Views: 0

Fra tutte le attività possibili nel mondo radioamatoriale, poche esercitano lo stesso fascino dell’EME, acronimo di:

Earth – Moon – Earth.

Il principio sembra quasi fantascientifico.

Trasmettiamo un segnale radio verso la Luna.

Una piccolissima parte dell’energia viene riflessa dalla superficie lunare.

Il segnale percorre nuovamente circa 384.000 chilometri verso la Terra e viene ricevuto da un’altra stazione.

In altre parole:

Terra → Luna → Terra.

La Luna diventa un enorme riflettore passivo situato nello spazio.

E non stiamo parlando di un esperimento riservato esclusivamente a grandi osservatori o istituzioni scientifiche.

L’EME viene regolarmente praticato dai radioamatori, soprattutto sulle bande VHF, UHF e SHF. ARRL continua a organizzare nel 2026 il proprio International EME Contest su frequenze radioamatoriali superiori ai 50 MHz, a dimostrazione di quanto questa attività sia ancora viva e strutturata.

Quasi 800.000 chilometri per un QSO

La distanza media fra Terra e Luna è circa:

384.400 km.

Il segnale deve però percorrere il tragitto due volte.

Il percorso complessivo è quindi nell’ordine di:

768.800 km.

La distanza reale varia continuamente perché l’orbita lunare è ellittica.

Quando la Luna si trova al perigeo è più vicina alla Terra.

Quando si trova all’apogeo è più lontana.

La differenza non è trascurabile per una stazione EME al limite delle proprie possibilità: la variazione di distanza può modificare il link budget di alcuni decibel.

Quanto tempo impiega il nostro segnale?

Le onde radio viaggiano praticamente alla velocità della luce.

Se il percorso complessivo è circa 769.000 km, il ritardo tipico fra trasmissione ed eco ricevuta è di circa:

2,5 secondi.

Questo significa che, se trasmettiamo un breve impulso e siamo in grado di ricevere il nostro stesso eco lunare, sentiremo il segnale tornare dopo oltre due secondi.

È una sensazione particolare.

Premiamo il tasto.

Trasmettiamo.

Aspettiamo.

E poi, circa due secondi e mezzo dopo, sentiamo una copia estremamente debole del nostro stesso segnale provenire dalla Luna.

Il software WSJT-X dispone ancora oggi di una specifica modalità Echo proprio per permettere di rilevare i propri echi lunari e verificare le prestazioni della stazione.

Il problema principale: la perdita di percorso

L’EME non è difficile perché la Luna “non riflette bene” soltanto.

È difficile soprattutto perché il percorso è enorme.

Il segnale si espande continuamente nello spazio.

Una piccola frazione raggiunge la Luna.

Una frazione ancora più piccola viene riflessa nella nostra direzione.

E quella minuscola quantità di energia deve affrontare nuovamente centinaia di migliaia di chilometri.

Le perdite medie complessive Terra-Luna-Terra sono impressionanti.

Valori comunemente utilizzati per il link budget EME sono circa:

Questi numeri vengono riportati in numerosi riferimenti tecnici EME; una presentazione tecnica NTMS, per esempio, indica circa 252,1 dB a 144 MHz, 261,6 dB a 432 MHz e 271,1 dB a 1296 MHz.

Per capire quanto siano enormi questi valori basta ricordare che:

3 dB = metà potenza.

A 252 dB non siamo quindi davanti a una semplice “attenuazione elevata”.

Siamo davanti a un segnale che al ricevitore è incredibilmente più piccolo di quello partito dal trasmettitore.

Allora come è possibile riceverlo?

La risposta è una combinazione di quattro elementi:

potenza + guadagno d’antenna + basso rumore + elaborazione del segnale.

Non dobbiamo necessariamente vincere la battaglia aumentando soltanto i watt.

Possiamo migliorare il link budget aumentando il guadagno delle antenne.

Possiamo ridurre le perdite della linea.

Possiamo utilizzare un preamplificatore estremamente silenzioso.

Possiamo utilizzare modi digitali capaci di recuperare segnali ben sotto il livello del rumore.

Ed è precisamente ciò che ha reso l’EME moderno molto più accessibile rispetto al passato.

ARRL osserva che l’introduzione di modi digitali efficienti, LNA a basso rumore e antenne ad alto guadagno ha reso le attività EME praticabili da un numero crescente di sperimentatori VHF.

EME tradizionale: CW e voce

Prima dell’avvento dei moderni modi weak-signal digitali, l’EME era soprattutto territorio di:

CW

e, per le stazioni più performanti:

SSB.

Fare un QSO EME in CW significa essere in grado di riconoscere un segnale Morse estremamente debole dentro il rumore.

Questo richiede normalmente:

antenne molto direttive, notevole potenza, preamplificatori eccellenti, operatori esperti e condizioni favorevoli.

Il QSO SSB EME è ancora più impegnativo perché la larghezza di banda della voce è molto maggiore di quella utilizzata da CW o dai moderni modi digitali weak-signal.

La rivoluzione WSJT

Il mondo EME è cambiato profondamente grazie ai software sviluppati intorno al progetto WSJT di Joe Taylor, K1JT.

Il progetto WSJT continua a essere sviluppato e nel 2026 comprende WSJT-X, MAP65 e QMAP. Il software supporta, fra gli altri modi, Q65, specificamente utilizzato per comunicazioni molto deboli come EME, ionospheric scatter e altre forme di propagazione VHF estrema.

Per anni il modo più famoso nell’EME digitale è stato:

JT65.

Oggi un ruolo particolarmente importante è assunto da:

Q65

Q65 è progettato proprio per segnali estremamente deboli caratterizzati anche da fenomeni quali Doppler spreading e dispersione.

È quindi molto adatto all’EME.

Non dobbiamo confonderlo con FT8.

FT8 è straordinario sulle HF e in molte attività VHF.

Q65 è stato progettato pensando a scenari ancora più difficili.

Il progetto WSJT lo indica espressamente fra i modi destinati all’EME e mette a disposizione anche campioni Q65 relativi a collegamenti EME a 50 MHz e applicazioni su frequenze molto superiori.

MAP65 e QMAP

Le stazioni EME più evolute possono utilizzare strumenti ancora più sofisticati.

MAP65 è stato progettato specificamente per il mondo EME VHF e supporta la ricezione panoramica di segnali JT65 e Q65, compresa la gestione della polarizzazione.

Più recentemente è comparso QMAP, pensato per lavorare insieme a WSJT-X e monitorare una porzione molto più ampia della banda durante l’attività Q65.

La documentazione del progetto indica QMAP come ricevitore panoramico Q65 capace di coprire una sottobanda di circa 90 kHz.

Questo cambia completamente l’esperienza rispetto alla vecchia stazione EME nella quale si cercava lentamente un segnale in pochi centinaia di hertz.

Quale banda scegliere per iniziare?

Le tre bande classiche sulle quali incontriamo moltissima sperimentazione EME sono:

144 MHz

432 MHz

1296 MHz.

Ognuna presenta vantaggi e difficoltà differenti.

EME sui 144 MHz

I 2 metri sono probabilmente la porta di ingresso più intuitiva.

Il vantaggio principale è che:

radio, amplificatori, Yagi e preamplificatori sono relativamente facili da reperire.

Inoltre la perdita EME è inferiore rispetto alle bande superiori.

Ma esistono anche alcuni svantaggi.

Per ottenere molto guadagno a 144 MHz occorrono antenne fisicamente grandi.

Una Yagi può facilmente superare diversi metri.

Per aumentare ulteriormente il guadagno possiamo utilizzare array composti da:

due Yagi;

quattro Yagi;

otto Yagi;

o sistemi ancora maggiori.

L’ingombro meccanico cresce rapidamente.

La classica configurazione 4 × Yagi

Una delle immagini più riconoscibili delle stazioni EME sui 2 metri è l’array:

4 × long Yagi.

Le quattro antenne vengono:

stackate verticalmente e affiancate orizzontalmente.

Collegandole correttamente possiamo ottenere un guadagno significativo e un diagramma molto stretto.

Ma improvvisamente dobbiamo occuparci di:

phasing line;

splitter;

impedenze;

spaziatura;

rotore azimuth;

rotore elevation.

La stazione inizia ad assomigliare più a un piccolo radar che alla classica antenna verticale da tetto.

Elevazione

Una normale antenna direttiva radioamatoriale ruota spesso soltanto in:

azimuth.

Per seguire la Luna dobbiamo invece poter controllare anche:

elevation.

La Luna può trovarsi:

appena sopra l’orizzonte;

a 30°;

a 60°;

molto alta nel cielo.

Serve quindi un sistema:

AZ/EL — Azimuth/Elevation.

Nei sistemi professionali o nelle stazioni evolute i motori vengono controllati automaticamente dal computer.

Possiamo iniziare senza elevation?

In determinate configurazioni possiamo sfruttare il momento in cui la Luna si trova a bassa elevazione e operare in una finestra limitata.

È perfino possibile beneficiare in alcuni casi del cosiddetto ground gain, cioè dell’interazione fra segnale diretto e riflesso dal terreno quando la Luna è molto bassa sull’orizzonte.

Ma per un sistema EME realmente utilizzabile durante buona parte del passaggio lunare, il controllo in elevazione diventa estremamente importante.

EME sui 432 MHz

Salendo sui 70 centimetri le antenne diventano fisicamente più piccole a parità di numero di elementi.

Possiamo quindi ottenere elevati guadagni con array relativamente più compatti.

La perdita EME, però, aumenta.

A 432 MHz siamo nell’ordine di circa:

262 dB.

Questo significa che diventa ancora più importante ottimizzare:

antenna;

LNA;

feedline;

potenza;

perdite nei relè.

In un sistema EME ogni decibel conta.

EME a 1296 MHz

Arrivati sui 23 centimetri cambia anche la filosofia delle antenne.

Le Yagi rimangono possibili, ma iniziano a diventare particolarmente attraenti le antenne:

paraboliche.

Una parabola relativamente compatta, rispetto a un enorme array VHF, può sviluppare un guadagno elevatissimo a 1296 MHz.

Ed è proprio qui che le microonde iniziano a mostrare un vantaggio apparentemente paradossale.

La perdita di spazio aumenta con la frequenza.

Ma anche il guadagno ottenibile da una parabola di diametro fisso aumenta rapidamente.

La parabola

Il guadagno teorico di una parabola dipende approssimativamente da:

diametro / lunghezza d’onda.

Se manteniamo lo stesso diametro e aumentiamo la frequenza, il diametro della parabola espresso in lunghezze d’onda aumenta.

Il guadagno cresce.

Una parabola di 3 metri è relativamente piccola elettricamente sui 144 MHz.

A 1296 MHz è invece un’antenna estremamente direttiva.

A 10 GHz diventa ancora più impressionante.

Il feed

Una parabola da sola non basta.

Nel fuoco dobbiamo installare un sistema di alimentazione adatto.

Possiamo utilizzare differenti tipi di feed:

horn;

patch;

septum feed;

feed circolari;

sistemi dual-polarization.

Il feed deve illuminare correttamente il disco.

Un’illuminazione troppo stretta spreca superficie.

Una troppo larga invia RF oltre il bordo della parabola, aumentando spillover e rumore.

Rumore: il vero nemico della ricezione EME

Un segnale EME non è semplicemente debole.

È spesso immerso completamente nel rumore.

La qualità del ricevitore è quindi fondamentale.

Il parametro importante non è soltanto la sensibilità dichiarata sull’RTX.

Dobbiamo considerare la:

noise figure complessiva del sistema.

Il primo dispositivo dopo l’antenna è decisivo.

LNA direttamente all’antenna

Immaginiamo:

Antenna → 20 metri di coassiale → LNA → RTX.

Se il coassiale perde 2 dB, quei 2 dB sono già stati persi prima che il segnale venga amplificato.

È molto meglio:

Antenna → LNA → coassiale → RTX.

Un buon Low Noise Amplifier installato direttamente vicino al feed permette di amplificare il segnale quando il rapporto segnale/rumore è ancora il migliore possibile.

Questo principio è fondamentale in:

EME;

satelliti;

radioastronomia;

microonde.

Ma come proteggiamo l’LNA durante la trasmissione?

Qui compare uno dei problemi tecnici più importanti.

Da una parte vogliamo il preamplificatore:

davanti a tutto.

Dall’altra potremmo avere centinaia di watt o più in trasmissione.

Se mandassimo quella potenza direttamente nell’ingresso dell’LNA, lo distruggeremmo istantaneamente.

Serve quindi un sistema di commutazione RF estremamente affidabile.

Sequencer

Una stazione EME seria utilizza normalmente un:

sequencer.

Durante il passaggio RX → TX il sistema deve seguire una sequenza precisa.

Prima disabilita il preamplificatore.

Poi commuta i relè RF.

Poi abilita l’amplificatore di potenza.

Infine permette la trasmissione.

Al ritorno in ricezione avviene il processo inverso.

Questo evita il cosiddetto:

hot switching.

Con potenze elevate un errore di pochi millisecondi può costare:

LNA;

relè;

PA;

transverter.

Feedline

Nelle HF possiamo talvolta permetterci qualche decibel di compromesso.

In EME no.

Specialmente sulle UHF e SHF la linea deve essere:

corta;

a bassissima perdita;

con connettori eccellenti.

Su 1296 MHz può essere vantaggioso installare:

LNA;

transverter;

e talvolta perfino PA

direttamente vicino all’antenna.

A quel punto dallo shack fino al tetto possiamo portare una IF a frequenza più bassa oppure segnali di controllo invece di perdere watt preziosi su decine di metri di coassiale.

Potenza: servono necessariamente kilowatt?

Non esiste una risposta unica.

Dipende da:

frequenza;

antenna;

guadagno della stazione remota;

modo utilizzato;

rumore;

condizioni lunari.

L’introduzione dei moderni modi digitali ha reso possibile effettuare QSO con stazioni molto più piccole rispetto alle classiche configurazioni CW.

Un principio importante è:

non è necessario che entrambe le stazioni siano piccole.

Una stazione relativamente modesta può riuscire a lavorare una grande stazione EME dotata di:

enorme antenna;

elevato guadagno;

ottimo ricevitore.

La stazione grande compensa parte delle limitazioni di quella piccola.

Posso iniziare semplicemente ricevendo?

È probabilmente la soluzione migliore.

Prima di costruire un grande amplificatore EME possiamo tentare di:

ricevere una stazione EME.

Ci servono:

una buona antenna;

LNA;

radio stabile;

WSJT-X;

tracking lunare.

Durante contest e attività importanti sono presenti grandi stazioni estremamente potenti.

Ricevere una di esse rappresenta un ottimo primo obiettivo.

Il Sole come sorgente di calibrazione

Chi sviluppa una stazione EME può utilizzare perfino il:

rumore solare

per valutare il sistema.

Puntando la parabola o l’array verso il Sole dovremmo osservare un aumento del rumore ricevuto.

La differenza fra:

cold sky

e

Sun noise

fornisce informazioni preziose sull’efficienza dell’antenna e della catena RX.

A quel punto la nostra stazione non è più soltanto un impianto radioamatoriale.

Sta iniziando a comportarsi come un piccolo radiotelescopio.

Moon noise

Alle frequenze microonde anche la Luna stessa possiede una temperatura di rumore misurabile.

Una grande stazione può osservare cambiamenti nel rumore ricevuto puntando:

cielo freddo;

Luna;

Sole.

Queste misure permettono di valutare l’intero sistema.

Polarizzazione

Alle VHF la polarizzazione è un problema particolarmente interessante.

Possiamo trasmettere un segnale polarizzato orizzontalmente.

Ma quando ritorna dalla Luna la polarizzazione ricevuta può risultare differente a causa di fenomeni geometrici e ionosferici.

Fra questi troviamo:

Faraday rotation.

L’ionosfera può ruotare il piano di polarizzazione di un’onda lineare.

Il risultato può essere notevole.

Una stazione potrebbe essere perfettamente ricevibile in una polarizzazione e quasi scomparire dopo pochi minuti.

Polarization loss

Se due antenne lineari sono orientate a 90° l’una rispetto all’altra, teoricamente il disaccoppiamento può essere enorme.

Per questo alcune stazioni EME utilizzano:

polarizzazione commutabile;

dual polarization;

ricezione simultanea H/V.

MAP65 è nato anche per applicazioni EME con gestione della polarizzazione.

Libration fading

La Luna non è un riflettore metallico liscio.

La sua superficie è:

rugosa;

irregolare;

piena di crateri.

Il segnale ricevuto è la somma di riflessioni provenienti da numerosi punti della superficie lunare.

Queste componenti possono sommarsi e cancellarsi.

Il movimento apparente della superficie lunare produce variazioni rapide di fase.

Questo fenomeno prende il nome di:

libration fading.

Il segnale può quindi sembrare:

forte;

debole;

forte;

quasi sparire;

nel giro di pochi secondi.

Doppler

Terra e Luna sono in movimento.

Anche noi ci muoviamo a causa della rotazione terrestre.

Di conseguenza un segnale EME subisce:

Doppler shift.

Sulle VHF il fenomeno è già importante.

Sulle microonde diventa ancora più evidente.

A 10 GHz anche una piccola variazione della velocità relativa produce spostamenti significativi in hertz.

Il software moderno può prevedere e correggere automaticamente gran parte del Doppler.

Stabilità degli oscillatori

Ed ecco perché salendo di frequenza serve una stazione estremamente stabile.

Un errore di:

1 ppm

significa:

144 Hz a 144 MHz;

432 Hz a 432 MHz;

1.296 Hz a 1296 MHz;

10 kHz a 10 GHz.

Un oscillatore perfettamente accettabile sulle HF può quindi essere completamente inadatto alle microonde weak signal.

Per questo diventano comuni:

TCXO;

OCXO;

GPSDO;

riferimenti esterni a 10 MHz.

Rumore del cielo

Non tutte le direzioni del cielo sono ugualmente silenziose.

Antenna e Luna possono trovarsi davanti a:

zone relativamente fredde;

Via Lattea;

Sole;

sorgenti radioastronomiche.

Se la Luna transita davanti a una zona di cielo radioelettricamente rumorosa, la sensibilità della nostra stazione peggiora.

In una stazione EME marginale anche pochi decibel possono determinare:

QSO riuscito

oppure

nessuna decodifica.

Il Sole vicino alla Luna

Una condizione particolarmente sfavorevole si verifica quando la separazione angolare fra Sole e Luna è ridotta.

Il Sole è una sorgente radio fortissima.

Se entra nel diagramma dell’antenna aumenta enormemente il rumore.

L’EME operator controlla quindi parametri astronomici che normalmente un operatore HF non considera affatto.

Perigeo e apogeo

La distanza Terra-Luna varia.

Le tabelle tecniche EME mostrano una differenza di perdita nell’ordine di poco più di 2 dB fra condizioni favorevoli al perigeo e sfavorevoli all’apogeo.

Due decibel possono sembrare pochi.

In EME sono preziosi.

Il primo obiettivo: sentire il proprio eco

Riuscire a ricevere il proprio segnale riflesso dalla Luna rappresenta uno dei momenti più importanti per chi costruisce una stazione EME.

Significa che:

antenna punta correttamente;

potenza arriva all’antenna;

feed funziona;

ricevitore è sufficientemente sensibile;

tracking è corretto.

WSJT-X continua a includere la modalità Echo proprio per questo tipo di verifica.

Una progressione ragionevole verso l’EME

Invece di acquistare immediatamente centinaia di watt e quattro Yagi, è più sensato sviluppare il progetto progressivamente.

Prima rendiamo stabile la frequenza.

Poi miglioriamo l’antenna.

Installiamo un LNA vicino al feed.

Riduciamo le perdite.

Implementiamo il tracking lunare.

Impariamo Q65.

Tentiamo di ricevere grandi stazioni.

Successivamente valutiamo quanta potenza trasmessa ci serve realmente.

Questo approccio permette di capire dove si trova il vero limite del sistema.

EME e Internet

L’utilizzo di chat, cluster e sked online è comune per coordinare attività EME.

Ma attenzione:

il QSO deve avvenire via radio.

Internet può aiutare a stabilire:

frequenza;

orario;

sequenza;

informazioni preliminari.

Non deve sostituire la parte RF necessaria per completare il collegamento secondo le regole dell’attività praticata.

Perché fare EME nel 2026?

Potremmo usare Internet.

Potremmo telefonare.

Potremmo inviare un messaggio istantaneo dall’altra parte del mondo in meno di un secondo.

E proprio per questo EME è interessante.

Non è un sistema efficiente per comunicare.

È una dimostrazione di ciò che possiamo ottenere dominando:

RF;

antenne;

rumore;

DSP;

propagazione;

astronomia;

meccanica;

elettronica.

Un QSO EME non consiste semplicemente nel collegare un’altra stazione.

Consiste nel sapere che il nostro segnale è partito dalla Terra, ha raggiunto un corpo celeste distante centinaia di migliaia di chilometri e ne è tornata indietro una frazione abbastanza grande da essere decodificata.

Conclusioni

Il Moonbounce è probabilmente una delle manifestazioni più pure della sperimentazione radioamatoriale.

La Luna non possiede:

ripetitori;

transponder;

antenne;

amplificatori.

È soltanto una gigantesca superficie rocciosa.

Eppure riusciamo a utilizzarla come riflettore.

Il percorso supera i tre quarti di milione di chilometri.

Le perdite raggiungono centinaia di decibel.

Il segnale torna dopo circa due secondi e mezzo.

E può essere così debole da risultare completamente invisibile all’orecchio umano.

Ma con una buona antenna, un ricevitore silenzioso, un LNA, una frequenza stabile e software come WSJT-X/Q65 è possibile estrarlo dal rumore.

È difficile.

È tecnicamente impegnativo.

Richiede pazienza.

Ed è proprio questo il bello.

Perché pochi QSO possono offrire la stessa soddisfazione di poter dire:

“Quel segnale che ho appena ricevuto è arrivato dalla Luna.”