Dacă te uiți la cer într -o noapte senină, la scurt timp după unul SpacexSunt multe lansări de rachete Falcon 9, s -ar putea să vedeți un șir luminos de lumini care se apropie de ceruri.
Acest fenomen, cunoscut sub numele de Trenul Starlinkapare atunci când lumina reflectă un lot nou implementat de Spacex sateliți înainte să se afle în cele din urmă și să devină parte a celor mai largi Starlink reţea. Este, de asemenea, un memento comun că grupuri uriașe de sateliți privați, cunoscuți sub numele de „Megaconsstellations„devin rapid o realitate.
Dar în spatele acestor lumini pândește o formă invizibilă – și mult mai problematică – de radiații: undele radio.
Dacă ochii noștri ar putea detecta și această radiație ascunsă, cerul ar fi plin de pete strălucitoare și intermitent non -stop, care ar întuneca semnalele îndepărtate de obiecte dincolo de orbita Pământului Low (Leu). Și spre deosebire de poluarea ușoară pe care o vedem de la sateliți, aceste semnale intruzive nu se întâmplă doar noaptea sau în orele după eliberarea de noi sateliți – se întâmplă tot timpul.
Unii cercetători sunt atât de îngrijorați de această poluare invizibilă, încât cred că am putea ajunge în cele din urmă la un „punct de inflexiune”, dincolo de care instrumentele de astronomie bazate pe sol ar putea deveni radio-orb pentru cosmos.
„Practic, ar însemna că nu mai ar fi posibilă nicio astronomie radio de la sol”, ” Benjamin Winkela declarat pentru Live Science un astronom de radio la Institutul de Astronomie Radio Max Planck din Germania. „În cele din urmă, va ajunge la un punct în care nu merită să operați [radio] Telescopul mai mult „.
În ceea ce privește creșterea megaconsstelărilor, acest lucru s -ar putea întâmpla în următorii 30 de ani, prezic unii experți.
Vedere unică a cosmosului
Radio Astronomia ne permite să vedem o serie de structuri și fenomene cosmice ascunse pe care nu le putem detecta doar prin lumina vizuală.
Oamenii de știință folosesc frecvențe radio pentru a studia o serie de fenomene, de la Jets of Energy Împușcături din găuri negre supermasive la subtil Modificări ale traiectoriilor asteroizilor din apropiere.
Telescoapele radio găsesc în mod constant fenomene, cum ar fi explozii rapide de radio – impulsuri de milisecunde de radiații ultra-energiceunele dintre care se repetă la intervale regulate-care provin din obiecte super-dense, extrem de magnetice, cum ar fi stelele de neutroni. Observațiile lor oferă, de asemenea, unele dintre cele mai bune informații despre „epoca reionizării”, până la 400 de milioane de ani după Big Bangcând primele stele și galaxii ieșeau din nori de hidrogen primordial.
Oamenii de știință care parcurg cerul pentru semne de Viața străinăcum ar fi cele la căutarea Institutului de informații extraterestre (SETI), de asemenea favorizează vânătoarea în undele radio Deoarece orice civilizații avansate vor folosi probabil aceste lungimi de undă pentru comunicare, la fel cum fac oamenii.
De asemenea, ne bazăm pe telescoape radio pentru a ne pune în jos locația noastră precisă în comparație cu alte obiecte cosmice, care se schimbă constant.
Porțiunea radio a spectrului electromagnetic variază de la Aproximativ 3 kilohertz până la peste 300 Gigahertz – Egală cu lungimile de undă de la peste 60 de mile (100 de kilometri) lungime până la 0,04 inci (1 milimetru). Cu toate acestea, nu toate aceste lungimi de undă sunt vizibile de pe Pământ, iar majoritatea astronomilor vânează semnale undeva între 1 megahertz și 100 GHz, potrivit Asociația Astronomică Britanică.
Multe dintre cele mai mari tablouri de telescop radio din lume se concentrează pe intervale și mai restrânse. De exemplu, The Cel mai mare telescop unic din lume, ChinaTelescopul sferic cu diafragmă sferică de cinci sute de metri, căutări între 70 MHz și 3 GHz; În timp ce Observatorul de kilometru pătrat (SKAO), cea mai mare gamă de telescoape de radio din lume împrăștiate în Australia și Africa de Sud, scanează între 50 MHz și 14 GHz.
Dar din ce în ce mai mult, multe dintre aceste frecvențe sunt bombardate de zgomot din Starlink și alți sateliți.
Scurgerea undelor radio
În timp ce mesajele prin satelit s -au adus în mod deliberat către operatorii de pe Pământ, cunoscuți sub numele de legături descendente, sunt problematice, cel mai mare risc pentru aceste proiecte este ceea ce este cunoscut sub numele de radiații electromagnetice neintenționate (UEMR) sau undele radio care se scurg din neatenție din nava spațială în orice moment.
„Aceasta nu a fost o problemă înainte, când numărul de sateliți era scăzut”, Federico di Vrunoa declarat pentru Live și a spus co-director un astronom de radio la Skao și co-director al Centrului Creat recent al Uniunii Astronomice Internaționale pentru protecția cerului întunecat și liniștit din interferența constelației prin satelit (CPS), Live Science. „Dar acum situația s -a schimbat”.
Iar UEMR este deosebit de răspândit în rândul constelațiilor satelite private, cum ar fi Starlink.
Când Di Vruno și colegii săi au folosit tabloul de frecvență joasă (LOFAR) din Europa pentru a observa un grup de sateliți din generația 1 Starlink, au descoperit că sateliții erau scurgerea UEMR la un ritm mult mai mare decât alte nave spațiale orbitează. În ei rezultatepublicate în 2023, au raportat că această radiație avea frecvențe între 110 și 188 megahertz, reprezentând o mare parte din gama de operare a LOFAR (10 până la 240 MHz), care scanează semnalele din pulsarsvânt solar, Raze cosmice și galaxii din epoca reionizării.
„Nu am fost surprinși că am detectat ceva”, a spus Winkel, care a fost coautor al studiului, a spus Live Science. „Dar nu am anticipat că nivelul va fi atât de mare”. Totuși, ceea ce a urmat a fost și mai șocant.
În septembrie 2024, Di Vruno și Winkel au fost coautori ai unui Studiu de urmărire LOFAR Asta a arătat că sateliții Starlink din generația 2 mai noi erau scurge de peste 30 de ori mai mult UEMR decât predecesorii lorchiar dacă cercetătorii au avertizat anterior SpaceX despre rezultatele studiului inițial. Această radiație a fost emisă în aproximativ aceeași lățime de bandă de frecvență ca sateliții Gen 1.
Iar SpaceX nu va fi singura sursă de UEMR. Alte companii, agenții și țări lansează, de asemenea, constelații de satelit concurente. Acestea includ Amazon Proiect KuiperRețeaua OneWeb a lui Eutelsat (care este fiind lansat de SpaceX), rețeaua Iris² a Uniunii Europene, AST Spacemobile Sateliți de comunicare uriașăși Qianfan din China sau „Mii de pânze”, constelațiaA remarcat Di Vruno.
„Nu știm [how much UEMR these spacecraft will emit] Cu toate acestea, „a spus Winkel.” Fiecare satelit va avea UEMR, dar rămâne de văzut, la ce nivel. „Drept urmare, multe alte frecvențe ar putea fi afectate, a adăugat el.
Închiderea „Windows” cosmică
În plus față de suprapunerea cu frecvențele semnalelor îndepărtate, UEMR este, de asemenea, mult mai intens sau mai luminos, decât obiectele cu emisie radio care apar în mod natural.
De exemplu, UEMR emis de sateliții Starlink Gen 2 este de până la 10 milioane de ori mai strălucitor decât cele mai slabe obiecte radio-vizibile din cerul nopții, care includ Galaxii antice au localizat miliarde de ani lumină de pământ.
„Această diferență este similară cu cele mai slabe stele vizibile cu ochiul liber și luminozitatea lunii pline,” Cees Bassaun astronom la Institutul Olandez pentru Radio Astronomie (Astron) și autor principal al studiului din 2024, a declarat anterior.
Încercarea de a detecta semnale dincolo de unul dintre acești sateliți este „ca și cum ai face o fotografie în timp ce cineva indică o lanternă în direcția ta”, a spus Winkel.
Unele telescoape radio, cum ar fi Lofar, vor fi lovite mai greu decât altele, datorită frecvențelor în care se specializează, dar toate telescoapele radio vor fi afectate „în moduri diferite”, a spus Di Vruno.
Studiile care necesită seturi de date pe termen lung vor fi deosebit de sensibile la interferențe, deoarece există o șansă mai mare ca sateliții scurgeri să treacă peste ei în perioada de colectare a datelor.
„Întrucât unele proiecte trebuie să înregistreze continuu datele în ore, zile, luni sau ani, chiar și semnalele de interferență minuscule pot avea un impact statistic asupra rezultatelor”, a spus Winkel. „Și poate astronomul care analizează datele nu este nici măcar conștient de acestea”.
Clink -urile intenționate, care sunt trimise în mai multe frecvențe de peste 1 GHz, sunt, de asemenea, extrem de luminoase și apar adesea în tandem cu UEMR, exagecând aceste efecte.
Pe măsură ce problema se agravează, anumite frecvențe vor deveni din ce în ce mai greu de studiat.
„Unele trupe de radio ar putea fi complet șterse”, a spus Di Vruno. „Și dacă [these] Cazurile științifice nu mai sunt posibile, ar însemna că închidem în mod efectiv „ferestre” pentru a observa universul nostru ”.
Abordând punctul de inflexiune
În luna mai, există 11.700 de sateliți activi care orbitează pe Pământ. Peste 7.300 dintre aceștia (peste 60%) sunt sateliți Starlink, care au fost lansați din 2019, potrivit Jonathan McDowellun astronom la Centrul de Astrofizică Harvard-Smithsonian Urmărirea lansării și reintrărilor prin satelit Din 1986.
Dar acesta este doar începutul. Peste 1 milion de sateliți au fost propuse de diverse organizații de pe glob. Și, deși majoritatea acestora nu pot fi lansate niciodată, mulți experți sunt de acord că în cele din urmă am putea avea până la 100.000 de sateliți privați în Leu, potențial până în 2050 (acesta va fi probabil numărul maxim care poate fi susținut simultan fără sateliți care se prăbușesc unul pe celălalt.)
Dacă se ajunge la acest număr maxim, există o „posibilitate reală” că am putea ajunge la un punct de inflexiune, dincolo de care astronomia radio bazată pe sol ar deveni efectiv imposibilă, a spus Di Vruno.
Nu toate frecvențele radio vor fi afectate. Cu toate acestea, lungimile de undă obscure vor fi probabil pierdute în bine, iar frecvențele neafectate este puțin probabil să se producă ca MA NY Descoperiri semnificative, a adăugat el.
În acest moment, nu am mai putea „observa semnale slabe departe în univers”, ceea ce ar fi „o problemă serioasă” Fionagh Thomsona declarat pentru Live Science, un coleg de cercetare la Universitatea Durham din Anglia, specializat în etică spațială și nu a fost implicat în cercetarea Lofar.
Unele astronomii radio ar putea fi, de asemenea, realizabile din spațiu la o scară mai mică. De exemplu, există planuri de a construi un telescop radio pe lună. Cu toate acestea, acest lucru ar fi foarte scump și ar capta date limitate în comparație cu suita actuală de telescoape radio de pe Pământ.
Dar chiar dacă evităm „cel mai rău scenariu”, riscăm să ne limităm sever capacitățile astronomice, cu excepția cazului în care operatorii și cercetătorii din satelit pot găsi soluții viabile la problemă, a spus Thomson.
Conectarea scurgerilor și a datelor de curățare
Operatorii de satelit pot limita impactul navei spațiale asupra astronomiei radio în câteva feluri.
De exemplu, cele mai intenționate frecvențe de legătură în jos sunt păstrate separate de cele utilizate de astronomii radio. Unele companii, inclusiv SpaceX, investighează, de asemenea, punerea în aplicare a „evitării boresight”, în care sateliții opresc temporar trimiterea semnalului pe măsură ce trec prin „zone liniștite” radio, sau zone în care radio telescoapele colectează activ date.
Cu toate acestea, pentru astronomi, este, de asemenea, imperativ ca aceste companii să minimizeze UEMR. Știm că acest lucru este posibil pentru că navele spațiale din NASA Și alte agenții spațiale produc radiații mult mai puțin accidentale decât o fac sateliții privați.
Dar companiile pot atenua doar UEMR a unui satelit înainte de a fi lansat în spațiu. Odată ajuns în Leu, „sunt greu de remediat”, a spus Winkel, așa că este vital să fie testați pentru scurgeri înainte de lansare.
„Dacă operatorii de satelit le pasă de UEMR, vom fi în regulă”, a spus Di Vruno. „Va fi mai dificil să efectuăm astronomie radio decât acum, dar înțelegem că evoluția tehnologiei și vom evolua cu ea”.
Astronomii pot limita, de asemenea, impactul poluării radio prin eliminarea semnalelor interferente din seturile de date. Cu toate acestea, această „curățare” poate determina astronomii să rateze datele cruciale care sunt mascate de interferențe.
„Cantitatea de date pe care trebuie să o aruncați sau efortul pe care trebuie să îl depuneți pentru a curăța cumva datele crește, de asemenea, cu atât există mai multe interferențe”, a spus Winkel. O modalitate în acest sens este de a colecta mai multe date, astfel încât să rămână mai multe odată ce l -ați curățat, dar acest lucru face, de asemenea, mult mai scump să faceți cercetări, a adăugat el.
Lucrând împreună, operatorii de satelit și astronomii radio pot rezolva problema poluării radio fără ajutor extern, a spus Thomson. „Dar, în mod inevitabil, operatorii de satelit și comunitatea Radio Astronomy au obiective, priorități și bugete diferite, iar găsirea de soluții funcționale nu este ușoară.”
Stabilind legea
Deoarece companiile private și oamenii de știință au priorități diferite, cea mai eficientă soluție a problemei este de a impune limite stricte asupra cantității de UEMR pe care o navă spațială privată le poate elibera, au spus specialiștii Live Science.
„Desigur, am fi mai relaxați dacă ar fi în vigoare o reglementare adecvată”, a spus Winkel.
În prezent, frecvențele radio specifice, precum cele utilizate de LOFAR, sunt protejate în numele astronomilor de către Uniunea Internațională de Telecomunicații (ITU) – o agenție a Națiunilor Unite responsabilă pentru reglementarea tehnologiilor de comunicații globale. Cu toate acestea, aceste reglementări se aplică numai surselor de poluare radio bazate pe pământ, nu și navelor spațiale.
Majoritatea operatorilor de satelit încearcă să respecte liniile directoare ale UTU atunci când folosesc legături descendente – cu grade de succes limitate. Dar UEMR se suprapune frecvent cu lungimile de undă protejate și rămâne perfect legal.
Unii experți susțin, de asemenea, că benzile de frecvență radio-Quiet ale UTU nu mai sunt suficient de largi pentru a proteja astronomia radio: „au fost stabilite într-o altă epocă și sunt, probabil, prea înguste pentru astronomia radio modernă”, a spus Thomson.
CPU -ul IAU speră să aibă în vigoare noi reglementări stricte până la sfârșitul deceniului și speră că o descoperire poate fi realizată la următoarea Conferință Mondială de Radiocomunicație, în 2027, a spus Di Vruno. Prin urmare, este important ca cercetătorii să monitorizeze îndeaproape scurgerea radiațiilor din constelații de satelit privat în următorii câțiva ani, astfel încât orice reguli noi să poată avea un impact eficient și de lungă durată, a adăugat el.
Cu toate acestea, chiar și orientările mai stricte ar putea să nu fie suficiente dacă organizațiile nu le respectă.
„Există o presupunere că impunerea legilor vor rezolva probleme complexe”, a spus Thomson. „Dar nu toate soluțiile viabile implică implementarea legislației obligatorii”, a avertizat ea.
Comentarii recente