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  Le mie principali tappe nella ricezione dei  Satelliti  Meteorologici

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- Credo di non esagerare affatto se affermo di essere stato uno dei primissimi pionieri  (il primo in Italia) ad affrontare in solitudine la progettazione e la realizzazione di apparecchiature amatoriali per la ricezione dei segnali trasmessi dallo spazio e a rendere pubbliche le proprie esperienze.

 Quando nel lontano 1966 cominciai ad interessarmi ai primi satelliti Meteorologici lanciati dalla NASA, pochissimi sapevano della loro esistenza e ancor meno erano noti i loro sistemi di trasmissione e rilevamento delle immagini.

 Inutili furono le mie ripetute richieste di informazioni inviate alla NASA riguardanti sia le bande di frequenza utilizzate, sia lo standard di trasmissione adottato dai loro satelliti Meteo.

 Grandissima quindi fu la mia soddisfazione quando riuscii ugualmente, seppure con grande sforzo e pazienza, ad individuare le loro frequenze di emissione ed udire per la prima volta i loro debolissimi Bip, Bip, Bip.

La prima tappa era stata raggiunta, ma era soltanto la prima di una lunga e faticosa serie per riuscire a decifrare quegli strani Bip, Bip, Bip e ricavarne poi le immagini in essi contenute.

 Per di più, in quegli anni non esistevano i satelliti geostazionari come i Meteosat, giunti molto tempo dopo i quali per le loro caratteristiche orbitali sono ricevibili costantemente 24 ore su 24, a quei tempi gli unici satelliti meteorologici in orbita tracciavano orbite che andavano da un polo all’altro della terra (alcuni da Nord verso Sud ed altri da Sud verso Nord ad altezze intorno agli 800 - 1000 Km) ed erano perciò ricevibili soltanto per una diecina di minuti per due o tre volte al giorno e ad orari sempre diversi, ciò rendeva ancora più difficile la messa a punto sperimentale delle mie apparecchiature autoprogettate ed autocostruite solo su mie ipotesi e in totale mancanza di dati certi.

 Per non dovere restare poi ore ed ore in ricezione in attesa di un passaggio di un satellite sulla nostra area d'ascolto come facevo all'inizio, fu quindi necessario prima di tutto ricercare un metodo personale di calcolo (pur empirico) che mi permettesse almeno di prevedere in anticipo gli orari dei passaggi più favorevoli, inoltre si rese subito necessario anche la progettazione e la messa a punto di una speciale antenna a polarizzazione circolare in grado di muoversi sui due piani Azimut ed Elevazione (vedi foto) onde potere inseguire il satellite di turno con qualsiasi polarizzazione assumesse la sua antenna trasmittente nei confronti di quella ricevente e inoltre fosse in grado di rimanere puntata costantemente sul satellite per tutta la durata della sua traiettoria sulla nostra area di ascolto.

Si rese poi anche necessario migliorare la qualità del segnale ricevuto e quindi dovetti perfezionare ulteriormente il ricevitore composto da un vecchio RX militare dismesso (BC603) da me opportunamente modificato, e da un convertitore 137 > 27 MHz con relativo premplificatore a basso rumore anch'essi autoprogettati e autocostruiti.
Ma se fu grande lo sforzo per arrivare alla ricezione di un buon segnale, ancora più grande fu lo sforzo necessario per scoprire lo standard di trasmissione con il quale venivano riprese e poi trasmesse le immagini meteo di quell'epoca.

 Ad un primo studio del segnale ricevuto poi analizzato all’oscilloscopio risultava chiaramente che non vi era nessuna similitudine con i vari standard usati per le immagini televisive usati fino a quel momento e da un più attento esame esso risultava composto da una portante in banda 137 - 138 MHz a sua volta modulata in frequenza da una sottoportante a 2400 Hz la quale a sua volta era modulata in ampiezza dal segnale video della telecamera di ripresa.

 In concreto, ciascuna immagine risultava composta da 800 linee con una frequenza di scansione di soli 4 Hz e ciascuna linea era composta da 800 punti, quindi per la composizione di un’immagine completa (800x800 punti) erano necessari ben tre minuti e 20 secondi.

 Un tempo così lungo per comporre un’immagine non permetteva assolutamente la sua visione diretta su un qualsiasi schermo, perciò fu necessario trovare un modo che permettesse di memorizzare punto dopo punto, linea dopo linea tutte le 800 linee che componevano ciascuna immagine.

 A tale scopo sperimentai molte soluzioni, ma finii per preferire la soluzione meno complessa e cioè quella di impiegare una macchina fotografica (a pellicola prima e successivamente Polaroid) che, con opportune mie modifiche permettesse la messa a fuoco ravvicinata dello schermo e mantenesse l’obiettivo aperto per tutto il tempo necessario al completarsi di un'intera immagine (tre minuti e 20 secondi). Doveva poi seguire lo sviluppo della pellicola e la relativa stampa su carta, il tutto rigorosamente al buio per ovvie ragioni di sensibilità alla luce da parte della pellicola impiegata.

 La scelta risultò valida ma non fu ugualmente possibile ottenere subito immagini intelligibili dato che sul segnale video non erano presenti gli impulsi di sincronismo come ad esempio per quelli televisivi e questo fu lo scoglio più grosso da superare. Infatti mi risultò subito chiaro che fino a quando non avessi trovato una soluzione al problema della sincronizzazione delle 800 linee di cui era composta ogni immagine meteo non avrei potuto ottenere immagini perfettamente intelligibili.

 Numerosissimi furono i miei tentativi a livello sperimentale per sincronizzare le 800 linee, ma tutti chi più o chi meno davano risultati non del tutto soddisfacenti fino a quando non intuii che avrei potuto ottenere gli impulsi per la sincronizzazione delle 800 linee dividendo la frequenza della sottoportante 2400 Hz per 600 volte (infatti 2400 diviso 600=4 Hz). Soltanto in questo modo fu possibile ottenere una frequenza di scansione legata non solo alla sottoportante ma anche indirettamente alla frequenza della portante primaria, quindi in grado di compensare anche le variazioni di frequenza dovute all'effetto Doppler (*) presente su ogni segnale R.F. ricevuto da un satellite in movimento.

 Mettere in pratica l'idea però non fu per nulla facile, infatti a quei tempi non esistevano integrati capaci di dividere da soli per dieci o più volte una frequenza e dovetti quindi per forza di cose ricorre a circuiti a valvole e scoprire un modo che mi permettesse una divisione così elevata (600 volte) con il minor numero di circuiti possibili e nello stesso tempo in grado di garantire la massima coerenza della frequenza di scansione.

 Il progetto finale (vedi foto varie) fu quello di realizzare un multivibratore astabile che fatto oscillare alla frequenza di 2400 Hz veniva mantenuto stabile in frequenza mediante un sistema di comparazione con la sottoportante del segnale 2400 Hz. La frequenza del multivibratore così strettamente legata alla sottoportante del segnale ricevuto veniva poi inviata al primo di quattro stadi multivibratori collegati fra di loro in cascata e fatti oscillare ciascuno su una frequenza sottomultipla inferiore di quattro o cinque volte la frequenza dello stadio che lo precedeva. L'artificio escogitato faceva in modo che partendo dal primo multivibratore agganciato alla sottoportante 2400 Hz, ogni successivo stadio agganciava e manteneva stabile la frequenza sottomultipla del successivo fino ad arrivare all’ultimo multivibratore la cui frequenza d’uscita risultava appunto di 4Hz e indirettamente perfettamente in sincronismo con la sottoportante del segnale 2400 Hz nonché con la portante R.F.
Ero riuscito così con soli cinque stadi a valvole a dividere per ben 600 volte la frequenza della sottoportante del segnale ricevuto e ricavarne i famosi impulsi a 4 Hz indispensabili per la sincronizzazione delle 800 linee di cui era composta ciascuna immagine.

 Alla realizzazione del divisore per 600 volte segui naturalmente un discreto lavoro per giungere ad una perfetta messa a punto dei cinque stadi perfettamente sincronizzati ma finalmente ero giunto alla tappa finale e potetti così ottenere con una emozione indescrivibile quella che fu la mia prima immagine da satellite perfettamente riprodotta !!!, in seguito mano a mano che andavo perfezionando il tutto le mie immagini ricevute divenivano sempre più nitide e perfette così che l'emozione e l'entusiasmo saliva sempre di più fino a raggiungere il massimo.

 A questo punto inviai alcune delle mie foto alla NASA  per averne un loro autorevole giudizio e contrariamente alle mie precedenti richieste mai corrisposte, questa volta ebbi non solo una risposta immediata con i piacevoli complimenti del Signor Robert W.Popham (allora direttore generale e Coordinatore APT del National Oceanic and Administration del Goddard Space Center della NASA), ma anche l'invio di numerose pubblicazioni tecniche e svariate altre informazioni periodiche compresi i dati di riferimento mensili per il calcolo preciso dei passaggi orbitali riguardanti ciascun satellite in orbita. Assieme a tali dati mi furono inviati anche numerosissimi grafici e tabelle al fine di individuare con la massima precisione la posizione di ciascun satellite minuto per minuto e ciò mi permise soprattutto ascolti più puntuali e mirati.

 Fu in quel periodo di grandi soddisfazioni personali che pensai di coinvolgere in questa mia singolare avventura anche i miei ragazzi dei corsi di Radio e Televisione presso la "Scuola Tecnica Professionale" di Lugo di Romagna (RA) e il risultato fu la progettazione di gruppo e la realizzazione nell'ambito della Scuola di una modesta ma completa stazione ricevente spaziale che suscitò l’interesse perfino della RAI, la quale decise nel 1969 di documentare il tutto con una ripresa televisiva di una ventina di minuti e che mandò in onda nella trasmissione "Cronache Italiane" alla quale ebbe seguito poi un paio di mie interviste a radio-RAI.

 Dopo i vari servizi RAI furono numerose le case Editrici di Riviste Tecniche che mi contattarono per garantirsi la descrizione completa delle mie apparecchiature e fra le diverse offerte ricevute optai per quella propostami dall’Editore "CD" della rivista "CQ Elettronica" in quanto prevedeva una rubrica fissa a cadenza mensile che mi avrebbe permesso non solo di descrivere in modo più esteso tutte le fasi di realizzazione del mio progetto, ma di avere anche la possibilità di mantenere aggiornati i lettori via via che apportavo miglioramenti ai miei apparati sempre in continua evoluzione.

 Ebbe così inizio una lunga e positiva collaborazione con la rivista CQ Elettronica che andò avanti dagli anni 1969 fino al 1980 e che consisteva in una rubrica mensile la quale oltre a descrivere con schemi e foto esplicative tutte le tappe della mia esperienza, riportavo anche gli orari giornalieri da me calcolati (detti Effemeridi) relativi ai passaggi di tutti i satelliti Meteorologici allora in attività.

 Negli anni successivi, il diffondersi del computer e il progredire della componentistica elettronica rese possibile la sostituzione della macchina fotografica con le memorie RAM le quali mi permisero di memorizzare le 800 linee di ciascuna immagine anziché sulla pellicola direttamente sulle RAM stesse ed ebbe quindi inizio l'era dei cosiddetti  "SCANCONVERTER" capaci di mostrare in diretta su un qualsiasi schermo TV o monitor di Computer le immagini Meteo ricevute.

Ciò fu possibile perché il segnale relativo ad un'immagine completa una volta digitalizzato e memorizzato su un certo numero di memorie RAM veniva poi via via prelevato dalle RAM con una velocità di scansione pari a quella di una immagine televisiva e ciò permetteva la visione quasi diretta dell'immagine su qualsiasi schermo TV o di Computer senza la necessità di passare come prima dalla macchina fotografica allo sviluppo della pellicola e al conseguente processo di stampa su carta.

Attualmente, pur essendo rimasti quasi invariati gli standard di trasmissione immagini Meteo APT ed arricchite dalla trasmissione di immagini digitali ad alta definizione, è molto più facile ottenere belle immagini meteo utilizzando un semplice comune Computer dotato di una scheda audio e di un apposito software.

 Per i satelliti geostazionari come ad esempio quelli della serie Meteosat  di prima generazione è sufficiente una comune parabola avente un metro di diametro munita di un apposito illuminatore adatto per una frequenza di 1692.7 MHz  (vedi foto) , un convertitore munito di preamplificatore a basso rumore, un ricevitore FM con banda passante di 15-25 KHz (vedi ad esempio alcuni KIT di NUOVA ELETTRONICA) e un computer qualsiasi (anche un 386), munito di scheda audio (es. AWE32, AWE64, ecc) sul quale sia stato installato un apposito programma come ad esempio "WxSat" di cui parlo nella mia pagina "Informazioni e consigli" (per una sua breve descrizione d'uso "Cliccare qui").

Per i satelliti Polari APT invece occorre un’antenna Yagi a polarizzazione circolare per la banda 137 - 138 MHz  (vedi foto), un preamplificatore specifico a basso rumore per detta banda, mentre come ricevitore può essere impiegato lo stesso ricevitore usato per i Meteosat di prima generazione.

Sarà poi sufficiente prelevare il segnale all'uscita del ricevitore ed inviarlo all’ingresso della scheda audio del Computer e grazie al software sopra menzionato è possibile ricevere in diretta tutte le immagini trasmesse sia dai satelliti in orbita Polare americani e russi, sia quelle trasmesse 24 ore su 24 dal Meteosat 7. Va precisato che pur facendo uso di un semplice programmino come il "WxSat", si può ottenere ugualmente l'animazione delle immagini ricevute dal Meteosat 7 salvando in una cartella a parte un certo numero di immagini aventi tutte la stessa inquadratura e poi usando attraverso un comune programma di visualizzazione grafica come ad esempio "ACDSee" dopo avere regolato il suo "Slide show" a un "Delay" di poche centinaia di millesecondi, si otterranno delle belle sequenze di animazioni dalle quali percepire in quale direzione si spostano le perturbazioni e seguirne quindi le loro evoluzioni e trarne anche previsioni fai da te.

 Chi invece desiderasse adottare uno modo più sofisticato per ottenere quelle belle animazioni viste in televisione è necessario installare sul computer un programma più complesso rispetto "WxSat" cioè ad esempio il programma "JVCOMM32", oppure si può utilizzare dello stesso autore il più celebre precursore del JVCOMM32, cioè il "JVFAX70" di più facile uso ma che però può operare soltanto in DOS e pur non richiedendo una scheda audio montata sul computer necessita però di un'apposita interfaccia "DSP" da interporre fra il ricevitore e la porta seriale "COM2" del computer, (vedi maggiori particolari su "Informazioni e consigli").

 Oggi, in prospettiva degli ormai prossimi lanci dei satelliti  Meteorologici di nuova generazione sia Polari che Geostazionari (vedi Meteosat 8, Meteosat 9, METOP, ecc.) lo sviluppo prossimo della ricezione satellitare Meteo a livello amatoriale non è di facile prevedibilità, di certo si andrà verso la ricezione di immagini sempre più significative dal punto di vista delle informazioni meteorologiche oltre che più ricche di contenuti e in definizione ma chiaramente tutto ciò richiederà nuovi apparati di ricezione più complessi e quindi anche più costosi rispetto i precedenti apparati per la ricezione APT.

APT = Automatic Picture Transmission e cioè trasmissione automatica d'immagini analogiche

Nota:  Resto a disposizione per  ulteriori informazioni o chiarimenti  via E-Mail 
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 * Effetto Doppler : L'effetto Doppler è un fenomeno fisico che consiste nella variazione della frequenza di ricezione al variare della posizione fisica della sorgente che l'ha emesso.
In altre parole il fisico Christian Doppler scoprì e dimostrò che una frequenza pur perfettamente stabile se generata da una sorgente in movimento, risulta per un determinato punto fisso di ricezione aumentare o diminuire secondo se la sorgente si sta avvicinando oppure allontanando dal punto di ricezione e su tale principio oggi si basano molte apparecchiature di rilevamento nonché molti antifurti per rilevare la presenza di intrusioni in un ambiente chiuso.