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流星的业余无线电观测

北京同好会 寇文

我们许多人都知道流星可以用调频收音机来听,这种方法叫做FRO(FM Radio Observation)。其实流星的无线电观测也可以在业余无线电波段进行,观测方法是在业余无线电6米波段(50-54MHz)某个频点发射无线电信号,其他观测者在远距离接收这个频点的信号,从中检测出流星反射的信号,这种方法叫做HRO(Ham_band Radio Observation)。国际电信联盟规定业余无线电可以使用50-54MHz频段,业余业务作为次要业务和其他业务共用这一频段,6米波段属于VHF(甚高频)频段,其传播方式接近于光波,一般只是在视距范围内能保证可靠的通信。流星余迹对于工作频率为20至100MHz的无线电波来讲,是一良好的散射媒体,可以把无线电信号反射出去,由于流星余迹的散射点高,作用距离可达2000公里以上,使得我们可以借助它接收到远距离的本来无法收到的信号。

1971年,日本的爱好者开始进行流星的无线电观测,开始的方法是用普通的调频接收机,收听流星反射的远方调频广播的信号,用笔做记录。用这种方法取得了许多有价值的数据,坚持了好多年。不过随着调频广播的逐年增多,暴露出一些问题,由于广播台站过多,使得要收听的台受到其它台的干扰,另外,所接收的调频台不能保证全天24小时连续广播,播出的时间表也经常在不通知的情况下更改,这使得在一个固定地点连续收听很困难。

1991年,许多无线电爱好者使用窄带宽(语音或摩尔斯码)和一定的功率,开始在业余无线电6米和2米频段进行流星通讯。1996年,在日本的Fukui为流星观测建立了一个连续发射信标信号的发射站,频率为53.750MHz,发射功率50W。在日本把52.9MHz-54MHz频段分配用来做无线电试验用,很少有其他业余无线电台的干扰,所以很适合在这个频段上进行流星观测。(如图:日本HRO发射、接收站点分布图)

由于发射机的功率不大,可以不间断发射,这样任何时间流星余迹反射的信号都可以被监测到。发射天线两单元十字八木天线,垂直指向天顶。

接收使用SSB接收机,可以通过软件把反射信号的频率转换成音频频谱。由于比AM、FM方式的带宽要窄,SSB接收有很好的信噪比,抗干扰能力较强。数据处理软件可以使用FFTSDP,用它可以检测到微弱流星反射的信号。大多数距离发射源200公里以内的观测者,都使用两单元八木天线做接收天线,对更远的观测者更适合用4-6单元八木天线以增加信号强度。

用这种HRO方法接收到的流星信号数量,比用FRO方法接收10kW功率调频广播电台收到的信号数量多几倍。

有些业余无线电爱好者使用频谱显示软件FFTSDP检测月面反射的微弱的无线电信号,FFTSDP软件在带有声卡的PC机上运行,可以在计算机屏幕上实时显示输入的音频信号的频谱图,带有时间标记的频谱图可以保存在计算机硬盘上。其他类似功能的软件还有不少,可以把人从枯燥的收听工作中解放出来,同时还有比人更灵敏的检测能力,记录到很微弱的流星反射信号。

目前在日本,HRO方法已经是业余无线电流星观测的主要方法。虽然用人工记数是一个很艰苦的工作,但这是保证观测数据正确的唯一办法,这是因为接收站和发射站的距离不是很远,飞行器反射的信号时常会干扰对微弱流星信号的接收。

目前我们国内真正进行无线电观测流星的业余爱好者很少,只有武汉的欧阳天晶老师在坚持用FRO方式观测,并参加了2002年狮子座流星雨国际无线电观测计划,在参加观测的19个国家89个观测者中,欧阳老师是中国大陆唯一的参与者。另外,大庆的天文爱好者张学军在1998年狮子座流星雨期间,曾经在我国业余无线电爱好者中发起流星余迹对通信信号反射情况的试验,当时有许多HAM参与了这项活动,在全国范围内设了若干个临时的发射台,在10米和2米波段发射信标,供其他HAM们收听。虽然参加者绝大多数都是无线电爱好者,参与的目的视进行无线电通联,但这应该是我国首次进行的全国规模的无线电观测流星活动。

我们北京天文同好会里,有许多人对业余无线电很感兴趣,一直想进行这方面的尝试。从技术和设备上完全没有问题,准备在今后一段时间内作一些试验性的观测,找出适合我们的观测频点,取得经验后,在有可能的情况下,尽早建立我们国家业余爱好者自己的HRO发射站。

(原载《星光快讯》2002年第6期)