Der EME Explorer beantwortet eine Frage: Lohnt sich der Aufwand gerade, oder warte ich besser? Er rechnet die vollständige Streckenbilanz einer Erde-Mond-Erde-Verbindung durch und übersetzt sie in eine Zahl – die Marge in Dezibel..
Der Aufbau
Fragezeichen mit der Kurzfassung der Anleitung. Darunter über die volle Breite der Himmel, dann drei Spalten: links die Eingaben, in der Mitte Zeitfenster und Weltkarte, rechts die Bilanz. Je nach Bildschirmbreite stehen die Spalten neben- oder untereinander.
Der Himmel
Voller Rundblick über 360 Grad, waagerecht auf den Mond zentriert – er steht immer in der Bildmitte. Nichts zu drehen, nichts zu zoomen. Die Skala am Horizont nennt den Azimut, die Marken am linken Rand die Höhe; rechts in der Kopfzeile stehen Mondposition und Marge.
- Der Himmelsgradient folgt dem Sonnenstand, von Tageshell bis zur astronomischen Nacht.
- Der Horizont ist über eine angedeutete Vegetationskante stilisiert.
- Der Mond erscheint mit korrekter Phase und Lichtgrenze. Seine Scheibe ist überhöht; bei 0,5 Grad wahrem Durchmesser wäre er sonst ein Pixel.
- Der Kreis darum ist Ihre Antennenkeule bei -3 dB, maßstabsgetreu.
- Sonne, Sternbilder und galaktische Ebene sind zuschaltbar. Das Band der Milchstraße ist kein Schmuck: läuft der Mond hindurch, steigt das Himmelsrauschen auf 2m um mehrere Dezibel.
Linke Spalte: Eingaben
Standort & Zeit
Standort nimmt drei Formate ohne Umschalten: Maidenhead-Locator (JO31jf), Koordinaten (51.23, 6.77) oder Städtename. Die Stecknadel nutzt die Browser-Ortung, „Setzen“ bestätigt die Eingabe.
Zeit – beliebiger Zeitpunkt über Kalender und Uhr, „Jetzt“ für Echtzeit (grüne LIVE-Marke). Die Sprungtasten ±1 h und ±1 d sind für schnelle Erkundung, der Zeitraffer 60×/600× zeigt den Verlauf einer ganzen Nacht in Sekunden.
Vier Schalter steuern die Himmelsansicht: Sternbilder, galaktische Ebene, Gradraster, Mondbahn ±6 h mit Antennenkeule.
Station & Betriebsart
Band – neun Bänder von 6m bis 1,2cm, darunter die üblichen Segmente. Ein Bandwechsel setzt bandtypische Vorgaben für Rauschzahl und Polarisationsverlust neu.
Betriebsart – nach Familien gruppiert. Ganz oben Auto: dann wählt die Anwendung den Submode so, dass der Tonabstand zur Doppler-Spreizung passt. Das ist die vernünftige Voreinstellung; manuell wählt man nur, wenn eine Sked-Absprache etwas vorgibt.
Antenne – Yagi mit Elementzahl und Stockung, oder Spiegel mit Durchmesser und Bauart. Darunter Gewinn und Keulenbreite. Die Werte sind konservativ genähert; gemessene oder mit NEC gerechnete Gewinne liegen meist ein bis zwei Dezibel höher.
TX-Leistung an der Antennenbuchse.
Gegenstation – vier Klassen. Die Zeile darunter nennt Gewinn, Leistung und den entsprechenden Spiegeldurchmesser, auf den unteren Bändern zusätzlich eine Yagi-Gruppe: ein 2-m-Big-Gun mit 25 dBi entspräche 16 Metern Schüssel.
Die Einstellung Eigenes Echo spiegelt Ihre Station auf die Gegenseite – der beste Funktionstest einer Anlage, weil er ohne Verabredung auskommt.
Erweitert – Kabeldämpfung TX und vor dem Vorverstärker, dessen Rauschzahl, mittlerer Polarisationsverlust.
Mittlere Spalte: Wann und wohin
Mondfenster & Ausrichtung
Der Kompass ist eine Draufsicht, Norden oben, Rand gleich Horizont, Mitte gleich Zenit. Eingezeichnet: Mondbahn über ±6 Stunden, aktuelle Position, Keulensektor, Sonne.
Der Fensterstreifen darunter zeigt ±12 Stunden. Die Kurve ist die Mondhöhe, die Balken sind nach Marge eingefärbt (grün = Reserve, rot = zu wenig), die graue Kontur ist der Vegetationshorizont. Ein Klick springt zu diesem Zeitpunkt.
Bestes Fenster suchen durchsucht 24 Stunden in Zehn-Minuten-Schritten und springt zum günstigsten Moment.
Gemeinsames Mondfenster
Die Weltkarte zeigt, wer den Mond zugleich mit Ihnen sieht – die Grundbedingung jeder EME-Verbindung.
- Die grüne Linie ist der Horizont zur Gegenstation. Der Bereich ist die Kappe um den subluminaren Punkt (offener Kreis) mit Radius arccos(R_Erde/d) ≈ 89°, also knapp eine halbe Erde. Ein geschlossenes Oval ergibt das selten: der nähere Pol liegt fast immer darin, dann läuft die Linie als Wellenlinie quer über die Karte.
- Die Färbung folgt der Mondhöhe. Bernstein heißt horizontnah – die Gegenstation kämpft mit Bodenrauschen und Abschattung. Grün heißt hoch am Himmel.
- Gestrichelt grau die Tag-Nacht-Grenze, dunkler die Nachtseite, der helle Punkt der subsolare Ort. Das Kreuz ist Ihr QTH.
Darunter die erreichbaren DXCC-Gebiete, nach Mondhöhe sortiert (Details per Mauszeiger). Steht der Mond bei Ihnen unter dem Horizont, ist gar kein Fenster offen; die Karte wird blass und nennt den Fehlbetrag.
Die Karte beantwortet die geometrische Frage. Ob die Gegenstation genug Antenne hat, sagt die Bilanz.
Rechte Spalte: Die Bilanz
Oben die große SNR-Zahl mit Bewertung und Margenbalken, darunter der Bewölkungsschalter und die Warnhinweise. Dann die Kennwerte in vier Gruppen: Mond, Weg & Atmosphäre, Rauschen, Bilanz.
Die Unsymmetrie
Ausgewiesen werden SNR hier und SNR dort getrennt – hier unterscheidet sich der EME Explorer von einem einfachen Rechner. EME ist unsymmetrisch. Eine Einzel-9-Element-Yagi mit 300 Watt hört ein Big Gun mit -16 dB, wird selbst aber nur mit -23 dB gehört. Bewertet wird die schwächere Richtung, der Verdikt-Text nennt den Engpass. Genau das erlebt man auf dem Band: man hört jemanden laut und kommt trotzdem nicht durch.
Erfolgswahrscheinlichkeit
Für die digitalen Betriebsarten steht neben der Marge, wie viel Prozent der Durchgänge ankommen und wie oft man senden muss, um mit 95 % einmal durchzukommen. Das ist oft aufschlussreicher als die Marge selbst – warum, steht unten beim Schwund.
Das Rechenmodell
Streckendämpfung
Radargleichung für ein Ziel der Rückstrahlfläche σ = 0,065 · π · R²_Mond (Albedo 6,5 %, R = 1738 km):
L = 64 π³ d⁴ / (λ² σ)
Das ergibt bei mittlerer Entfernung rund 252 dB auf 144 MHz, 262 dB auf 432 MHz, 271 dB auf 1296 MHz. Weil d in der vierten Potenz eingeht, schwankt allein die Entfernung zwischen Perigäum und Apogäum um 2,3 dB.
Airmass und Rauschen
Airmass nach Kasten & Young, daraus die atmosphärische Dämpfung (auf VHF vernachlässigbar, auf 10 und 24 GHz dominant) und deren Rauschtemperatur.
Himmelsrauschen aus der galaktischen Position des Mondes (408-MHz-Referenz, Spektralindex -2,55, plus 2,7 K CMB). Steht der Mond im galaktischen Zentrum, steigt T_sky auf 144 MHz von rund 200 K auf über 2000 K – mehrere Dezibel Verlust.
Bodenrauschen hängt von Elevation und Bauart ab: Offset-Spiegel deutlich besser als Prime Focus, Yagis am stärksten betroffen. Große Spiegel sehen zusätzlich den Mond selbst als 210-K-Quelle.
Degradation fasst Entfernung und Himmelstemperatur gegenüber Bestbedingungen zusammen (0 dB – Perigäum am kalten Himmel).
Doppler und Libration
Die topozentrische Entfernung wird numerisch differenziert; daraus folgen Signallaufzeit (2,4–2,7 s) und der Doppler des eigenen Echos. Die Librationsrate ergibt sich aus der Drehung des Beobachtervektors im mitrotierenden Mondsystem und enthält optische wie tägliche Libration. Daraus wird die Doppler-Spreizung genähert; wirksam streut vor allem die quasi-spekulare Zone nahe dem Sub-Radar-Punkt.
Libration-Schwund
Die Mondoberfläche ist rau: das Echo setzt sich aus vielen Beiträgen mit zufälliger Phase zusammen. Dreht die Libration den Mond, verschieben sich diese Phasen und die Amplitude schwankt – Rayleigh-verteilt, die Leistung also exponentiell. Aus der Spreizung folgt die Schwundperiode τ = 1/(π·σ), auf 2m 1 bis 16 Sekunden.
Für die digitalen Betriebsarten zählt, wie viele unabhängige Stichproben ein Durchgang umfasst: N = 1 + T/τ. Die Fehlerkorrektur streckt sich über die ganze Aussendung und mittelt darüber – schneller Schwund ist deshalb fast harmlos, der Verlust bei schneller Libration steckt in der Spreizung, nicht in der Amplitude. Gefährlich ist der langsame Schwund: bei einem Librationsminimum sinkt N auf 3 bis 5, und einzelne Durchgänge können vollständig in einem Einbruch liegen. Kurze T/R-Perioden leiden stärker – bei τ = 16 s kommt Q65-15A auf N = 1,9, Q65-300A auf N = 20.
Bei CW wirkt der Schwund in beide Richtungen. Der Operator liest in den Spitzen, nicht im Mittel – das bringt bis zu 2,7 dB. Fällt aber mehr als ein Schwund in einen Punkt, zerfallen die Zeichen, und das Ohr mittelt die Spitzen zugleich weg. Steht das Signal ganz still, gibt es nur einen Zufallswert, dessen Median 1,6 dB unter dem Mittel liegt. Ein Librationsminimum ist deshalb nicht pauschal gut für CW: auf den Mikrowellenbändern ja, weil es das Zerhacken beendet – auf 2m eher nicht, weil dort ohnehin nichts zerhackt wird und nur die Spitzen verlorengehen.
Betriebsarten
Q65 ist heute die Empfehlung für alle Bänder. Schwellen nach K1JT (SNR in 2500 Hz, 50 % Dekodierwahrscheinlichkeit): -22,2 / -24,8 / -27,6 / -30,8 / -33,8 dB für T/R – 15/30/60/120/300 s im Submode A; jede Stufe B…E verdoppelt den Tonabstand und kostet gut 0,7 dB. Die Dekodierung bleibt bis etwa zum zehnfachen Tonabstand an Spreizung wirksam – daraus folgt der Submode-Vorschlag.
JT65 steht zur Wahl, weil ein großer Teil der Aktivität – vor allem auf 2m und 70cm und bei allen MAP65-Nutzern – weiter dort stattfindet. Mit -25 dB ist es rund 2,6 dB unempfindlicher als Q65-60A. Die Submodes A, B und C unterscheiden sich nur im Tonabstand (2,7 / 5,4 / 10,8 Hz), nicht in der Empfindlichkeit: der Suchfilter je Ton bleibt gleich breit.
JT4 ist die Wahl ab 2,3 GHz, wo die Spreizung alles andere zerreißt. JT4D auf 2,3 und 3,4 GHz, JT4F auf 5,7 und 10 GHz, JT4G auf 24 GHz, Schwellen von -23 bis -17 dB. QRA64 war der Vorläufer von Q65 und liegt mit -26 bis -22 dB rund 1 dB über JT65. Alle Zahlen aus der Submode-Tabelle des WSJT-X-Handbuchs. Anders als bei JT65 sinkt bei JT4 und QRA64 die Empfindlichkeit mit jedem Submode um etwa 1 dB.
CW ist mit -17 dB (2500 Hz, entspricht etwa 0 dB in 50 Hz) rund 8 dB fordernder als JT65.
Antennen
Yagi: Keulenbreite ≈ 116°/√N in der E-Ebene, H-Ebene 1,2 × breiter, Richtfaktor D ≈ 26000/(HPBW_E · HPBW_H); Stockung bringt 3 dB je Verdopplung abzüglich 0,3 dB Verkopplung.
Spiegel: G = η·(πD/λ)², Keulenbreite ≈ 70·λ/D, Wirkungsgrad je Bauart (Prime Focus 0,55, Offset 0,65, Cassegrain 0,62, altes Gitter 0,45). Offset punktet zusätzlich beim Bodenrauschen.
Bewölkung
Wolkentröpfchen sind klein gegen die Wellenlänge, es gilt Rayleigh-Absorption: die Dämpfung wächst etwa mit dem Quadrat der Frequenz (ITU-R P.840). Der Schalter setzt eine geschlossene Decke mit 0,4 kg/m² Flüssigwasser an und wirkt doppelt, hin und zurück. Er kostet nicht nur Signal, sondern hebt auch die Systemtemperatur – was absorbiert, rauscht.
Im Zenit: unter 23cm praktisch null, auf 3cm rund 0,2 dB, auf 24 GHz gut 1 dB je Weg. Bei 30° Elevation ergibt das in der Gesamtbilanz etwa 1,3 dB auf 3cm und über 5 dB auf 24 GHz.
Regen ist etwas anderes und nicht enthalten. Tropfen sind zu groß für die Rayleigh-Näherung; die Dämpfung liegt um Größenordnungen höher und hängt an der Regenrate.
OSCAR-0
Der Beiname an der Mondmarkierung ist eine Verbeugung vor dem ältesten Reflektor überhaupt – kein offizielles AMSAT-Kürzel. Die amtliche OSCAR-Zählung beginnt 1961 mit OSCAR 1.
Genauigkeit
Die Mondposition folgt der gekürzten Meeus-Theorie, topozentrisch mit Parallaxe, und wurde gegen eine Referenz-Ephemeride auf besser als 0,02° in Azimut und Höhe und rund 40 km in der Entfernung geprüft.
Die Funkbilanz bleibt ein Näherungsmodell. Antennengewinne, Bodenrauschen und vor allem Polarisationsverluste streuen in der Praxis; ±3 dB sind normal. Nicht enthalten sind Ground Gain bei sehr flachen Elevationen, Ionosphärenszintillation, Regendämpfung auf den Mikrowellenbändern und Refraktion (nahe dem Horizont bis etwa 0,5°). Das eigene Horizontprofil ist stilisiert.
Das reicht, um zwischen „aussichtslos“ und „machbar“ zu unterscheiden – nicht, um zwei Antennen mit einem Dezibel Unterschied zu vergleichen.
Ein typischer Ablauf
- Standort, Band, Antenne und Gegenstationsklasse eintragen.
- Bestes Fenster suchen klicken.
- Im Fensterstreifen die Stunden davor und danach vergleichen.
- In der Bilanz prüfen, ob die schwächere Richtung trägt und ob ein anderer Submode empfohlen wird.
- Auf der Weltkarte sehen, wer zu dieser Zeit erreichbar ist.