南非平方公里阵列(SKA)的197个射电天文碟子将位于宾夕法尼亚州大小的无线电静默区内,那里甚至禁止使用手机,以保存阵列的天空景观。然而,这种预防措施并不能挽救将于本世纪20年代末完成的望远镜,使其免受可能很快就会出现在头顶的问题:数以万计的通信卫星直接从天空发射无线电信号。“天空将充满这些东西,”SKA总干事菲尔·戴蒙德(Phil Diamond)说。
火箭公司SpaceX已经发射了数百颗Starlink卫星,这是第一个旨在为偏远地区提供互联网服务的“巨型星座”。这些卫星已经引起了光学天文学家的愤怒,因为它们在望远镜的视场中留下了明亮的条纹。现在,射电天文学家也很担心。本周,SKA发布了一份分析报告,分析了Starlink和其他星座将对阵列产生的影响。它发现它们会干扰SKA计划使用的一个无线电频道,阻碍对太空中有机分子以及用作宇宙学关键标志的水分子的搜索。
SpaceX承诺解决这一担忧。但射电天文学家也在寻求法规。联合国外层空间事务办公室(UNOSA)本周在一个研讨会上讨论了SKA的分析,该办公室正在考虑如何防止卫星用光线和无线电信号污染夜空,不仅是为了天文学,也是为了野生动物和公众。天文学家还希望联合国组织国际电信联盟(ITU)能够介入。英国Jodrell银行天体物理中心主任、射电天文学家迈克尔·加勒特(Michael Garrett)说:“射电频谱是一种正在被私人公司消耗的资源,这些公司通常不重视科学。”“在我看来,只有政府干预才能阻止这种状况.”
到目前为止,SpaceX已经发射了700多个Starlink,最初的目标是1440个,它已经获得了12,000个的批准。其他运营商,如OneWeb和亚马逊的Project Kuiper,也有类似的雄心。研究表明,广域光学调查将受到最严重的影响,卫星轨道会破坏大多数图像。建造维拉·C·鲁宾天文台(Vera C.Rubin Observatory)的团队一直在与SpaceX合作,以减少影响。维拉·C·鲁宾天文台是智利的一架勘测望远镜,定于明年破晓。该公司已经改变了卫星上升到最终轨道的方向,给它们涂上了反射率较低的颜色,并安装了“护目镜”以减少反射。SpaceX负责卫星政府事务的副总裁帕特里夏·库珀(Patricia Cooper)本周在联大研讨会上表示,自8月份以来,所有发射的Starlink卫星都有护目镜。“我们正在努力寻找一条我们可以共存的道路,”她说。
SKA建成后将成为世界上最大的射电天文台,该天文台的分析突出了这一新的担忧。Starlink用来向下发射互联网信号的频段占据了10.7至12.7千兆赫的相当大一部分频率,在被称为5b的波段范围内,这是SKA南非菜肴将瞄准的七个频段之一。SKA的分析计算了6,400颗卫星的影响,既考虑了直接信号,也考虑了被称为“旁瓣”的泄漏。
该研究小组计算出,卫星传输将导致下行链路频段的灵敏度损失70%。如果像许多人预测的那样,巨型星座中的卫星数量达到10万颗,那么整个波段5b将无法使用。SKA会对最简单的氨基酸甘氨酸等分子失去敏感性,甘氨酸是蛋白质的一种成分。戴蒙德说:“如果它是在一个正在形成的行星系统中被探测到的,那将是一条非常有趣的信息。”“这是SKA正在开拓的一个新领域。”该波段还可能包含遥远星系中水分子的指纹,这是宇宙学家用来研究暗能量如何加速宇宙膨胀的示踪器。
自1959年以来,国际电联为天文学保护了一些窄带。但近几十年来,数字接收器已经允许望远镜“在整个光谱范围内运行”,戴蒙德说。“我们已经学会了与发射器共存”,通常是通过将它们排除在无线电静默区或将望远镜放置在偏远地区来实现的。但他们无法控制头顶上飞过的发射器。
射电天文学家希望卫星操作员在飞越射电天文台时关闭发射器,转移到其他波段,或者将发射器对准别处。美国国家射电天文台台长托尼·比斯利表示,他们一直在与SpaceX公司讨论这些选择。“在接下来的一两年里,我们将进行测试,从技术上讲,我们将试图与他们进行实时协调。”比斯利说,这反映了SpaceX公司的企业文化:“他们想做很酷的事情;他们不想做任何事情。
其他天文学家不想指望公司的善意。在联南办事处的研讨会上,他们推动了两项建议:未来所有在低地球轨道上的卫星都应该设计成避免向射电望远镜和射电静默区发射光束,以及它们应该控制侧叶的泄漏。这些建议,以及本周讨论的其他保护光学天文台的建议,将于明年在联合国一系列小组委员会上进行辩论,然后提交联萨办事处,最终提交联合国大会批准。
比斯利对这种情况持哲学态度。他说:“SpaceX公司合法地在他们的一个波段内传输,任何试图从事射电天文学的人都会受到影响。”“这些频谱分配代表了社会的目标和意图。我们制造它们是为了促进商业,促进国防和各种活动。我们必须找到一个在一定程度上满足所有这些要求的解决方案。“。
*更正,10月12日,上午7:30:本故事的早期版本错误地指出甘氨酸是DNA的一个组成部分。