EME – Earth-Moon-Earth: Wenn der Mond zum Reflektor wird
Stellen Sie sich vor, Sie senden ein Funksignal von der Erde zum Mond und empfangen das Echo zurück – eine Entfernung von rund 768.000 Kilometern hin und zurück. Genau das ist EME, auch bekannt als Moonbounce. Diese faszinierende Betriebsart gehört zu den anspruchsvollsten und zugleich lohnendsten Herausforderungen im Amateurfunk. In diesem Artikel beleuchten wir die Grundlagen, die Technik und den Einstieg in die Welt der Erde-Mond-Erde-Kommunikation auf den Bändern 2 m und 70 cm.
Was ist EME?
EME steht für Earth-Moon-Earth und beschreibt eine Funkverbindung, bei der der Mond als passiver Reflektor genutzt wird. Das Signal wird von einer Amateurfunkstation zur Mondoberfläche gesendet, dort reflektiert und von einer anderen Station (oder derselben) auf der Erde empfangen. Die Mondoberfläche reflektiert elektromagnetische Wellen im VHF- und UHF-Bereich, wenngleich nur ein winziger Bruchteil der Energie zurückkommt.
Die Idee, den Mond als Reflektor zu verwenden, reicht bis in die 1940er-Jahre zurück, als das US-Militär im Projekt Diana 1946 erstmals Radarechos vom Mond empfing. Im Amateurfunk gelang die erste erfolgreiche EME-Verbindung 1960 zwischen den Stationen W1BU und W6HB auf 1296 MHz. Seitdem hat sich EME zu einer etablierten, wenn auch anspruchsvollen Betriebsart entwickelt.
Die Physik hinter Moonbounce
Die größte Herausforderung bei EME ist der enorme Pfadverlust (Path Loss). Das Signal muss eine Strecke von etwa 384.400 km zum Mond und dieselbe Strecke zurück überwinden. Der Freiraumdämpfungsverlust beträgt dabei auf 144 MHz etwa 252 dB und auf 432 MHz sogar rund 262 dB. Das bedeutet, dass nur ein verschwindend kleiner Teil der ausgesendeten Energie wieder bei der Empfangsstation ankommt.
Hinzu kommen zwei wichtige Ausbreitungseffekte, die EME-Signale beeinflussen:
- Faraday-Rotation: Beim Durchgang durch die Ionosphäre wird die Polarisationsebene des Signals gedreht. Dies kann dazu führen, dass ein horizontal polarisiertes Signal bei der Empfangsstation vertikal ankommt – und damit nicht empfangen werden kann. Die Faraday-Rotation variiert mit der Tageszeit, der Jahreszeit und der Sonnenaktivität. Viele erfahrene EME-Operateure verwenden deshalb zirkular polarisierte Antennen oder können die Polarisation ihrer Antenne drehen.
- Librationsfading: Der Mond ist kein glatter Spiegel, sondern eine raue Oberfläche mit Bergen und Kratern. Das Signal wird daher von verschiedenen Punkten der Mondoberfläche reflektiert. Diese Teilreflexionen erreichen die Empfangsstation auf leicht unterschiedlichen Wegen und interferieren miteinander. Das Ergebnis ist ein charakteristisches, schnelles Fading des Signals, das als Librationsfading bezeichnet wird. Auf 432 MHz ist dieser Effekt stärker ausgeprägt als auf 144 MHz.
Die Laufzeit des Signals beträgt etwa 2,5 Sekunden für den Hin- und Rückweg zum Mond. Dieses Echo-Delay ist bei EME-Betrieb deutlich hörbar und ein unverwechselbares Merkmal dieser Betriebsart.
Die digitale Revolution: WSJT-X und neue Möglichkeiten
Bis in die 2000er-Jahre war EME fast ausschließlich in CW (Morsetelegrafie) möglich und erforderte riesige Antennenanlagen und hohe Sendeleistungen. Die Entwicklung spezieller digitaler Betriebsarten durch Joe Taylor, K1JT, hat EME grundlegend verändert und für weit mehr Funkamateure zugänglich gemacht.
Die Software WSJT-X bietet mehrere Modi, die speziell für EME optimiert sind:
- JT65: Der Klassiker für EME, entwickelt von K1JT. JT65 arbeitet mit 65-Ton-Frequenzumtastung (65-FSK) und verwendet eine starke Vorwärtsfehlerkorrektur (Reed-Solomon-Code). Ein QSO besteht aus strukturierten Nachrichten, die in 60-Sekunden-Intervallen gesendet und empfangen werden. JT65 kann Signale decodieren, die bis zu 25 dB unter dem Rauschen liegen.
- Q65: Der modernere Nachfolger von JT65, ebenfalls von K1JT entwickelt. Q65 bietet verschiedene Submodi (Q65A bis Q65E) mit unterschiedlichen Symbolraten, die für verschiedene Ausbreitungsbedingungen optimiert sind. Q65 ist besonders effektiv bei starkem Librationsfading auf 432 MHz und höheren Bändern.
- QRA64: Ein weiterer EME-Modus, der auf dem QRA-Code basiert und eine noch empfindlichere Decodierung als JT65 ermöglicht. QRA64 wird vor allem auf den höheren Mikrowellenbändern eingesetzt.
Dank dieser digitalen Modi können heute Stationen mit vergleichsweise bescheidenem Equipment erfolgreiche EME-QSOs fahren. Während früher Antennenfelder mit 16 oder mehr Yagis nötig waren, reichen heute auf 2 m oft schon eine oder zwei lange Yagi-Antennen und einige hundert Watt Sendeleistung.
Ausrüstung für EME auf 2 m (144 MHz)
Das 2-m-Band ist das beliebteste Band für EME-Einsteiger, da hier der Pfadverlust geringer ist als auf höheren Bändern und die Antennentechnik noch handhabbar bleibt. Die typische EME-Ausrüstung auf 144 MHz umfasst:
- Antenne: Mindestens eine lange Yagi-Antenne mit 10 dBd oder mehr Gewinn. Typisch sind Antennen wie die DK7ZB-Yagis oder M2-Antennen mit 3 bis 8 Metern Boomlänge. Fortgeschrittene Stationen verwenden Arrays aus 2, 4 oder mehr Yagis. Ein einzelne 9-Element-Yagi mit etwa 13 dBd Gewinn ist ein guter Einstieg für digitale EME.
- Rotor: Ein Azimut-Elevator-Rotorsystem ist zwingend erforderlich, um die Antenne dem Mond nachzuführen. Der Mond bewegt sich am Himmel, und die Antenne muss ihm folgen können – sowohl in der Horizontalen als auch in der Vertikalen.
- Endstufe (PA): Für digitale Modi auf 2 m sind 100 bis 400 Watt ein guter Ausgangspunkt. Für CW-EME sollten es mindestens 500 Watt sein. Viele Stationen verwenden LDMOS-Endstufen oder ältere Röhrenendstufen.
- Vorverstärker (LNA): Ein rauscharmer Vorverstärker (Low Noise Amplifier) direkt an der Antenne ist unverzichtbar. Das Rauschmaß sollte unter 0,5 dB liegen, idealerweise bei 0,2 bis 0,3 dB. Gute LNAs verwenden GaAs-FET- oder PHEMT-Transistoren.
- Transceiver: Ein stabiler VHF-Transceiver mit guter Frequenzstabilität. Beliebte Geräte sind der IC-9700, IC-7300 (mit Transverter), TS-2000 oder FT-991A. Die Frequenzgenauigkeit sollte besser als 50 Hz sein.
- Software: WSJT-X ist die Standardsoftware. Zusätzlich sind Mondtracking-Programme wie PstRotator oder die in WSJT-X integrierte Tracking-Funktion hilfreich.
Die Standard-EME-Frequenz auf 2 m ist 144,120 MHz für JT65B und 144,120 MHz aufwärts für Q65. CW-EME findet typischerweise zwischen 144,000 und 144,100 MHz statt.
EME auf 70 cm (432 MHz)
Das 70-cm-Band bietet ebenfalls hervorragende EME-Möglichkeiten, stellt aber höhere Anforderungen an die Ausrüstung. Der Pfadverlust ist hier etwa 10 dB höher als auf 2 m, was durch mehr Antennengewinn und/oder höhere Sendeleistung kompensiert werden muss.
Typische Ausrüstung für 432-MHz-EME umfasst:
- Antenne: Aufgrund der kürzeren Wellenlänge sind die einzelnen Yagi-Antennen physisch kleiner, aber man benötigt mehr davon. Ein typisches Einsteiger-Setup besteht aus 4 Yagis mit jeweils 21 bis 28 Elementen. Alternativ verwenden einige Stationen Parabolspiegel (Dish) mit 2 bis 3 Metern Durchmesser.
- Sendeleistung: Mindestens 200 bis 400 Watt für digitale Modi, 500 bis 1500 Watt für CW.
- LNA: Noch wichtiger als auf 2 m. Ein Rauschmaß von 0,3 dB oder besser ist empfehlenswert.
- Besonderheit: Das Librationsfading ist auf 432 MHz deutlich stärker als auf 144 MHz. Der Modus Q65C oder Q65D ist hier besonders empfehlenswert, da er mit dem schnelleren Fading besser umgehen kann.
Die Standard-EME-Frequenz auf 70 cm ist 432,065 MHz. Auch hier wird WSJT-X als Standardsoftware verwendet.
WSJT-X für EME konfigurieren
Die Einrichtung von WSJT-X für EME-Betrieb erfordert einige spezifische Einstellungen:
- Im Menü „File → Settings → General“ das eigene Rufzeichen und den Locator (Grid Square) korrekt eintragen.
- Unter „Radio“ den Transceiver konfigurieren und die CAT-Steuerung einrichten.
- Den gewünschten Modus wählen: JT65B für 2-m-EME oder Q65C/D für 70-cm-EME.
- Unter „File → Settings → General“ die Option „EME delay“ aktivieren. Dies kompensiert die 2,5-Sekunden-Laufzeitverzögerung.
- Die Sendesequenz korrekt einstellen: Bei EME sendet üblicherweise die westlichere Station in der ersten Periode.
- Die Audiobandbreite und die Empfängereinstellungen optimieren. Ein schmales Empfangsfilter (etwa 200 Hz) verbessert das Signal-Rausch-Verhältnis.
- Für die Antennennachführung kann WSJT-X die Mondposition berechnen und an ein Rotorsteuerungsprogramm weitergeben.
Besonders wichtig ist eine exakte Zeitsynchronisation des Computers. WSJT-X toleriert nur minimale Zeitabweichungen. Programme wie Meinberg NTP oder Dimension 4 sorgen für die nötige Genauigkeit.
EME-Conteste und Aktivitätstage
Die EME-Community organisiert regelmäßig Conteste und Aktivitätswochenenden, die den Einstieg erleichtern und für erhöhte Aktivität sorgen:
- ARRL EME Contest: Der größte EME-Wettbewerb, ausgerichtet von der American Radio Relay League. Er findet jährlich an mehreren Wochenenden statt – getrennt nach Bändern (144 MHz, 432 MHz, 1296 MHz und Mikrowelle). Die Teilnahme ist auch mit kleinen Stationen lohnend.
- Dubus EME Contest: Ein europäischer EME-Wettbewerb, organisiert vom Dubus-Magazin. Dieser Contest ist besonders in Europa beliebt und bietet eine gute Gelegenheit, erste EME-QSOs zu fahren.
- ARRL EME Aktivitätswochenenden: An bestimmten Wochenenden (Activity Time Slots, ATP) treffen sich EME-Enthusiasten zu koordinierten Aktivitäten. Diese sind im N0UK-EME-Newsletter und auf ping-jockey.net angekündigt.
- Internationale EME-Konferenz: Alle zwei Jahre findet eine internationale EME-Konferenz statt, bei der sich die weltweite EME-Community trifft, um Erfahrungen auszutauschen und neue Techniken zu diskutieren.
Einstieg mit bescheidenem Equipment
Viele Funkamateure glauben, dass EME nur mit riesigen Antennenfarmen und Kilowatt-Endstufen möglich ist. Dank der modernen digitalen Modi ist der Einstieg heute mit vergleichsweise bescheidener Ausrüstung möglich.
Ein realistisches Einsteiger-Setup für 2-m-EME könnte so aussehen:
- Eine einzelne lange Yagi-Antenne (z. B. 9 bis 12 Elemente, ~13 dBd)
- Ein Azimut-Elevator-Rotor (z. B. Yaesu G-5500 oder vergleichbar)
- Ein rauscharmer Vorverstärker am Antennenmast (NF < 0,5 dB)
- Ein VHF-Transceiver (z. B. IC-9700)
- Eine Endstufe mit 150 bis 300 Watt
- WSJT-X auf einem PC mit genauer Zeitsynchronisation
- Verlustarme Koaxialkabel (z. B. Ecoflex 15 oder Aircom Plus)
Mit diesem Setup und etwas Geduld sind auf 2 m EME-QSOs in JT65B oder Q65B mit größeren Gegenstationen durchaus möglich. Der Schlüssel zum Erfolg liegt in der Minimierung der Systemverluste: kurze, verlustarme Kabel, der LNA direkt an der Antenne und eine sorgfältige Antennenausrichtung.
Aktuelle EME-Aktivität und Ressourcen
Die EME-Gemeinschaft ist weltweit aktiv und gut vernetzt. Einige wichtige Ressourcen für EME-Interessierte:
- ping-jockey.net: Die wichtigste Echtzeit-Plattform für EME-Koordination. Hier verabreden sich Stationen für Skeds (geplante QSOs) und tauschen Informationen über die aktuelle Aktivität aus.
- N0UK EME Newsletter: Ein regelmäßiger Newsletter mit EME-Neuigkeiten, Contest-Ergebnissen und technischen Artikeln.
- WSJT-X Website (physics.princeton.edu/pulsar/k1jt): Die offizielle Quelle für die WSJT-X-Software mit Dokumentation und Updates.
- Dubus-Magazin: Eine europäische Fachzeitschrift mit Schwerpunkt auf VHF/UHF/Mikrowelle und EME.
- HB9Q EME Logger: Eine Online-Datenbank mit EME-QSO-Berichten und Signalstärkemessungen, betrieben von der Schweizer Station HB9Q.
EME ist eine der faszinierendsten Betriebsarten im Amateurfunk. Die Vorstellung, dass das eigene Signal den Mond berührt und zurückkommt, ist für viele Funkamateure ein emotionaler Höhepunkt. Ob mit einer bescheidenen Einzelyagi und Digitalmodi oder mit einer großen Antennenanlage in CW – EME bietet für jeden Geschmack und jedes Budget eine Herausforderung. Der Mond steht allen zur Verfügung – man muss nur den ersten Schritt wagen.
Videos: EME in der Praxis
Die folgenden Videos zeigen EME-Betrieb in der Praxis – von Contest-Aktivitäten bis hin zu Moonbounce-Experimenten auf verschiedenen Bändern:
ARRL EME Contest 2024 – Deep Space Exploration Society (DSES)
Eindrücke vom zweiten Wochenende des ARRL EME Contests 2024 bei der Deep Space Exploration Society in Colorado, USA. Die DSES betreibt eine beeindruckende 60-Fuß-Parabolantenne für EME-Verbindungen.
DUBUS EME Contest 2024
Dokumentation des DUBUS EME Contests 2024, dem wichtigsten europäischen EME-Wettbewerb. Video von Mike K0FYR (Ham-Solo).
Moonbounce auf 10 GHz – Ham Radio DX (VK7HH)
Hayden, VK7HH, zeigt einen Moonbounce-Versuch auf 10 GHz mit einer Parabolantenne – eine besonders anspruchsvolle EME-Variante auf Mikrowellenfrequenzen.
Quellen und weiterführende Links
- Wikipedia: Earth-Moon-Earth Communication – Überblick über Geschichte und Physik von EME
- WSJT-X Software – Offizielle Website der WSJT-X-Software von K1JT (Joe Taylor)
- EA6VQ – Moon Bounce (EME) Information – Umfangreiche EME-Ressourcen und Echtzeit-Daten
- EA6VQ – Get Ready for 2m Moonbounce – Einstiegsanleitung für EME auf 144 MHz mit JT65B
- RSGB – Moonbounce (EME) – Technische Informationen der Radio Society of Great Britain
- ARRL – Weak Signal / EME – EME-Ressourcen der American Radio Relay League
- Deep Space Exploration Society – EME – EME-Projekte und Contest-Berichte der DSES
- Electronics Notes: EME Propagation – Technische Grundlagen der Moonbounce-Ausbreitung
- VU2NSB: EME Moonbounce Communication – Detaillierte technische Analyse von EME-Verbindungen
73 – eure oeradio.at-Redaktion
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