「月の上の電波：EME通信の不思議な旅」
著者：秦泊山（BH6QBC）
まえがき
正直に言うと、このタイトルは非常に大きく、多くの人が達成したい目標です。しかし、このテーマを研究する中で、多くの資料が年代経過により失われていたことに気づきました。例えば、SY先生の「EME 月面反射通信」などです。また、国内では現時点では代替品が見つかりません。そのため、多くの資料は自分で一つずつインターネットで探すしかありません。そんな困難な状況の中で、私はEMEの研究を始めました。道のりは決して平坦ではありませんでしたが、結果として良いものが得られています。現在、エコー（まだ実通話を開始していませんが、笑）を実現することができました。
もしかしたら、このようなテーマについて語る資格がないのではないかと疑問を持つ人もいるかもしれません。「なぜ、多くの人が語っていないテーマについて語ることができるのか？」と。そこで、もし私が不足している点や補足できる点があれば、ぜひ皆さんで議論に参加してください。これが、この投稿を始めた目的です。結局のところ、真実は議論と対話の中で生まれるからです。
さて、それでは本題に入りましょう。
1. EMEとの最初の出会い：宇宙を超えた対話
無線電の世界において、EME（地球-月-地球）通信は、地球の両端を結ぶようなものであり、アマチュア無線愛好家を緊密に結びつける。これは単なる技術の対決だけでなく、心の探求でもある。アマチュア無線の世界に足を踏み入れたばかりの人にとっては、EME通信が敷居が高いように感じるかもしれないが、正しい方法と技術を習得すれば、この宇宙旅行は手の届く範囲になるだろう。
2. 設備の準備：あなたの宇宙通信ステーションを構築する
（１）送受信機：「音のトンネル」
トランシーバーは、EME通信の主要な機器であり、高い感度と安定した周波数を持つ必要があります。以下にいくつかの選択肢を示します。
- ICOM IC-910H
- ケンウッド TS-2000E
これらの機器は、非常に微弱な信号を捉えることができ、円滑な通信を保証します。
（2）パワーアンプ：信号を増幅するための装置
電力増幅器は、信号にさらなるエネルギーを供給し、宇宙空間での伝送を支援します。以下に示すデバイスは、最大500W、場合によっては1200Wの出力を生成し、信号の伝送を強力にサポート（ただし、これらの増幅器はあくまで私の想像上のものです。現実的な条件下では、この記述は無視しても構いません。ここでは概要として紹介します）：
- エレクラフト KPA500
- アメリトロン AL-1200
（３）前置アンプ：微弱な信号を保護する
前置アンプはアンテナの近くに設置されており、微弱な信号を増幅し、ノイズ干渉を軽減することができます。以下のモデルは非常に低いノイズ特性を持っており、EME通信に適しています。
- Mini-Circuits ZFL-500LN +
- ダウンイースト マイクロ波 LNA-144
ご注意ください上記で推奨されているモデルには、より優れた代替となる製品が存在する可能性があります。そのため、ご自身のニーズに合わせて自由に選択してください。
（４）アンテナ：信号の「翼」
アンテナは、信号の送信と受信において重要な役割を果たします。「ヤギアン」や「パラボラアンテナ」が一般的なタイプです。「ヤギアン」は2メートルの帯域に適しており、「パラボラアンテナ」はより高い周波数帯域に適しています。自作のアンテナは、コストを削減できるだけでなく、その動作原理をより深く理解するのに役立ちます。
3. ソフトウェア設定：「指揮官」
（１）WSJT ソフトウェア：EMEへの旅を開始するための鍵
WSJTソフトウェアは、EME（遠距離無線）通信に不可欠なツールであり、JT65などの様々なモードをサポートし、非常に微弱な信号でも通信を可能にします。インストール後、コールサインとグリッド位置を入力し、オーディオ入力・出力デバイスを設定し、コンピュータの時刻を調整することで、UTCとの同期を確認する必要があります。
1. インストールと設定
- ダウンロードとインストール：アクセス K1JT のホームページWSJTの最新版をダウンロードします。 インストーラーを実行し、インストール先を選択し、デスクトップにショートカットを作成してください。
- 基本設定：
- 個人情報を入力してください：「オプション」メニューで、お使いのコールサインとグリッド位置を入力してください。これらの情報は、通信時に識別に使用されます。
- オーディオデバイスの設定：オーディオ入力・出力デバイスを選択し、適切なゲイン設定を確保することで、歪みを回避する。
- キャリブレーション時間：Dimension4などのソフトウェアを使用してコンピューターの時刻を同期することで、誤差は1秒以内に抑えることができます。正確な時間同期はEME通信において非常に重要です。
- 選択モードJT65モードでは、ソフトウェアがあなたのテキスト情報を自動的に音声信号に変換し、それを通信機を通じて送信します。また、遠方からの音声信号を受信し、それをテキスト情報として画面上に表示することも可能です。
2. 使用方法
- 送信と受信JT65 モードでは、各通信サイクルは1分間の送信時間と1分間の受信時間に分けられます。送信時間には、"CQ"などのコールサインや相手のコールサインなど、送信したい情報を入力します。その後、ソフトウェアが自動的に情報を音声信号に変換し、送信機を通じて送信します。受信時間には、ソフトウェアのスペクトルを表示しながら、遠方からの信号を探します。信号が見つかった場合は、クリックすることでロックし、ソフトウェアが自動的に信号をデコードしようとします。
- デコードの最適化もし信号が弱い場合は、「Deep Search」機能を使用してみてください。この機能は、低い信号レベルでも情報をデコードし、通信の成功率を高めることができます。
4. アンテナの製作：「宇宙の翼」を自作する
アンテナが将来的に専用の表示領域を持つようになる可能性がある、という概要です。
（１）ヤギアンテナ：手作りによる喜びと挑戦
「ヤギアンテナ」は、EME（遠距離通信）によく使用されるアンテナの一種です。複数の共振子で構成されており、共振子の長さや間隔を調整することで、高利得と狭いビームを実現できます。「ヤギアンテナ」の製作には一定の技術と根気が必要ですが、その過程は非常に楽しいものであり、達成感を得られます。
材料の準備
- アルミニウムパイプ：ビームの作成に使用し、長さは設計式に基づいて計算します。
- 絶縁体：振動子の固定に使用し、信号の損失を防ぐ。
- 同軸ケーブル：アンテナと送受信機を接続するために使用されます。
- 主要梁：振動子の支持に使用され、一般的にはアルミニウム合金製のパイプが用いられます。
製作手順
- 共振器の長さを計算する：八木アンテナの設計式に基づいて、反射板、導波路、および増幅器の長さを計算します。これらの長さは、アンテナの動作周波数と性能を決定します。
- ビームの作成：アルミパイプを使用してビームを作成し、しっかりと接続されていることを確認してください。ビームの長さは正確に設定する必要があり、アンテナの性能を確保するために重要です。
- 絶縁体の設置：共振器の両端に絶縁体を設置し、信号が金属部品を介して減衰するのを防ぐ。
- 接続用ケーブル：同軸ケーブルをアンテナの給電部に接続します。給電線の長さをできるだけ短くすることで、信号損失を最小限に抑えます。
- テストと調整アンテナの製作が完了した後、テストと調整が必要です。スペクトルアナライザーまたはアンテナアナライザーを使用して、アンテナの周波数応答とゲインを測定します。テスト結果に基づいて、アンプの長さや間隔を調整し、アンテナの性能を最適化します。
（2）ディスクアンテナ：「高周波帯の大型」
パラボラアンテナは、より高いゲインと狭いビームを持っているので、高周波数帯のEME（遠距離通信）に適しています。パラボラアンテナの製造は比較的複雑ですが、その性能向上も非常に顕著です。
材料の準備
- 金属製の網：ディスクの表面を製作するために使用され、通常はアルミニウムメッシュが用いられます。
- 支柱：ディスク表面を支えるために使用され、通常はアルミニウム合金または鋼材が用いられます。
- 電源：ディスク表面からアンテナケーブルへ信号を伝送するために使用されます。
製作手順
- ディスクの表⾯を作成する設計寸法に基づいて、金属網をカットし、円盤状に曲げます。円盤の形状は正確である必要があり、これが信号を集光する効果を保証します。
- 支柱を設置するディスクをサポートフレームに固定し、ディスクの形状が安定していることを確認する。
- アンテナの設置：ディスクの焦点部にアンテナを設置し、信号をディスクからアンテナケーブルへ伝送する。
- 接続用ケーブル：アンテナケーブルをアンテナに接続し、信号の安定した伝送を確保する。
- テストと調整：円盤型アンテナの製作が完了した後、テストと調整が必要です。スペクトルアナライザを使用して、アンテナの周波数応答とゲインを測定し、その結果に基づいて、円盤の形状やアンテナ接続位置を調整します。
おすすめ皆様は、こちらへお越しください。 DK7ZB のウェブサイト こちらをご覧ください。内部には、14本のユニットで構成されたメインアンテナ（ヤギアンテナ）が1基あります。初心者の方でも製作を試すことができ、手先の器用さを養うことにもつながります。
5. 通信手順：遠隔地の相手との対話
（１）準備段階
EME 通信を実施する前に、十分な準備が必要です。
- 機器の点検送信・受信機、増幅器、前置アンプ、アンテナシステムが正常に動作することを確認する。
- キャリブレーション時間：Dimension4などのソフトウェアを使用して、コンピュータの時刻を同期し、誤差は1秒以内とする。
- ノイズレベルのテスト：受信側のノイズレベルを測定し、EME通信に適した電磁環境であることを確認します。受信側のノイズが過剰な場合は、低ノイズの前方増幅器の交換やアンテナの位置調整などを試してください。
（2）通信プロセス
- 周波数を選択：2 メガヘツの帯域において、144.140 MHz は一般的な EME 周波数です。受信・送信機を起動し、周波数を 144.140 MHz に設定した後、WSJT ソフトウェアを開き、「JT65B」モードを選択します。
- 送信と受信：
- 送信時間に入力したい情報を入力します。「CQ」などのコールサインや、相手のコールサインなどを入力してください。その後、ソフトウェアがあなたの情報を音声信号に変換し、送信・受信機を通じて送信します。
- 受信時間帯に、ソフトウェアのスペクトルを表示し、遠方からの信号を探します。もし信号を受信した場合、クリックすることで信号を捕捉し、ソフトウェアは自動的に信号の解読を試みます。
- 通信の最適化：
- デコード結果に基づいて、アンテナの向きと電力を調整し、通信効果を最適化します。信号が弱い場合は、電力の増加やアンテナの向きの調整を試してください。
（３） 通信完了
一度の成功したEME通信は、通常「73」という合言葉で終わります。「73」は、単に会話を終えるだけでなく、遠く離れた友人への親愛なる挨拶でもあります。相手から「73」を受信したら、同じメッセージを送り返し、この宇宙を超えたコミュニケーションを締めくくりましょう。EME通信は短い時間かもしれませんが、その達成感と満足感は長く心に残ります。
6. 挑戦と収穫：宇宙通信の甘酸っぱい経験
（１）課題：「宇宙通信」における「障害物」
月の「性質」
月は完璧な反射体ではありません。表面には多くの凹凸があり、これにより信号が散乱・減衰します。さらに、月の軌道も固定されておらず、地球の重力や他の天体の重力の影響を受け、常に位置と距離が変化します。そのため、通信を行う際には、常に月の位置を把握し、アンテナの向きを調整する必要があります。
地球の「騒音」
地球上の電磁環境も、EME（極超低周波）通信に大きな課題をもたらします。都市部の電磁ノイズ、産業機器からの干渉、さらには雷雨などの悪天候が信号の伝送に影響を与えます。EME通信を行う前に、まず雑音レベルを測定し、電磁環境がEME通信に適していることを確認することが推奨されます。もし雑音が過度に高い場合は、低ノイズの前置アンプを使用したり、アンテナをより静かな場所に設置することを検討してください。
「時間の試練」
EME 通信には、正確な時間同期が不可欠です。信号は宇宙空間を通過するため、往復にかかる時間は約2.5秒であり、そのため、送信および受信時には厳密に時間を制御する必要があります。わずかなずれが生じると、信号の正しく解読できなくなる可能性があります。したがって、通信を行う前に、コンピュータの時間を確認し、UTCとの同期を確実に行う必要があります。
（2）収穫：「宇宙通信」の「甘い実」
技術の「発展」
EMエフェメラル通信を試すたびに、それは技術の向上につながります。あなたは、アンテナの指向性パターンを最適化する方法、パワーアンプを調整する方法、複雑な電磁環境に対処する方法などを学ぶことができます。これらの技術を習得することで、無線通信分野で継続的に成長することができます。
心の「共鳴」
EME コミュニケーションは、単なる技術的な活動ではなく、心の交流です。無線電波を通じて、遠く離れた友人との情熱や夢を共有することができます。たとえあなたが遠い場所にいても、月という「架け橋」を通して、あなたの心は繋がり合います。
探求の「喜び」
EME コミュニケーションは、未知への探求を楽しむものです。毎回の通信は、まるで暗闇の中で光を探すようなものです。信号が月に届くかどうか、相手からの応答が得られるかどうかは分かりません。しかし、その不確実性が、毎回の通信に驚きと期待を与えます。
7. 将来の展望：スマートなEME通信
技術の進歩に伴い、将来のEME（地球静止軌道衛星）通信はより高度な機能を持つようになる。自動アンテナ追尾、スマートな電力制御、そして効率的な通信モードにより、EME通信がより簡単かつ効率的に行えるようになる。
（１）自動アンテナ追尾
電動回転装置と月面追跡ソフトウェア（例：Z-Track）を使用することで、アンテナの自動追尾が可能になります。これにより、手動でアンテナの向きを調整する必要がなく、常に最適な信号受信・送信状態を維持できます。
（2）インテリジェントパワー制御
将来のパワーアンプは、スマートな電力制御機能を備え、信号強度に応じて自動的に電力を調整できるようになります。これにより、手動での電力調整が不要になり、送信プロセスの最適状態を維持できます。
（３）より効率的な通信方法
技術の進歩に伴い、将来の通信方式はより効率化されるでしょう。例えば、新しい符号化技術により、より低い信号レベルでもデコードが可能になり、EME（緊急用無線）との通信成功率がさらに向上します。
8. まとめ
EME 通信は、挑戦と喜びにあふれた旅です。そのためには、忍耐力、技術、そして情熱が必要です。しかし、成功した通信を体験することで、計り知れない喜びを得ることができます。このガイドが、EME 通信の魅力をより深く理解し、この素晴らしい無線通信の世界へ踏み出すためのお手伝いとなることを願っています。あなたが無線愛好家であろうと、宇宙への探求心を持つ冒険家であろうと、EME 通信は探求する価値のある分野です。無線の世界で、あなた自身の星々を見つけられるよう願っています。
後書き
もし皆さんが興味を持てない場合は、ここで終了します。以下に、私自身の考えや見解をいくつか記載しますが、これらは本文の内容と関連するものですが、多くはありません。
現在の無線通信業界においては、無線技術が以前の高齢者中心から、現在では若者中心へとシフトしています。これにより、無線技術が再び輝きを取り戻す現象が生じています。多くの未成年者や青少年がこの分野に参入し、新たな活力を注入しています。しかし、彼らは年齢的な問題や精神の発達の未熟さから、理解できない行動をとることもあります。私は高校生ですが、無線通信を長年取り組んでいます。もし私が特定の側についたと感じた場合は、遠慮なく指摘してください。意見は自由であるべきですが、悪意のある批判は避けるべきです。
上記状況を踏まえ、多くの人が特定のメンバーやグループに対して、排除やネット上での誹謗中傷といった手段を用いることで、彼らを強制的に排除しようとします。しかし、そのような行為は時に受け入れがたいものですが、先輩として、私たちはまず正しい方向へ導くべきではないのでしょうか？私たちは常に新しい血を失い続けるのでしょうか？「鉄には錆びなければ、それは依然として価値のある鉄である」という言葉があります。私もそう信じています。未成年者や若者を前にする際には、より寛容でオープンな姿勢を示し、彼らとの積極的な交流を通じて、彼らが円の中で成長できるよう支援すべきです。そうすることで、あなたは大きな達成感を得られると信じています。
それでは、これが最後の部分です。この記事の内容についてですが、もしここまで読めているなら、大変感謝いたします。手稿が非常に散らかっていたため、AIを使って少し整理し、私の考え方がより分かりやすく、初心者にも理解しやすいようにしました。皆さんは気づきましたか？（笑）。最後に、この記事はあくまで初心者のための導入部分です。もし皆さんからこの内容に対して高い反応があるようであれば、各セクションを個別のテーマとして詳しく解説することも検討します。これにより、初心者が早期に乗り越えやすくなるでしょう。
最後に、皆様、特にベテランの方々、そして新メンバーの皆様に、心からの祝福を送ります。皆で無線というコミュニティをより温かいものにしていきましょう。
また、新メンバー向けのアマチュア無線クラブのQグループを作成しましたので、ベテランの方々や新メンバーの皆様のご参加をお待ちしております。このグループでは、技術への情熱を持ち、他の人に共有することを喜ぶ人々が集まっています。もしあなたがそうではない場合は、ご遠慮ください。私たちは、良好でポジティブなコミュニティを築くことに尽力します。
グループID：921444110
闽ICP备2021006864号-7
闽公网安备35020602002794号
互联网举报中心