Földönkívüli segítséggel volt képes a kommunikációra a katonaság?
A kommunikációs technológia története tele van váratlan megoldásokkal. De talán egyik sem olyan meglepő, mint az a módszer, amikor a katonaság meteorok által hagyott ionizált nyomokat használt rádiós jelek továbbítására. Ez a meteor burst kommunikáció, amely a hidegháború egyik legkülönlegesebb és leghatékonyabb, de ma már szinte elfeledett technológiája volt.
Mi az a meteor burst kommunikáció?
Amikor egy meteoroid belép a Föld légkörébe, a súrlódás hatására felizzik és elpárolog. A folyamat során a meteor egy rövid életű, de nagy sűrűségű ionizált csövet hagy maga után az E-réteg magasságában, 80–120 km között. Ezek a nyomok akár 0,5–2 másodpercig is létezhetnek, és rendkívül jól verik vissza a 30–50 MHz közötti rádiós hullámokat. A meteor burst kommunikáció (MBC) lényege, hogy a földi adótorony folyamatosan „próba” jeleket küld az ég egy adott szegmense felé. Ha egy meteor nyoma megfelelően pozicionált, a visszaverődő jel megjelenik az állomás vevőjénél, és ebben az időszakban az adás megkezdődik. A rendszer burst módban működik: kis adatcsomagokat küld, amint lehetőség nyílik rá.
A meteor burst kommunikáció működési elve a SNOTEL rendszerben: a központi állomás (Master Station) kérőjelet küld, amelyet a meteor nyoma visszaver a távoli SNOTEL állomás felé. A távoli állomás válaszüzenetet küld vissza ugyanazon az úton, amelyet a központ elismeréssel zár le. Az adatátvitel maximum 1900 kilométeres távolságot hidalhat át meteorikus visszaverődéssel.
A fizika határai: miért nem elég az ionoszféra?
Az ionoszféra kiválóan alkalmas rádiójelek visszaverésére az alacsonyabb, 1–30 MHz közötti frekvenciatartományban (ez a HF-sáv). Nem véletlen, hogy már a második világháborúban is ezt a jelenséget használták a hosszú távú, akár föld körüli kommunikációhoz. A gond azzal van, hogy ez a sáv csak korlátozott mennyiségű adat átvitelére alkalmas. A hadsereg viszont egyre több információt akart gyorsan továbbítani – és ehhez nagyobb sávszélességre, vagyis magasabb frekvenciákra (például a 30–300 MHz közötti VHF-sávra) volt szükség.
Itt ütközünk bele egy fizikai korlátba: az ionoszféra ezeknek a magasabb frekvenciáknak egyszerűen nem állít akadályt – a jelek egyenesen áthaladnak rajta, ahelyett hogy visszaverődnének. Ezért kellett valami más megoldást találni a „túlsó oldalra való üzenetküldéshez” – így jött képbe a meteor burst kommunikáció, amely lehetővé tette a magasabb frekvenciájú jelek átjátszását az időszakosan megjelenő meteor nyomokon keresztül.
Kapcsolódó tartalom: Óriási mérföldkő a csillagászatban: Oxigént találtak a legtávolabbi galaxisban
Katonai alkalmazás: a COMET rendszer
Az MBC első komoly katonai felhasználása a NATO által kiépített COMET rendszer volt. Ez a hálózat arra szolgált, hogy a tagállamok távoli katonai bázisait összekösse a szervezet európai főhadiszállásával, a belgiumi SHAPE központtal. A COMET működése erősen függött a meteoraktivitástól – attól függően, hogy mennyi meteor nyom képződött az adott időszakban, naponta 4–8 telexcsatornát tudott fenntartani. Ezeken a csatornákon körülbelül 60 szó per perc sebességgel lehetett üzeneteket továbbítani.
Bár mai szemmel ez nem tűnik soknak, a rendszer akkoriban megbízható, lehallgatásnak ellenálló és cenzúra-mentes kommunikációs megoldást jelentett a hidegháborús időszakban. A COMET rendszer egészen a 2000-es évek elejéig használatban maradt, mielőtt végleg átvették a helyét a műholdas kapcsolatok.
Civil felhasználás: a SNOTEL rendszer
A meteor burst technológia nemcsak katonai célokra bizonyult hasznosnak, hanem a civil szférában is helyet kapott. Az egyik legjobb példa erre az Egyesült Államokban működő SNOTEL rendszer, amelyet az USA Mezőgazdasági Minisztériuma (USDA) fejlesztett ki. A rendszer célja az volt, hogy a nyugati államok távoli, hegyvidéki területein figyelje a hóállomány alakulását. Ezek a helyszínek gyakran olyan elzárt területeken találhatók, ahol nem volt sem mobilhálózat, sem más kommunikációs infrastruktúra.
Egy tipikus SNOTEL mérőállomás az USA nyugati régióiban: a rendszer különféle érzékelőkkel figyeli a hóvastagságot, a csapadékot, a talajnedvességet, a levegő hőmérsékletét és a hó víztartalmát. A napelemes energiaellátásnak köszönhetően hálózattól függetlenül működik, az adatokat pedig antenna továbbítja mobil- vagy műholdas kapcsolaton keresztül.
A megoldás: a SNOTEL állomásai napelemmel működtek, és minden reggel, amikor a meteoraktivitás a legnagyobb, egy jelet küldtek a központi bázis felé. A központ ilyenkor képes volt néhány perc alatt begyűjteni az összes adatot több száz állomásról, így pontos képet kapott az aktuális hómennyiségről és annak változásáról. Ez a rendszer évtizedeken át megbízhatóan működött, míg végül a mobil- és műholdas technológia elterjedésével fokozatosan kiváltották.
Előnyök és hátrányok: mit tud a meteor burst kommunikáció valójában?
A meteor burst kommunikációnak számos előnye van, különösen olyan helyzetekben, ahol a hagyományos kommunikációs infrastruktúra nem áll rendelkezésre. A rendszer kiépítése és működtetése viszonylag olcsó, hiszen nincs szükség bonyolult földi telepítésekre vagy drága műholdas eszközökre. Emellett a technológia természetéből fakadóan nehezen lehallgatható, mivel az adatátvitel rövid ideig tart és előre nem kiszámítható időpontokban történik – ez fokozott biztonságot jelenthet érzékeny adatok esetén.
Ugyanakkor vannak komoly korlátai is. Az egyik legnagyobb hátránya az alacsony adatátviteli sebesség – általában 1–3 kilobit per másodperc között mozog –, ami csak kis mennyiségű információ továbbítását teszi lehetővé egy-egy „burst” alatt. Ráadásul a rendszer erősen függ a meteoraktivitástól, ami naponta és évszakonként is változik. Vannak időszakok, amikor kevesebb meteor lép be a légkörbe, ilyenkor a kommunikációs lehetőségek is beszűkülnek.
Hol tart ma a meteor burst kommunikáció?
A 21. századra a meteor burst technológia fokozatosan háttérbe szorult. A mobilhálózatok és a műholdas kommunikáció gyors fejlődése és árának csökkenése miatt ma már a legtöbb helyen könnyen és olcsón biztosítható a megbízható adatátvitel – olyan formában is, ami jóval nagyobb sávszélességet kínál. Mindezek ellenére a meteor burst rendszerek nem tűntek el teljesen. Egyes speciális helyzetekben, például extrém földrajzi környezetben (sivatagban, hegyvidéken vagy sarkvidéken), ahol sem műholdas lefedettség, sem földi infrastruktúra nem áll rendelkezésre, továbbra is számolnak ezzel a technológiával – ha nem is elsődleges, de tartalék megoldásként.