Wow@Home

简介

与大型专业天文台相比，小型无线电望远镜网络具有几个明显的优势。这些系统成本低廉，可以全天候自主运行，非常适合持续监测瞬态事件或长时间信号，而专业望远镜无法投入全部时间进行观测。

它们的地理分布实现了全球天空覆盖和跨不同时区的协同观测，这对于验证重复或时变信号尤其有价值。多个站点之间的重合检测有助于抑制本地射频干扰 (RFI)，从而提高对真实天体物理或技术特征候选信号的信心。

这些网络还具有高度的可扩展性，能够抵御单点故障，并能够对外部警报做出快速响应。此外，它们具有成本效益、吸引力且易于访问，非常适合教育、公民科学和扩大无线电天文学的参与度。

然而，与专业望远镜相比，这些系统也存在明显的局限性。它们的灵敏度明显较低，限制了它们探测微弱或遥远源的能力。由于较小的天线尺寸和较宽的波束宽度，它们的角分辨率较差，使得精确的源定位变得困难。

各站之间的校准可能不一致，并且频率稳定性或动态范围可能无法与专业级设备的性能相匹配。此外，如果没有标准化的设备和协议，数据质量和互操作性可能会因网络而异。尽管存在这些限制，但经过周密的协调，这些网络可以为专业设施提供有价值的补充观测。

Wow@Home 无线电望远镜

本页展示了我们第一个 Wow@Home 无线电望远镜硬件和软件配置的测试（图 1）。该系统经过测试，适用于小型无线电望远镜网络，该网络旨在尽可能地模拟 20 世纪 70 年代 Ohio SETI 项目使用的子午线无线电望远镜 Big Ear 的观测协议。与原始设置中一样，我们使用 10 kHz 的通道宽度和 12 秒的积分时间。但是，我们的系统在以下几个方面有所不同：它具有 256 个通道而不是 50 个，光束尺寸更大，但灵敏度明显更低。

望远镜固定在恒定的仰角，指向南方，并在一天或多天内使用大约 25°（HPBW 或其波束宽度）的宽视场扫描特定的天体赤纬。随着地球的旋转，这种配置允许望远镜捕获该赤纬上连续 360° 的天空条带。完成三次或更多次全天空扫描后，调整望远镜到新的仰角，开始扫描不同的赤纬，随着时间的推移逐渐建立完整的全天空覆盖。

虽然此配置已针对教育用途进行了优化，但它还可以提供有关城市环境中 H I 线附近的 RFI 的宝贵数据，从而帮助我们评估 RFI 模仿 Wow!-like 信号的可能性。此外，它还是一个用于广泛搜索强瞬态事件的实用平台，无论是天体物理起源还是潜在的技术特征。

对于持续时间超过一天的事件，可以使用多次观测来验证它们的存在，检测较弱的特征，提高整体灵敏度，并帮助区分它们与 RFI。此外，两个或多个指向同一位置的望远镜同时进行观测可以进一步帮助抑制本地干扰并确认持续时间少于 24 小时的信号的真实性。

Wow@Home 无线电望远镜作为一个子午线式仪器，全天候 24/7 自主运行，对瞬态事件进行连续的全天空巡天。构建这些望远镜所需的硬件既便宜又容易获得，依赖于现成的组件。关键要素在于软件，它必须能够有效地分析数据，无论是来自单个站点还是来自协调的望远镜网络。

未来的扩展可能包括集成多波束系统以实现同步 ON-OFF 观测以提高灵敏度，跟踪能力以执行对特定目标的观测，多站点检测以进行信号验证，更高的灵敏度和 RFI 区分，用于提高角度分辨率的干涉测量能力，以及用于增强灵敏度和实现电子波束控制的相控阵配置。

图 1：我们第一个 Wow@Home 无线电望远镜的组件。Easy Radio Astronomy (ezRA) 软件是一个出色的入门程序包，可用于启动和运行此配置以进行无线电天文学。我们计划在未来几个月内测试其他配置，包括将前端集成到天线中的 Discovery Dish，以及 Airspy Mini 作为后端，提供 12 位 ADC 以提高动态范围。

Wow@Home 软件

Wow@Home 软件是我们项目的核心。它用作数据采集和分析平台，旨在利用来自任何小型无线电望远镜的数据，搜索由天体物理现象、潜在的技术特征和 RFI 特征引起的瞬态事件。该软件基于我们正在开发的分析方法，以检测专业天文台档案数据中的 Wow-like 信号，这是我们 Arecibo Wow! Project 的一部分。我们目前正在 IDL 中开发该软件，示例输出如图 2、3 和 4 所示。稍后将将其翻译成 Python，以确保跨平台兼容性和更广泛的可访问性。

图 2：这是 Wow@Home 无线电望远镜的测试运行。顶部面板显示了相对功率随时间的变化。下一个面板是信噪比 (SNR)。此处的大多数 RFI 都来自连续谱源，这些源相对容易滤除。以下动态频谱图像显示了三种不同的数据分析方法，具体取决于感兴趣的信号类型。宽带 SNR 适用于检测连续谱源，但 RFI 严重污染了它。位于不同位置的第二台望远镜可用于互相关天文信号。中频段 SNR 非常适合突出显示 6 小时后经过的银河中心和大约 12 小时后的银河反中心。窄带 SNR 对仅在一个通道中发生的信号更敏感。通道 224 处的水平线是跨越望远镜波束宽度的注入测试信号。在 15 小时后，通道 0 附近可以看到实际的窄带 RFI 事件。

图 3：银河中心的中性氢 (H I) 光谱轮廓，从图 2 的数据中 6.5 小时处提取。误差线表示每个频率通道中的 1σ 不确定性。

图 4：除了当今无线电望远镜可用的现代分析工具外，我们还致力于将以原始 Ohio State SETI 项目打印风格生成数据实时预览的功能集成到我们的软件中。此功能旨在提供历史背景，并将当前的努力与早期 SETI 研究的遗产联系起来。上面是使用原始 Wow! Signal 数据的示例。

如需更多信息，请联系 abel.mendez@upr.edu。 (CC) Planetary Habitability Laboratory University of Puerto Rico at Arecibo, 2025 Page updated Report abuse