Радиопомехи от спутников угрожают астрономии

Видимый свет — это лишь одна часть электромагнитного спектра, которую астрономы используют для изучения Вселенной. Космический телескоп Джеймса Уэбба был построен для того, чтобы видеть инфракрасный свет, другие космические телескопы фиксируют рентгеновские изображения, а обсерватории, такие как телескоп Грин-Бэнк, Очень большая решетка, Большая миллиметровая решетка Атакамы, и десятки других обсерваторий по всему миру работают на радиоволны.

Радиотелескопы столкнулись с проблемой. Все спутники, независимо от их функции, используют радиоволны для передачи информации на поверхность Земли. Точно так же, как световое загрязнение может скрыть звездное ночное небо, радиопередачи могут заглушить радиоволны, которые астрономы используют для изучения черных дыр, новых звезд и эволюции галактик.

Мы трое учёных, которые работают в области астрономии и беспроводных технологий. Ожидается, что в ближайшие годы на орбиту выйдут десятки тысяч спутников, а их использование на земле увеличится, поэтому радиоспектр становится перегруженным. Зоны радиомолчания – регионы, обычно расположенные в отдаленных районах, где наземная радиопередача ограничена или запрещена – в прошлом защищали радиоастрономию.

Поскольку проблема радиозагрязнения продолжает расти, ученым, инженерам и политикам придется выяснить, как каждый может эффективно использовать ограниченный диапазон радиочастот. Одним из решений, над которым мы работали последние несколько лет, является создание объекта, где астрономы и инженеры смогут тестировать новые технологии, предотвращающие блокирование ночного неба радиопомехами.

Радиоволны — это самые длинноволновые излучения в электромагнитном спектре, а это означает, что расстояние между двумя пиками волны относительно большое. Радиотелескопы собирают радиоволны длиной от миллиметра до метра.

Даже если вы не знакомы с радиотелескопами, вы, вероятно, слышали о некоторых исследованиях, которые они проводят. Первые фантастические изображения аккреционных дисков вокруг черных дыр были получены телескопом Event Horizon. Этот телескоп представляет собой глобальную сеть из восьми радиотелескопов, и каждый из отдельных телескопов, входящих в состав Телескопа «Горизонт событий», расположен в месте с очень небольшими радиочастотными помехами: в зоне радиомолчания.

Зона радиомолчания — это область, где наземные передатчики, такие как вышки сотовой связи, должны снижать уровень мощности, чтобы не влиять на чувствительное радиооборудование. В США есть две такие зоны. Самой большой из них является Национальная зона радиомолчания, которая занимает площадь 13 000 квадратных миль (34 000 квадратных километров), в основном в Западной Вирджинии и Вирджинии. Здесь находится обсерватория Грин-Бэнк. Другой, «Поле Столовой горы» и «Зона радиомолчания» в Колорадо, поддерживает исследования ряда федеральных агентств.

Подобные зоны радиомолчания являются домом для телескопов в Австралии, Южной Африке и Китае.

Большие спутниковые группировки, такие как Starlink, маршируют по ночному небу и наносят вред как видимой, так и радиоастрономии.

4 октября 1957 года Советский Союз запустил Спутник на орбиту. Пока маленький спутник облетел земной шар, радиолюбители со всего мира смогли уловить радиосигналы, которые он передавал обратно на Землю. Со времени этого исторического полета беспроводные сигналы стали частью почти всех аспектов современной жизни – от авиационной навигации до Wi-Fi – а количество спутников выросло в геометрической прогрессии.

Чем больше радиопередач, тем сложнее становится бороться с помехами в зонах радиомолчания. Существующие законы не защищают эти зоны от спутниковых передатчиков, что может иметь разрушительные последствия. В одном примере передачи со спутника Иридиум полностью затмили наблюдения слабой звезды, сделанные в защищенном диапазоне, выделенном для радиоастрономии.

Проблема радиопомех не нова.

В 1980-х годах российская глобальная навигационная спутниковая система – по сути, советская версия GPS – начала передачу на частоте, официально защищенной для радиоастрономии. Исследователи рекомендовали ряд исправлений этой проблемы. К тому времени, когда операторы российской навигационной системы согласились изменить частоту передачи спутников, уже был нанесен большой вред из-за отсутствия тестирования и связи.