News
Açık bir gecede gökyüzüne bakarsanız, birinden kısa bir süre sonra SpaceXBirçok Falcon 9 roket lansmanı, göklerde yakınlaştıran parlak bir ışık dizisi görebilirsiniz.
Bu fenomen, Starlink treniışık yeni konuşlandırılmış bir parti yansıttığında ortaya çıkar. SpaceX Sonunda fan çıkmadan ve daha geniş bir parçası haline gelmeden önce uydular Starlink ağ. Ayrıca, devasa özel uydu gruplarının “megaconstellasyonlar“hızla bir gerçeklik haline geliyor.
Ancak bu ışıkların arkasında görünmez ve çok daha sorunlu bir radyasyon şekli: radyo dalgaları.
Gözlerimiz de bu gizli radyasyonu tespit edebilseydi, gökyüzü parlak noktalar ve düşük toprak yörüngesindeki nesnelerden uzak sinyalleri gizleyecek kesintisiz yanıp sönme ile dolu olurdu. Ve uydulardan gördüğümüz ışık kirliliğinden farklı olarak, bu müdahaleci sinyaller sadece geceleri veya yeni uydular serbest bırakıldıktan sonraki saatlerde gerçekleşmez – her zaman gerçekleşir.
Bazı araştırmacılar bu görünmez kirlilik konusunda o kadar endişeli ki, nihayetinde yer tabanlı astronomi enstrümanlarının kozmos için radyo-kör haline gelebileceği bir “bükülme noktasına” ulaşabileceğimizi düşünüyorlar.
Diyerek şöyle devam etti: “Temel olarak yerden hiçbir radyo astronomisinin mümkün olmayacağı anlamına gelir” Benjamin WinkelAlmanya’daki Max Planck Radyo Astronomi Enstitüsü’nde bir radyo gökbilimcisi Live Science’a verdiği demeçte. “Sonunda, bir [radio] artık teleskop. “
Bazı uzmanlar, megaconstellasyonların arttığı oranda, önümüzdeki 30 yıl içinde gerçekleşebilir.
Kozmos’un benzersiz görünümü
Radyo astronomisi, sadece görsel ışıkla tespit edemeyeceğimiz bir dizi gizli kozmik yapı ve fenomen görmemizi sağlar.
Bilim adamları, enerji jetlerinden bir dizi fenomeni incelemek için radyo frekanslarını kullanır Süper kütleli kara deliklerden çekim ince Yakın toprak asteroitlerin yörüngelerindeki değişiklikler.
Radyo teleskopları da hızlı radyo patlamaları gibi sürekli fenomenler buluyor – Milisaniye millisaniye nabzı ultra enerjili radyasyonbazıları normal aralıklarla tekrarlanır-nötron yıldızları gibi süper yoğun, son derece manyetik nesnelerden gelir. Gözlemleri ayrıca 400 milyon yıl sonra “Reiyonizasyon Çağı” ile ilgili en iyi bilgilerden bazılarını sağlar. Büyük Patlamailk yıldızlar ve galaksiler primordial hidrojen bulutlarından ortaya çıkıyordu.
Gökyüzünü işaret eden bilim adamları Uzaylı Yaşamdünya dışı istihbarat (SETI) Enstitüsü arayışında olanlar gibi, ayrıca Radyo dalgalarında avlanma Çünkü herhangi bir gelişmiş medeniyet, tıpkı insanların yaptığı gibi, bu dalga boylarını iletişim için kullanacaktır.
Ayrıca, diğer kozmik nesnelere kıyasla kesin konumumuzu sabitlemek için radyo teleskoplarına güveniyoruz. sürekli değişiyor.
Elektromanyetik spektrumun radyo kısmı kabaca 3 kilohertz ila 300’den fazla gigahertz – 100 kilometreden (100 kilometre) uzunluğundaki dalga boylarına eşit. Bununla birlikte, bu dalga boylarının tümü Dünya’dan görülmez ve çoğu gökbilimci, 1 megahertz ile 100 GHz arasında bir yerde sinyaller avlar, İngiliz Astronomi Derneği.
Dünyanın en büyük radyo teleskop dizilerinin çoğu daha dar aralıklara odaklanıyor. Örneğin, Dünyanın en büyük tek teleskopu– ÇinBeş yüz metrelik diyafram küresel radyo teleskopu, 70 MHz ila 3 GHz arasında arama yapıyor; Avustralya ve Güney Afrika’ya dağılmış dünyanın en büyük radyo teleskopları dizisi, 50 MHz ila 14 GHz arasında taranan kare kilometre dizi Gözlemevi (SKAO).
Ancak giderek daha fazla, bu frekansların çoğu gürültü ile bombalanıyor Starlink ve diğer uydular.
Sızan Radyo Dalgaları
Kasıtlı olarak Dünya’daki operatörlere, amaçlanan downlinks olarak bilinen operatörlere ışınlanmış olsa da, bu projeler için en büyük risk, istenmeyen elektromanyetik radyasyon (UEMR) olarak bilinen şeydir veya her zaman uzay aracından kaçan radyo dalgalarıdır.
“Bu daha önce bir sorun değildi, uydu sayısı düşük olduğunda,” Federico di vrunoSKAO’da bir radyo gökbilimcisi ve Uluslararası Astronomi Birliği’nin yakın zamanda oluşturulan Karanlık ve Sessiz Gökyüzünün Uydu Takım Konuşması Girişiminden (CPS) Korunması Merkezi’nin ortak direktörü Live Science’a verdiği demeçte. “Ama şimdi durum değişti.”
Ve UEMR özellikle Starlink gibi özel uydu takımyıldızları arasında yaygındır.
Di Vruno ve meslektaşları, bir grup nesil 1 Starlink uydularını gözlemlemek için Avrupa’nın düşük frekanslı dizisini (LOFAR) kullandıklarında, uyduların UEMR’yi diğer yörünge uzay aracından çok daha yüksek bir oranda sızdırıyor. Onların sonuçlar2023 yılında yayınlandıkları, bu radyasyonun 110 ila 188 megahertz arasında frekanslara sahip olduğunu ve lofar çalışma aralığının (10 ila 240 MHz) büyük bir bölümünü temsil ettiğini bildirdiler, bu da sinyalleri tarayan pulsarlargüneş rüzgarı, kozmik ışınlar ve Reiyonizasyon Çağı Galaksileri.
Çalışmanın ortak yazarı olan Winkel, Live Science’a “Bir şey tespit ettiğimize şaşırmadık” dedi. “Ama seviyenin çok yüksek olacağını tahmin etmedik.” Ancak, bundan sonra gelen daha da şok ediciydi.
Eylül 2024’te Di Vruno ve Winkel bir Takip Lofar Çalışması Bu, yeni nesil 2 Starlink uydularının Seleflerinden 30 kattan fazla UEMR sızıyorAraştırmacılar daha önce SpaceX’i ilk çalışmanın bulguları konusunda uyarmış olsa da. Bu radyasyon, Gen 1 uydularıyla kabaca aynı frekans bant genişliğinde yayıldı.
Ve SpaceX UEMR’nin tek kaynağı olmayacak. Diğer şirketler, ajanslar ve ülkeler de rakip uydu takımyıldızları başlatıyor. Bunlar Amazon’un Proje KuiperEutelsat’ın OneWeb Ağı (ki SpaceX tarafından başlatılıyor), Avrupa Birliği’nin iris² ağı, AST Spanemobile’s dev iletişim uydularıve Çin’in Qianfan’ı veya “Bin Yelken” TakımyıldızıVruno tarafından not etti.
“Bilmiyoruz [how much UEMR these spacecraft will emit] Yine de, “Winkel dedi.
Kozmik “Pencereler”
Uzak sinyallerin frekanslarıyla örtüşmenin yanı sıra, UEMR doğal olarak oluşan radyo yayan nesnelerden çok daha yoğun veya daha parlaktır.
Örneğin, Gen 2 Starlink uyduları tarafından yayılan UEMR, gece gökyüzündeki en ince radyo görünür nesnelerden 10 milyon kat daha parlaktır, bunlar Dünya’dan milyarlarca ışık yılı bulunan eski galaksiler.
“Bu fark, çıplak gözle görülebilen en ince yıldızlara ve dolunayın parlaklığına benzer,” Cees BassaHollanda Radyo Astronomi Enstitüsü’nde (Astron) bir gökbilimci ve 2024 çalışmasının baş yazarı, daha önce belirtilmiş.
Winkel, bu uydulardan birinin ötesindeki sinyalleri tespit etmeye çalışmak, “birisi yönünüze bir el feneri işaret ederken fotoğraf çekmek gibi” dedi.
Di Vruno, LOFAR gibi bazı radyo teleskopları, uzmanlaştıkları frekanslar nedeniyle diğerlerinden daha sert vurulacak, ancak tüm radyo teleskopları farklı şekillerde etkilenecek “dedi.
Uzun süreli veri kümeleri gerektiren çalışmalar, müdahaleye özellikle duyarlı olacaktır, çünkü sızdıran uyduların veri toplama döneminde geçme şansı daha yüksektir.
Winkel, “Bazı projelerin verileri saatler, günler, aylar veya yıllar boyunca sürekli olarak kaydetmesi gerektiğinden, küçük parazit sinyallerinin bile sonuçlar üzerinde istatistiksel bir etkisi olabilir.” Dedi. “Ve belki de verileri analiz eden gökbilimci bunun farkında bile değil.”
1 GHz üzerinde çoklu frekanslarda gönderilen amaçlanan aşağı bağlantılar da son derece parlaktır ve genellikle UEMR ile birlikte görünür ve bu etkileri abartır.
Sorun daha da kötüleştikçe, bazı frekansların çalışılması giderek zorlaşacaktır.
Di Vruno, “Bazı radyo grupları tamamen yok edilebilir.” Dedi. “Ve eğer [these] Bilim vakaları artık mümkün değil, evrenimizi gözlemlemek için ‘pencereleri’ etkili bir şekilde kapattığımız anlamına gelir. “
Bükülme noktasına yaklaşmak
Mayıs itibariyle var Dünya’nın yörüngesinde 11.700 aktif uydu. Bunlardan 7.300’den fazlası (%60’tan fazla), hepsi 2019’dan beri piyasaya sürülen Starlink uydularıdır. Jonathan McDowellHarvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi’nde bir gökbilimci Uydu lansmanlarını ve reentries’i izleme 1986’dan beri.
Ama bu sadece başlangıç. Dünyadaki çeşitli kuruluşlar tarafından 1 milyondan fazla uydu önerildi. Ve bunların çoğu asla başlatılamazken, birçok uzman, sonunda 2050 gibi erken bir tarihte Leo’da 100.000’e kadar özel uyduya sahip olabileceğimizi kabul ediyor. uydular birbirine çarpıyor.)
Di Vruno, bu maksimum sayıya ulaşılırsa, zemin tabanlı radyo astronomisinin etkili bir şekilde imkansız hale geleceği bir bükülme noktasına ulaşabileceğimiz “gerçek olasılık” var.
Tüm radyo frekansları etkilenmeyecektir. Bununla birlikte, gizlenmiş dalga boyları muhtemelen iyi kaybedilecek ve etkilenmeyen frekansların çok sayıda anlamlı keşif vermesi olası olmadığını da sözlerine ekledi.
Bu noktada, artık “ciddi bir sorun” olacak olan “evrene doğru zayıf sinyalleri gözlemleyemeyiz” Fionagh Thomsonİngiltere’deki Durham Üniversitesi’nde uzay etiği konusunda uzmanlaşmış ve LOFAR araştırmalarında yer almayan bir araştırma görevlisi, Live Science’a verdiği demeçte.
Bazı radyo astronomisi, daha küçük ölçekte uzaydan da ulaşılabilir. Örneğin, ayda bir radyo teleskopu inşa etme planları var. Bununla birlikte, bu çok pahalı olacaktır ve dünyadaki mevcut radyo teleskopları paketine kıyasla sınırlı veri yakalar.
Ancak “en kötü senaryodan” kaçınsak bile, uydu operatörleri ve araştırmacılar soruna uygun çözümler bulamadıkça astronomik yeteneklerimizi ciddi şekilde sınırlama riskiyle karşı karşıya kalıyoruz.
Sızıntıları takma ve temizleme verileri
Uydu operatörleri uzay aracının radyo astronomi üzerindeki etkilerini birkaç şekilde sınırlayabilir.
Örneğin, en çok amaçlanan downlink frekansları radyo astronomları tarafından kullanılanlardan ayrı tutulur. SpaceX de dahil olmak üzere bazı şirketler, uyduların radyodan “sessiz bölgelerden” geçerken veya radyo teleskoplarının aktif olarak veri topladığı alanlardan geçtikçe sinyali geçici olarak durdurdukları “Boressight Kaçınma” nın uygulanmasını araştırıyorlar.
Bununla birlikte, gökbilimciler için, bu şirketlerin UEMR’yi en aza indirmesi de zorunludur. Bunun mümkün olduğunu biliyoruz çünkü uzay aracı NASA Ve diğer uzay ajansları özel uydulardan çok daha az kazara radyasyon üretir.
Ancak şirketler, bir uydunun UEMR’sini uzaya fırlatmadan önce azaltabilir. Leo’ya girdikten sonra, “düzeltmek zor,” dedi Winkel, bu yüzden lansmandan önce sızıntılar için test edilmeleri çok önemlidir.
Di Vruno, “Uydu operatörleri UEMR’yi önemsiyorsa, iyi olacağız.” Dedi. Diyerek şöyle devam etti: “Radyo astronomisini yapmak şu anda olduğundan daha zor olacak, ancak teknolojinin geliştiğini anlıyoruz ve bununla gelişeceğiz.”
Gökbilimciler ayrıca veri kümelerinden müdahale eden sinyalleri kaldırarak radyo kirliliğinin etkilerini de sınırlayabilir. Bununla birlikte, bu “temizlik”, gökbilimcilerin parazit tarafından maskelenen önemli verileri kaçırmasına neden olabilir.
Winkel, “Atmanız gereken veri miktarı veya verileri bir şekilde temizlemek için koymanız gereken çaba, daha fazla parazitin arttığını da artırıyor.” Dedi. Bunun bir yolu, daha fazla veri toplamaktır, böylece temizledikten sonra daha fazla kalır, ancak bu da araştırma yapmayı çok daha pahalı hale getirir.
Thomson, birlikte çalışarak, uydu operatörleri ve radyo gökbilimcileri radyo kirliliği sorununu herhangi bir dış yardım olmadan çözebilir. “Ancak kaçınılmaz olarak, uydu operatörleri ve radyo astronomi topluluğunun farklı hedefleri, öncelikleri ve bütçeleri var ve uygulanabilir çözümler bulmak kolay bir başarı değil.”
Yasayı döşemek
Özel şirketler ve bilim adamlarının farklı öncelikleri olduğundan, soruna en etkili çözüm, özel uzay aracının verebileceği UEMR miktarına katı sınırlar uygulamaktır.
Winkel, “Elbette uygun düzenleme mevcut olsaydı daha rahat olurduk.” Dedi.
Şu anda, LOFAR tarafından kullanılanlar gibi spesifik radyo frekansları, küresel iletişim teknolojilerinin düzenlenmesinden sorumlu bir Birleşmiş Milletler ajansı olan Uluslararası Telekomünikasyon Birliği (ITU) tarafından gökbilimciler adına korunmaktadır. Bununla birlikte, bu düzenlemeler özel uzay aracına değil, yalnızca Dünya tabanlı radyo kirliliği kaynakları için geçerlidir.
Çoğu uydu operatörü, sınırlı derecelerde başarı ile amaçlanan downlinks kullanırken ITU’nun yönergelerine saygı duymaya çalışır. Ancak UEMR sık sık korunan dalga boyları ile örtüşüyor ve mükemmel bir şekilde yasal kalıyor.
Bazı uzmanlar ayrıca ITU’nun radyo-sessiz frekans bantlarının artık radyo astronomisini koruyacak kadar geniş olmadığını savunuyorlar: “Farklı bir çağda kuruldular ve modern radyo astronomi için tartışmasız çok dar.” Dedi.
Di Vruno, IAU’nun CPU’sunun on yıl sonuna kadar katı yeni düzenlemeler yapmayı umduğunu ve 2027’de bir sonraki Dünya Radyokomünikasyon Konferansı’nda bir atılım yapılabileceğini umduğunu söyledi. Bu nedenle, araştırmacıların önümüzdeki birkaç yıl içinde özel uydu takımyıldızlarından sızan radyasyonu yakından izlemesi önemlidir, böylece yeni kuralların etkili ve uzun süredir devam eden bir etkisi olabilir.
Ancak, kuruluşlar onlara saygı duymazsa daha katı yönergeler bile yeterli olmayabilir.
Thomson, “Yasaların uygulanmasının karmaşık sorunları çözeceği varsayımı var.” Dedi. “Ancak tüm uygulanabilir çözümler bağlayıcı mevzuatın uygulanmasını içermiyor.”
