Rosnąca ekspansja konstelacji satelitów na niskiej orbicie okołoziemskiej (LEO), kluczowych dla globalnej łączności internetowej, stanowi coraz większe wyzwanie dla naziemnych badań astronomicznych. To narastające zakłócanie, szczególnie w przypadku wysoce czułych radioteleskopów, zapoczątkowało bezprecedensową współpracę między wiodącymi graczami branżowymi a instytucjami naukowymi. Zautomatyzowany system wymiany danych, współtworzony przez SpaceX i amerykańskie Krajowe Obserwatorium Radioastronomiczne (NRAO), ma na celu stworzenie kluczowej ścieżki dla koegzystencji rozwijających się sieci satelitarnych i kluczowych obserwacji astrofizycznych.
- Rosnące konstelacje LEO, takie jak Starlink, mogą zakłócać obserwacje radioteleskopów i wprowadzać smugi światła na zdjęciach optycznych.
- Instrumenty astronomiczne są zaprojektowane do wykrywania niezwykle słabych sygnałów kosmicznych, które mogą być przesłaniane przez zakłócenia satelitarne.
- W odpowiedzi na to, SpaceX i NRAO opracowały autonomiczny system wymiany danych (ODS) w celu zarządzania interakcjami.
- System ten pozwala satelitom Starlink na automatyczne przekierowywanie wiązek radiowych lub tymczasowe wyciszenie elektroniki w pobliżu teleskopów.
- Technologia ta pomyślnie przeszła testy w Very Large Array (VLA) NRAO w Nowym Meksyku od sierpnia 2024 roku.
Wyzwania i Rozwiązania dla Astronomii
Zakłócenia ze Strony Konstelacji LEO
Masowe konstelacje LEO, takie jak Starlink SpaceX, dostarczają szybki internet, zwłaszcza do odległych lub niedostatecznie obsługiwanych regionów. Jednak ich ogromna liczba może wprowadzać smugi światła na zdjęciach teleskopów optycznych i zakłócać obserwacje radioteleskopów. Te czułe instrumenty są zaprojektowane do wykrywania niezwykle słabych fal radiowych pochodzących z odległych zjawisk kosmicznych, takich jak jądra galaktyk, czarne dziury i gwiazdy neutronowe. Astronomowie pracujący nad projektami takimi jak Square Kilometre Array Observatory (SKAO) w Australii i Republice Południowej Afryki podkreślali obawy, że zakłócenia radiowe z satelitów LEO mogą przesłaniać sygnały wskazujące na życie pozaziemskie lub odległe promieniowanie galaktyczne.
Pionierska Współpraca: SpaceX i NRAO
Aby złagodzić ten wpływ, zespół z NRAO, kierowany przez zastępcę menedżera ds. widma, Chrisa De Pree, współpracował ze SpaceX od 2022 roku nad zaawansowanym, autonomicznym rozwiązaniem do wymiany danych. System ten składa się z dwóch głównych komponentów: systemu operacyjnej wymiany danych (ODS), który przesyła harmonogramy obserwacji w czasie rzeczywistym do sieci Starlink, oraz algorytmu unikania osi celowania teleskopu Starlink. Po otrzymaniu danych obserwacyjnych, w tym konkretnych częstotliwości, system Starlink może nakazać satelitom zbliżającym się do teleskopu przekierowanie ich wiązek radiowych z dala od czułych anten lub tymczasowe wyciszenie ich elektroniki. „Dobrą wiadomością jest to, że działa on autonomicznie po obu stronach” – zauważył De Pree, podkreślając efektywność systemu.
Testy Systemu w Very Large Array (VLA)
System pomyślnie przeszedł testy w Very Large Array (VLA) NRAO w Nowym Meksyku od sierpnia 2024 roku, z dalszymi próbami planowanymi dla innych obiektów, w tym pobliskiego Very Long Baseline Array i Green Bank Telescope. VLA, będący przełomowym obiektem od lat 70. XX wieku, odegrał kluczową rolę w poszerzaniu naszej wiedzy o czarnych dziurach, narodzinach gwiazd i dynamice jądra Drogi Mlecznej. Jednak proliferacja megakonstelacji satelitów po 2019 roku wzbudziła poważne obawy o jego przyszłą integralność operacyjną. Historycznie radioastronomowie zakładali obserwatoria w odległych, cichych radiowo strefach, aby zminimalizować zakłócenia, ale pojawienie się tysięcy satelitów bezpośrednio nad głową stanowi bezprecedensowe wyzwanie.
Rosnąca Skala Rozmieszczania Satelitów
Skala rozmieszczania satelitów LEO nadal przyspiesza. W 2019 roku około 3000 satelitów krążyło wokół Ziemi. Dziś liczba ta przekracza 15 000, z czego ponad 8000 to operacyjne statki kosmiczne Starlink. SpaceX dąży do posiadania ponad 40 000 satelitów Starlink w nadchodzącej dekadzie, a inni znaczący gracze, w tym Amazon z Projektem Kuiper oraz chińskie inicjatywy takie jak Spacesail i Guowang, aktywnie rozmieszczają własne floty. Prognozy sugerują, że do 2030 roku na orbicie może znajdować się blisko 100 000 satelitów, co zwiększy codzienne zakłócenia z setek do potencjalnie tysięcy przypadków.
Podstawowe Wyzwania: Siła Sygnału i Widmo
Główne wyzwanie wynika z ogromnej różnicy w sile sygnału: kosmiczne fale radiowe są miliony razy słabsze niż transmisje naziemne lub satelitarne. Chociaż Międzynarodowa Unia Telekomunikacyjna zarezerwowała w latach 50. XX wieku określone pasma widma radiowego dla radioastronomii, operatorzy satelitów coraz częściej wkraczają na te i sąsiednie, historycznie ciche, regiony widmowe. Silne sygnały satelitarne mogą również wpływać na szerszy zakres częstotliwości poza ich pasmami transmisji, działając jako znaczący szum. Skutecznie zmniejsza to użyteczne spektrum dla astronomów, tym samym zwiększając czas obserwacji wymagany do zebrania wystarczających danych do analizy naukowej.
Wizja Koegzystencji i Przyszłe Perspektywy
Ten model współpracy między SpaceX a NRAO stanowi kluczowy krok w kierunku łagodzenia zakłóceń. De Pree wyraził optymizm, że ten innowacyjny system może zostać zaadaptowany dla głównych obserwatoriów radiowych na całym świecie. Pomyślne wdrożenie i potencjał szerszego przyjęcia przez innych operatorów satelitów mogłyby ustanowić precedens dla zrównoważonej koegzystencji, zapewniając zarówno ekspansję globalnej łączności, jak i dalszy postęp radioastronomii w nadchodzących dekadach.
newsblog.pl
Maciej – redaktor, pasjonat technologii i samozwańczy pogromca błędów w systemie Windows. Zna Linuxa lepiej niż własną lodówkę, a kawa to jego główne źródło zasilania. Pisze, testuje, naprawia – i czasem nawet wyłącza i włącza ponownie. W wolnych chwilach udaje, że odpoczywa, ale i tak kończy z laptopem na kolanach.