , reprezentant al concernului internațional DePuy Synthes, parte a grupului Johnson & Johnson, dar și al altor companii de renume din domeniul medical. D-lui dr. Cristian Bucur, patron al firmei Ronda Medical, ii multumesc si pe aceasta cale, in mod deosebit.
Locul de desfasurare:  Observatorul Astronomic al firmei BITNET si pensiunea turistica POPASUL  IANCULUI din localitatea MARISEL (Romania).
Coordonatele geografice: 46.67°N, 23.11°E; altitudinea 1200m. Localitatea Marisel se afla la 50km de orasul Cluj-Napoca.
ACTIVITATI:
1) Initiere in astronomie:
a) Prelegeri cu prezentari in Power Point:

• Corpuri ceresti si obiecte ceresti; 
• Soarele si Sistemul Solar  

b) Lucrari practice:

• Observarea prin telescop a petelor solare, a Lunii si a planetelor Venus, Marte, Jupiter si Saturn.
• Observarea unor galaxii si nebuloase.
• Confectionarea unui ceas solar, determinarea directiei meridianului local si a momentului in care Soarele se afla in dreptul acestui meridian.

2) Initiere in Radioastronomie, Radio Science si tehnici moderne de comunicatii radio.
a) Prelegeri cu prezentari in Power Point:

• Sateliti artificiali ai Pamantului. 
• Semnalele radio emise de sateliti. 
• Satelitii GPS. 
• Semnale radio emise de alte corpuri sau obiecte ceresti.

b) Lucrari practice:

• “Scanarea cerului” cu un prototip de radiotelescop, construit cu scop didactic.
• Desenarea unei harti radio a cerului in care apar cativa sateliti artificiali si Soarele.
• Receptia unor imagini ale Pamantului transmise “live” de sateliti de orbita joasa. 
• Transmiterea unui semnal audio-video la mare distanta, pe cale radio, utilizand un model didactic de radioreleu in 2,4 GHz, cu antena directiva de receptie.
• Utilizarea echipamentelor de emisie-receptie pe frecvente libere.
• Utilizarea unor echipamente GPS si ridicarea unei harti cu ajutorul acestora.

3) Activitati sportive si recreative: 

• Drumetii in imprejurimi, partide de volei, fotbal, tenis de masa, seara de dans, “karaoke”si foc de tabara.

La editia  din acest an au participat 27 de elevi insotiti de trei cadre didactice. Doi dintre elevii participanti au venit de foarte departe, din Ho Chi Minh City (Saigon, Vietnam).
Asa cum a facut si la editiile precedente, presa a acordat importanta cuvenita acestei actiuni educative.
Articolul aparut pe DIGI24 referitor la editia 2015  Scolii de vara il gasiti urmarind linkul de mai jos. Daca dati apoi click pe poza, puteti urmari si inregistrarea video.
http://www.digi24.ro/Stiri/Regional/Digi24+Cluj-Napoca/Stiri/Tabara+la+observatorul+astronomic+din+Marisel

Galeria foto de mai jos prezinta cateva instantanee din timpul Scolii.

Din istoria astronomiei moderne

Se stie ca performantele observationale si stiintifice care pot sa fie atinse in cadrul unui observator astronomic sunt conditionate de trei factori importanti:

• locatia observatorului
• performantele tehnice ale echipamentelor din dotare
• experienta stiintifica a echipei de cercetare si nivelul de pregatire al membrilor echipei

Nu ma voi referi acum la primul si cel de-al treilea factor, iar despre cel de-al doilea voi scrie doar cateva randuri, lasandu-va apoi sa cititi, din cartea inginerului roman Mihai Konteschweller, cateva referiri la primele aplicatii ale electronicii in astronomie, asa cum se cunosteau in anii de dinaintea celui de-al Doilea Razboi Mondial.
Inginerul Mihai Konteschweller a fost printre cei care au pus bazele sistemelor mecanice radioghidate, facand chiar demonstratii publice, in cadrul expoziţiei targ a industriei romanesti tinută în Parcul Carol I in toamna anului 1935. Vizitatorii au putut vedea pe lacul parcului un vaporas condus de pe mal prin intermediul undelor radio. Vaporasul putea primi 6 comenzi : inainte, inapoi, la dreapta, la stanga, sirena si oprire. 
Fratele lui Mihai Konteschweller, Titus Konteschweller (care era medic la Paris), a devenit renumit prin radioreceptoarele cu superreactie pe care le fabrica si le comercializa in vestul Europei in anii '20. La proiectarea acelor modele de receptoare contribuise si Mihai Konteschweller.
In urma cu aproape treizeci de ani am cumparat, dintr-o piata de vechituri din Cluj, cartea "TELEVIZIUNE", scrisa de Mihai Konteschweller si publicata in anul 1938. Este o carte deosebita, cu coperti aluminizate, care prezinta bazele televiziunii in conceptia anilor 1937-1938 si un scurt istoric al descoperirilor si inventiilor care au marcat dezvoltarea televiziunii. Pe ultimele pagini ale cartii apar reclame pentru heptoda EF 8, fabricata de Philips si denumita pe atunci, "silentoda" si pentru firma Saroidar S.A.R., reprezentant general in Romania acelor vremuri al firmei Marconi's Wireless Telegraph Co. Ltd.
Dar ce legatura are televiziunea cu astronomia? Astronomia observationala se bazeaza, in mare parte, pe captarea de imagini si prelucrarea lor ulterioara. Un salt important in istoria astronomiei a fost facut in secolul XIX, cand imaginile cerului instelat au putut fi imortalizate pe placi fotografice. Un al doilea salt important s-a facut in prima parte a secolului XX, cand echipamentele optoelectronice (celule fotoelectrice, tuburi fotomultiplicatoare) si amplificatoarele electronice de zgomot mic au permis detectarea si masurarea semnalelor optice venite din universul indepartat. Un al treilea salt a constat in utilizarea, spre sfarsitul secolului XX, a camerelor CCD (charge-coupled device) de mare rezolutie.
Dar iata cum era vazuta in anul 1937 legatura dintre electronica si astronomie, prin ochii unui renumit inginer electronist. Veti gasi mai jos, cateva pagini scanate din cartea "TELEVIZIUNE", publicata in 1938.
In masura in care timpul imi va permite, voi reveni la aspecte interesante prezentate in aceasta minunata carte.

              Dati click pe imagini pentru a le mari. 

 

Diagrama Smith (partea a II-a)

In cele ce urmeaza voi continua prezentarea diagramei Smith si va voi propune cateva probleme ale caror solutii pot fi gasite foarte simplu si rapid, utilizand aceasta diagrama.
Asa cum am mai spus, orice impedanta complexa poate fi reprezentata printr-un punct, aflat intr-un semiplan infinit, determinat de abscisa (0, R) si ordonata (0, X).
In cazul unei linii de transmisie, se pote efectua o operatie de normalizare, adica de impartire a valorii impedantei cu valoarea impedantei caracteristice a liniei de transmisie. Aplicand apoi o transformare conforma, orice valoare a impedantei normalizate poate fi reprezentata pe o diagrama cu suprafata finita, numita diagrama Smith (Smith chart). Pe diagrama Smith putem identifica opt zone distincte, asa cum am prezentat in figura de mai jos.

Observam ca toate impedantele normalizate ale caror reprezentare pe diagrama se gaseste deasupra diametrului orizontal, au caracter inductiv. Toate impedantele normalizate ale caror reprezentare pe diagrama se gaseste dedesuptul diametrului orizontal, au caracter capacitiv.
In partea dreapta a graficului am prezentat intervalul de valori ale lui x si r, pentru fiecare zona a diagramei.

Probleme propuse:
Problema 1:

Se consideră o linie de transmisie cu lungimea electrică l=0.1λ şi impedanţa caracteristică Z₀ = 50Ω. Linia este terminată cu o impedanţă de sarcină Z_S = (25  + j20) Ω

Determinaţi:

Valoarea normalizata a sarcinii ; admitanţa nenormalizata a sarcinii; raportul de unda staţionară în tensiune  - VSWR ; coeficientul de reflexie pe sarcina ; impedanţa de intrare; admitanţa de intrare;      

Problema 2:

Se consideră o linie de transmisie cu lungimea electrică l=0.2λ şi impedanţa caracteristică Z₀ = 50Ω. Linia este terminată cu o impedanţă de sarcină Z_S = (25  + j25) Ω

Determinaţi:

Valoarea normalizata a sarcinii ; admitanţa nenormalizata a sarcinii; raportul de unda staţionară în tensiune  - VSWR ; coeficientul de reflexie pe sarcina ; impedanţa de intrare; admitanţa de intrare;   

Problema 3:

Se consideră o linie de transmisie cu lungimea electrică l=0.15λ şi impedanţa caracteristică Z₀= 50Ω. Linia este terminată cu o impedanţă de sarcină Z_S= (20  + j25) Ω

Determinaţi:

Valoarea normalizata a sarcinii ; admitanţa nenormalizata a sarcinii; raportul de unda staţionară în tensiune  - VSWR ; coeficientul de reflexie pe sarcina ; impedanţa de intrare; admitanţa de intrare;

Rezolvarile problemelor de mai sus, utilizand diagrama Smith, le voi prezenta intr-una din postarile care vor urma.

La Marisel, langa Observator, am construit o borna geodezica

O mare parte dintre noi cred ca astronomia se rezuma la contemplarea stelelor, a galaxiilor, a nebuloaselor sau a altor obiecte ceresti, prin intermediul unor aparate optice. Aceasta "vizualizare nocturna a cerului", prin intermediul telescoapelor, a reprezentat doar inceputurile astronomiei moderne. Descoperirea legilor de baza ale mecanicii ceresti (cele trei legi enuntate de Johannes Kepler si legea atractiei universale enuntata de Isaac Newton) au reprezentat momente de importanta majora ale cunoasterii stiintifice. Astronomia a devenit o stiinta exacta, un domeniu interdisciplinar in care matematica, fizica si tehnologia se intrepatrund si se completeaza in mod armonios.
Observatorul Astronomic BITNET, construit in comuna Marisel din judetul Cluj, are ca scop principal cercetarea stiintifica si tehnologica. Din acest motiv, acuratetea si repetabilitatea determinarilor facute aici au o importanta deosebita. Si, pentru ca in astromomie stabilirea cu exactitate a pozitiei punctului de observare este esentiala, am decis sa construim in incinta Observatorului o borna geodezica care sa ne ajute sa determinam, rapid si cu o mare precizie, pozitia oricarui echipament stiintific utilizat in cercetarile noastre.
Prima etapa a acestei actiuni a constat in alegerea unui amplasament cat mai adecvat si realizarea efectiva a constructiei. A doua etapa a constat in determinarea cu o cat mai mare exactitate a pozitionarii spatiale a acestei borne (coordonate carteziene X,Y,Z sau coordonate geografice: latitudine. longitudine si altitudine).
Am ales sa construim borna geodezica la aproximativ aceeasi latitudine cu centrul cupolei observatorului, intr-un punct situat la est in raport cu acest centru.  
Pentru ca borna sa nu se degradeze datorita conditiilor meteo aspre caracteristice unei zone montane si pentru ca aspectul final al constructiei sa fie conforma cu importanta sa stiintifica, pentru realizarea ei am hotarat sa incastrez un monolit de andezit intr-o fundatie de beton, aceasta ajungand pana la o adancime mai mare decat adancimea de inghet.
A fost destul de dificil sa gasesc un monolit din piatra dura (granit sau andezit) care sa fie taiat la dimensiuni optime. Dupa cateva zile de cautari pe internet si zeci de convorbiti telefonice avute cu posibili furnizori, D-ul Ioan Sot, director al firmei Andezitul S.A. din Poiana Ilvei, judetul Bistrita-Nasaud, mi-a sarit in ajutor. Dupa doua zile de la convorbirea avuta cu d-ul Sot, blocul de andezit de care aveam nevoie a sosit la Cluj. Acest monolit era debitat si slefuit la dimensiunile pe care i le indicasem anterior. Mai apoi, impreuna cu colegul meu Paul Vladut Dascal, am trecut la "munca de jos". Am sapat groapa pentru fundatie si am turnat betonul in care am incastrat borna geodezica. Dupa zece zile de la turnare, o echipa de geodezi experimentati, dotati cu aparate de masura de ultima generatie, au determinat coordonatele bornei atat in sistemul de referinta STEREO 1970, cat si in sistemele de referinta WGS84 si ETRS89.
Schita constructiva a bornei si fotografii realizate in timpul acestei actiuni sunt prezenate in galeria foto de mai jos.

 

Dumitru-Dorin Prunariu, Doctor Honoris Causa al Universitatii Babes-Bolyai din Cluj

Azi, 26 noiembrie 2014, in Aula Magna a Universitatatii Babes-Bolyai din Cluj, i-a fost decernat titlul de Doctor Honoris Causa primului (si pana acum, singurului) astronaut roman. Prof.Dr.ing.Dumitru-Dorin Prunariu a facut parte din misiunea Soiuz 40 din cadrul programului spațial „Intercosmos” și a petrecut în spațiu 7 zile, 20 de ore și 42 de minute. Lansarea in spatiu a avut loc in data de 14 mai 1981 de pe cosmodromul Baikonur din fosta U.R.S.S. Ajuns pe orbita circumterestra, nava cosmică Soiuz-40 s-a cuplat la complexul orbital Saliut 6 – Soiuz T-4. In timpul celor 6 zile petrecute pe statia orbitala Saliut 6, cosmonautul roman a participat la efectuarea a 22 de experimente stiintifice, multe dintre ele fiind concepute de cercetatori din Romania si realizate cu echipamente romanesti. 

L-am cunoscut pe Dr. Prunariu in urma cu mai bine de 20 de ani, la inceputurile Agentiei Spatiale Romane. Am vazut atunci in fata mea un om sociabil si comunicativ, lipsit de orice urma de ingamfare. Strangerea lui de mana, barbateasca, transmitea sinceritate si fermitate.
Anii au trecut... activitatea lui in cadrul diverselor organisme si organizatii internationale din care a facut sau face parte, a sprijinit continuu recunoasterea (la nivel mondial) a Agentiei Spatiale Romane ca factor important in cercetarea spatiului cosmic si dezvoltare a tehnologiilor aferente. Chiar daca s-a aflat mereu intr-un anturaj select si a avut parte de cele mai inalte onoruri, modul in care Dr. Prunariu iti strange mana nu s-a schimbat. O strangere de mana ferma, barbateasca, sincera. Nu s-a inregimentat politic, cu toate ca a fost solicitat de multe ori ca prin notorietatea sa sa sprijine  formatiuni politice sau candidati la presedentie. Nici nu este de mirare ca a refuzat, intrigile politice se desfasoara la o altitudine mult prea joasa (de cele mai multe ori, chiar in subteran) si sa nu uitam, Dr. Prunariu a fost, cel putin in cele 8 zile petrecute in spatiu, la propriu, deasupra tuturor. Asa a si ramas, chiar daca acum aceasta pozitie nu este determinata de parametrii unei orbite circumterestre. De aceea, sa-l felicitam inca o data pentru titlul onorific care i-a fost astazi acordat.
Mai jos, am adaugat o scurta galerie foto din timpul ceremoniei de decernare a titlului de Doctor Honoris Causa al UBB Cluj.

 

 

In vizita la Observatorul Astronomic din Paris

In ultimele zile ale lunii mai 2014 au avut loc o serie de manifestari stiintifice in cadrul Zilelor Academice Clujene. Conferinta Challenges in Astronomy, Astrophysics and Space Science, organizata de filiala din Cluj a Academiei Romane a reunit un numar mare de astronomi consacrati. In acele zile l-am cunoscut pe dr. Mirel Birlan, cercetator stiintific la Institutul de Mecanica Cereasca si Calcul de Efemeride din Paris. In urma discutiilor pe care le-am avut, am retinut o serie de idei si sfaturi privind cresterea nivelului de performanta a echipamentelor stiintifice pe care le-am instalat la Observatorul Marisel. Si, spre marea mea satisfactie, am avut onoarea sa ma invite sa fac o vizita la Observatorul Astronomic din Paris.
Imediat ce am incheiat cursurile de initiere a profesorilor de  liceu in activitati si tehnologii spatiale, curs pe care l-am organizat in mare parte si l-am condus in perioada 4-7 septembrie 2014 la Marisel, am pornit cu masina spre Vest. Dupa 2000 de km parcursi pe autostrazile Europei, am ajuns cu bine in "orasul luminilor". Este greu sa exprimi in cuvinte ce inseamna Parisul in istoria civilizatiei moderne si contemporane. Stiinta, arta si tehnologia se impletesc in mod armonios, la fiecare pas pe care-l faci pe strazile metropolei.
Din pacate nu am putut ramane in Paris decat trei zile, timp insuficient pentru a vizita toate obiectivele turistice si culturale importante din capitala Frantei. Dar, obiectivul principal al vizitei mele la Paris l-am atins: am petrecut cateva ore placute  in compania d-lui dr. Mirel Birlan, care mi-a fost si ghid in vizita pe care am facut-o la Observatorul Astronomic din Paris. Observatorul este in renovare si nu este deschis publicului. Aceasta restrictie pentru mine a fost un avantaj pentru ca am facut un tur extins, in zone care nu sunt deschise circuitului turistic, ghidat de  Mirel Birlan si Daniel Hestroffer (directorul Institutului de Mecanica Cereasca si Calcul de Efemeride).
Intr-o prima analiza, ceea ce m-a impresionat deosebit a fost importanta pe care au acordat-o astronomiei, de-a lungul timpului, regii, imparatii sau presedintii Frantei. Cladirea principala a Observatorului din Paris este un palat in adevaratul sens al cuvantului, construit intre anii 1667 si 1671 la comanda si pe cheltuiala regelui Ludovic al XIV-lea. In acest palat au fost concepute, dezvoltate si puse in practica unele din cele mai importante idei si experimente stiintifice din secolele XVII-XX. Dar, despre istoria Obsrvatorului din Paris si despre personalitatile stiintifice care au activat in cadrul lui, voi reveni.
Multumesc inca o data, si pe aceasta cale, d-lui Mirel Birlan pentru disponibilitatea pe care mi-a aratat-o in cadrul acestei vizite.
Redau mai jos cateva fotografii pe care le-am facut cu aceasta ocazie.

Curs de initiere in activitati si tehnologii spatiale - MARISEL 2014

In zilele de 4, 5, 6 si 7 septembrie 2014, in cadrul feeric al localitatii Marisel din Muntii Apuseni, s-a tinut, pentru prima data in Romania, un curs de initiere in activitati si tehnologii spatiale, destinat profesorilor de matematica si fizica din invatamantul preuniversitar.
Cursul a fost organizat de Biroul ESERO-Romania (Oficiul European de Resurse Educationale pentru Spatiu - biroul din Romania) si a fost patronat de Agentia Spatiala Romana (ROSA) si Agentia Spatiala Europeana (ESA).
Cursul a avut ca scop folosirea spatiului cosmic ca un context atractiv pentru predarea materiilor STEM (Stiinta, Tehnologie, Inginerie, Matematica). Cursul a a avut atat caracter teoretic cat si practic.
Activitatile "in sala" au constat in prelegeri sustinute de experti in stiinbte si tehnologii spatiale. Prelegerile i-au initiat pe cursanti in notiunile fundamentale ale astronomiei, in notiuni de baza ale telecomunicatiilor spatiale si in utilizarea pe scara larga a satelitilor artificiali ai Pamantului.
Activitatile practice au fost "hands on" adica profesorii participanti la curs au avut la dispozitie o serie de echipamente, aparate sau dispozitive simple cu ajutorul carora sa-si poata indruma elevii spre stiinte si tehnologii spatiale. Astfel, cu ajutorul telescoapelor pe care le-au avut la dispozitie au urmarit corpuri sau obiecte ceresti aflate in Sistemul Solar sau la departari de zeci de mii de ani lumina. Utilizand un radiotelescop didactic au putut realiza o harta radio elementara a cerului vizibil. Au invatat practic cum se poate determina directia meridianului local, momentul amiezii si cum se construieste un ceas solar.
In sectiunea dedicata tehnologiilor spatiale au fost realizate transmisii audio -video la mare distanta, utilizand la receptie antene cu reflector parabolic. O alta activitate foarte interesanta a avut ca scop receptia directa a unor imagini ale Europei transmise in timp real de constelatia de sateliti meteorologici de joasa altitudine ai NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration - SUA). In domeniul tehnologiilor GNSS (Global Navigation Satellite System) cursantii au invatat sa utilizeze receptoarele GPS pentru determinarea orei exacte si a coordonatelor exacte ale unei locatii. 
Suportul stiintific, aparatele si echipamentele utilizate in cadrul cursului au fost asigurate de firma clujeana BITNET CCSS si de Observatorul Astronomic al acestei firme, aflat in localitate (Marisel- jud. Cluj). Specialistii direct implicati in sustinerea prelegerilor si indrumarea activitatilor practice au fost: dr.ing.Vlad Turcu, cercetator stiintific la Observatorul Astronomic al Academiei Romane, fiz.drd.ing. Paul Dolea si drd. ing. Paul Vladut Dscal, cercetatori stiintifici la BITNET, Centrul de Cercetari pentru Senzori si Sisteme.
Din partea Biroului ESERO Romania a fost prezent d-ul Virgiliu Pop, director al biroului. 
Importanta acestui curs a fost subliniata de insusi presedintele Agentiei Spatiale Romane, d-ul fiz.dr. Marius Ioan Piso, care ne-a facut onoarea de a fi prezent la Marisel in ziua de deschidere a lucrarilor.
Cei 28 de profesori cursanti au venit din toate zonele tarii, Banat, Oltenia, Dobrogea, Muntenia, Moldova si bineinteles, din Transilvania. Evenimentul a fost mediatizat in presa scrisa si audio-vizual. In prima zi a cursului, joi, 4 septembrie 2014, Televiziunea Romana a realizat emisiunea "Transilvania la zi" transmisa in direct de la Marisel. O mare parte a emisiunii a fost dedicata acestui curs de iniitiere in stiinte si tehnologii spatiale.Emisiunea poate fi vizualizata off-line pe programul TVR Plus, la adresa  http://www.tvrplus.ro/editie-transilvania-la-zi-256876
Cateva instantanee surprinse in timpul cursului le puteti vedea mai jos.

 

DIGI 24 in vizita la Marisel

Reporteri ai postului de televiziune DIGI 24 au aflat ca la Baza de Cercetare Stiintifica si Tehnologica a firmei BITNET a fost instalat unul din cele mai performante telescoape aflate pe teritoriul Romaniei: MEADE LX 850 dotat cu o oglinda primara cu diametrul de 305 mm si o montura ecuatoriala "germana". Sistemele optice, mecanice si electronice de ultima generatie asigura acestui model o versatilitate deosebita. Dar, pentru a se putea atinge performante "de catalog", trebuie sa fie asigurate conditii deosebite:

• locatia trebuie sa fie judicios aleasa, in asa fel incat poluarea luminoasa, praful si vibratiile mecanice sa fie minime
• echipamentul sa fie protejat de vant si intemperii de o cupola suficient de mare 
• fundatia telescopului sa fie masiva (1500-2000kg) si sa fie complet separata de restul cladirii, astfel incat sa nu preia eventualele vibratii produse de vant sau de persoanele care se deplaseaza in interiorul cladirii observatorului

Pentru a face adaptarile si modificarile necesare si pentru instalarea efectiva a sistemelor mecanice si optice s-a lucrat pe parcursul lunii iulie a anului 2014. Echipa "operativa" a fost formata din cercetatorii Paul Dolea si Vlad Dascal (BITNET CCSS). Acestora li s-au alaturat in momentele dificile din timpul "punerii pe pozitie" a telescopului, cercetatorii Vlad Turcu si Dan Moldovan, de la Observatorul Astronomic al Academiei Romane.
Echipa de reporteri ai postului de televiziune DIGI 24, care are acoperire nationala pe cablu si in aproape toate tarile din Europa prin serviciul DigiTv transmis prin satelitul Intelsat 10-02, a difuzat doua reportaje realizate la Observatorul Astronomic Marisel. Puteti vedea aceste reportaje accesand linkurile de mai jos:
http://www1.digi24.ro/Stiri/Regional/Digi24+Cluj-Napoca/Stiri/Observator+astronomic+la+sat
si
http://www.digi24.ro/Stiri/Digi24/Actualitate/Stiinta+si+Mediu/Observator+astronomic+sat+Marisel+Cluj+realizat+de+trei+romani

Am instalat noul telescop MEADE LX 850

O  parte a fundatiei de beton

In luna iulie a anului 2014, impreuna cu colegul meu Vlad Dascal si cu colaboratorii si prietenii nostri Vlad Turcu si Dan Moldovan de la Observatorul Astronomic din Cluj (al Academiei Romane) am instalat in cupola Observatorului Astronomic al firmei Bitnet un telescop cu performante optice si mecanice deosebite.

Instalarea si reglarea monturii

Telescopul nou instalat a fost fabricat in Statele Unite d firma MEADE. Telescopul MEADE LX 850 este un telescop de uz profesional dotat cu o oglinda cu diametrul de 30,5 cm. Performantele sistemelor sale optice, finetea si robustetea mecanismelor de orientare precum si sistemele de control computerizate de ultima generatie cu care este dotat asigura utilizarea lui cu succes in proiecte de cercetare stiitifica avansata. Poate fi utilizat  pentru astrometrie, astrofotografie sau vizualizare directa, atat pentru corpuri ceresti aflate in apropierea Pamantului (sateliti artificiali sau naturali, asteroizi si  planete din Sistemul solar) cat si pentru corpuri sau obiecte ceresti aflate la mare departare de Pamant: stele, formatiuni stelare, nebuloase sau alte galaxii.
Este dotat cu un sistem computerizat de orientare care contine o librarie cu 144000 de obiecte ceresti, astfel incat, daca reglajele initiale ale telescopului au fost facute in mod corespunzator, printr-o simpla alegere din baza de date a unui obiect ceresc, telescopul se va orienta spre acel obiect, asigurand conditii optime de vizualizare. In plus, printr-un sistem electro-optic avansat de “autocalare pe stea” obiectul urmarit va ramane in
centrul campului vizual al telescopului, compensandu-se astfel rotatia Pamantului si permitand expuneri fotografice sau observatii de lunga durata. Precizia acestui sistem de control  este de ordinul unei secunde de arc, adica mai buna de a 3600-a parte dintr-un grad.
Rezolutia ungiulara (ungiul dintre doua obiecte ceresti care pot sa se vada distinct) a sistemului optic este de 0.38 secunde de arc, depasind de fapt limita practica impusa de perturbatiile din atmosfera terestra.
Masa totala a sistemelor optice si mecanice cu care este dotat depaseste 150 kg. Din acest motiv fundatia telescopului (separata complet de fundatia si cladirea observatorului) a trebuit modificata in asa fel incat sa permita intarirea pilonetului cu 4 contravantuiri. Masa fundatiei astfel modificate depaseste 2000 kg.
Prin performantele mecanice si optice ale acestui telescop si prin locul de amplasare (Marisel, 1230 m altitudine si poluare luminoasa aproape de zero), speram ca observatorul astronomic al firmei BITNET sa se dovedeasca a fi cel mai performant punct de observare al cerului de pe teritoriul Romaniei.

Training GRATUIT pentru profesorii de matematica si fizica din toata tara, la Marisel

Au trecut patru ani de cand Scoala de vara "Generatia urmatoare" si-a deschis portile in localitatea Marisel din judetul Cluj.
Editiile precedente au pus in evidenta interesul aratat domeniilor STEM (science, technology, engineering and mathematics) de elevii de gimnaziu si liceu. Prelegerilor sustinute de experti in domeniu au avut ca scop dobandirea de catre elevii participanti a unor notiuni de baza din astronomie, astrofizica si  tehnologii spatiale. Experimentele si lucrarile practice efectuate sub atenta supraveghere a profesorilor indrumatori au asigurat dobandirea unor deprinderi practice: cum sa reglezi si sa utilizezi un telescop, cum poti determina coordonatele geografice si ora exacta cu ajutorul echipamentelor GPS, cum sa realizezi un ceas solar, cum sa transmiti imagini si sunet la mare distanta prin intermediul undelor radio sau cum sa utilizezi un radiotelescop didactic.
Dupa fiecare editie elevii participanti au plecat spre casa cu un bogat bagaj de cunostinte nou dobandite si cu amintiri foarte placute.
Si iata ca actiunea pe care am initiat-o in urma cu patru ani a avut ecou, atat in tara cat si in strainatate. Echipamentele radio utilizate si experimentele pe care elevii le-au facut in domenii ale tehnologiilor spatiale le-am prezentat in cadrul conferintei EGU (European Geoscience Union) General Assembly desfasurata in primavara acestui an in Austria, la Centrul International de Conferinte din Viena. Deasemenea, in cadrul conferintei Romanian Space Week 2014 desfasurata la Bucuresti, am prezentat aspecte din editiile precedente ale Scolii de vara, punand accent tot pe initierea in domeniul stiintelor si tehnologiilor spatiale. La aceste lucrari au participat si persoane din conducerea unor departamente ale Agentiei Spatiale Europene (ESA). Acestia, placut impresionati de modul in care am proiectat aparatura didactica si de experimentele de impact major pe care le-au facut elevii cu aceste echipamente, mi-au propus sa ma implic direct in organizarea si desfasurarea unui curs de trei zile pentru initierea profesorilor, in domenii ale stiintelor si tehnologiilor spatiale. Bineinteles ca am acceptat cu placere si am propus ca acel curs sa aiba loc la Marisel, in locatia Scolii de vara "Generatia urmatoare". Propunerea mea a fost acceptata. Astfel, in perioada 4-7 septembrie 2014, profesori de matematica si fizica din toata tara sunt asteptati la Marisel, la prima editie a cursurilor ESERO-Romania, facute sub egida Agentiei Spatiale Romane (ROSA) si a Agentiei Spatiale Europene (ESA).
Prin fonduri alocate de catre ROSA si ESA (pentru aceasta prima editie) sunt asigurate cazarea, masa si trainingul profesorilor participanti, astfel incat acestia trebuie sa-si acopere doar cheltuielile de deplasare de la domiciliu la Marisel si inapoi. Numarul de locuri este limitat la 20, de aceea va recomand sa va prezentati cat mai curand intentia si disponibilitatea de participare completand formularele cerute de organizatori.
Detalii referitoare la acest curs si informatii legate de modul in care puteti participa la prima editie Marisel 2014 puteti gasi pe saitul biroului ESERO-Romania, accesand link-ul urmator: http://www.esero.ro/?p=67

Va asteptam cu drag!

Cui ii este frica de diagrama Smith? (The Smith chart) -Partea intai

Echipamentele, aparatura de masura si elementele circuitelor de foarte inalta frecventa sunt destul de diferite de cele utilizate in domeniul frecventelor radio de pana la 250-300MHz. In consecinta,  modul de abordare a unor tematici legate de frecventele foarte inalte trebuie sa fie diferit.
In ultimii ani in care m-am reintors, partial, la catedra, am observat ca multi studenti se apropie cu teama de zona frecventelor foarte inalte sau pe scurt, domeniul microundelor. Si una din "pietrele de incercare" ale oricarui inginer ce se pregateste pentru a lucra in comunicatii radio este asa numita "Diagrama Smith" (Smith chart). In cele ce urmeaza voi incerca sa prezint pe scurt, ceea ce cred ca este esential in intelegerea modului in care se poate utiliza aceasta diagrama.

La tabla, aratandu-le studentilor cum se utilizeaza diagrama Smith

Semiplanul impedantelor complexe poate fi privit ca o multime infinita de drepte si semidrepte ortogonale, impartita in doua submultimi:

• submultimea dreptelor paralele cu axa 0X
• submultimea semidreptelor paralele cu axa 0R

O dreapta paralela cu axa  0X reprezinta multimea impedantelor Z pentru care partea rezistiva are aceasi valoare R, oricare ar fi valoarea partii reactive X. Ca urmare, putem spune ca multimea dreptelor paralele cu axa 0X  formeaza o familie de impedante Z pentru care R este constant.

O semidreapta paralela cu axa  0R reprezinta multimea impedantelor Z pentru care partea reactiva are aceasi valoare X, oricare ar fi valoarea partii active R. Ca urmare, putem spune ca multimea semidreptelor paralele cu axa 0R  formeaza o familie de impedante Z pentru care X este constant.

In figura 1 ese reprezentata o parte din semiplanul complex si cateva elemente din cele doua submultimi de drepte R=constant (dreptele colorate in albastru)  si X=constant (dreptele colorate in rosu). Impedantele Z₁...Z₈ sunt reprezentate sub forma vectoriala (modul,directie si sens) dar la fel de bine pot fi reprezentate chiar si numai prin puncte in semiplanul complex, puncte aflate la extremitatatile vectorilor Z₁...Z₈. Coordonatele acestor puncte sunt egale cu valorile componentelor active, respectiv reactive, ale impedantelor Z₁...Z₈. Impedantele Z₁, Z₂, Z₃ si  Z₄ sunt diferite dar au valorile partilor reactive egale, adica X₁= X₂=X₃=X₄. Pe de alta parte, impedantele Z₅, Z₆,Z₇ si Z₈ sunt diferite dar au valorile partilor active egale, adica

R₁= R₂=R₃=R₄.

Fig.1. O parte din semiplanul impedantelor complexe in reprezentare carteziana

O transformare de coordonate care pastreaza neschimbate unghiurile formate la intersectia a doua sau mai multe drepte se numeste transformare conforma (conformal mapping).  Prin intermediul unor astfel de transformari conforme, structura de drepte ortogonale din semiplanul complex poate deveni o structura de cercuri. Celor doua submultimi de drepte paralele R=constant, respectiv X=constant ii corespund submultimile de cercuri R=constant si X=constant. Elementele acestor submultimi vor respecta urmatoarele doua reguli:

• Elementele aceleiasi submultimi (cercuri) nu se intersecteaza, dar  au toate un  acelasi punct comun. Punctul comun este punct  de tangenta.
• Oricare 2 elemente (cercuri) din submultimi diferite sunt ortogonale, adica tangentele la cercuri, in punctele de intersectie, sunt perpendiculare.

Observatii:

• Centrele cercurilor care corespund familiei R=constant se gasesc pe semiaxa 0R (orizontala). Aceste cercuri sunt tangente interior in punctul 0.
• Centrele cercurilor care corespund familiei X=constant se gasesc pe axa  –x0x (verticala). Pentru X mai mare decat 0, centrele cercurilor se gasesc pe semiaxa pozitiva a axei -x0x. Aceste cercuri sunt tangente interior in punctul 0. Pentru X mai mic decat 0, centrele cercurilor se gasesc pe semiaxa negativa a axei -x0x. Aceste cercuri sunt tangente interior tot in punctul 0. Cercurile ale caror centre se gasesc pe semiaxe diferite ale axei  -x0x sunt tangente exterior tot in punctul 0.

In analiza propagarii semnalelor de radiofrecventa de-a lungul unei linii de transmisie se utilizeaza notiunea de “impedanta normalizata”. O astfel de “impedanta normalizata” se obtine prin impartirea valorii complexe a  impedantei la valoarea Z₀ a impedantei caracteristice a liniei. Valoarea obtinuta prin normalizare este o marime complexa adimensionala:  z=(R+jX)/Z₀

Utilizand valori normalizate si facand o transformare conforma a coordonatelor R=constant si X=constant asa cum am aratat mai sus, orcare ar fi valoarea normalizata z a impedantei complexe Z, cu  z=r+jx, aceasta poate fi reprezentata printr-un punct  situat pe o diagrama care are suprafata finita. Diagrama Smith este o astfel de diagrama. 

Diagrama Smith completa

Diagrama Smith are o axa de simetrie orizontala. Toate punctele situate pe acesta axa corespund unor impedante ale caror valori sunt strict reale, adica sunt impedante ale caror componenta reactiva este nula. Cercurile ale caror centre sunt situate pe aceasta axa de simetrie corespund unor valori complexe ale impedantelor normalizate z ale caror parti reale sunt identice. Aceste cercuri se numesc cercuri de r=constant. Toate celelalte arce de cerc corespund unor impedante normalizate z  pentru care x=constant.

Punctele situate deasupra orizontalei (drepta de simetrie a diagramei) corespund unor valori z ale caror parte imaginara x este pozitiva. Spunem ca aceste impedante au un caracter inductiv.

Punctele situate dedesuptul dreptei de simetrie corespund unor valori z ale caror parte imaginara x este negativa. Spunem ca aceste impedante au un caracter capacitiv.

Pentru a reprezenta o impedanta  Z=R+jX  pe diagrama Smith, trebuie parcurse urmatoarele etape:

1. Se imparte valoarea complexa a lui Z la valoarea Z₀ a impedantei caracteristice obtinandu-se astfel valoarea normalizata  z = r+jx
2. Se identifica pe diagrama cercul r=constant si arcul de cerc x = constant.
3. La intersectia curbelor r = constant si x = constant se marcheaza pozitia puctului corespunzator impedantei normalizate z.

  Voi reveni cu multe alte aspecte legate de aceasta diagrama.