12:02
Радиоастрономы обеспокоены Мега-созвездиями и массивом квадратных километров

​​​​​​

В ближайшие годы начнет функционировать ряд обсерваторий и массивов нового поколения. Эти объекты внесут большой вклад в различные области астрономии: изучение тайн ранней Вселенной, изучение гравитационных волн, определение роли темной материи и темной энергии в космической эволюции, а также непосредственно изображение “земных” экзопланет.

К сожалению, это революционное развитие астрономии может пойти вразрез с другим крупным проектом-созданием мега-созвездий. Из – за этого организация СКА (SKAO), которая контролирует Международный массив квадратных километров (SKA), настаивает на принятии корректирующих мер, чтобы спутники не мешали ее радионаблюдениям, как только она начнет функционировать.

Комплекс площадью в квадратный километр, созданный в 1990-х годах, представляет собой международное сотрудничество, направленное на создание и эксплуатацию крупнейшей в мире радиообсерватории. В проекте приняли участие тысячи ученых и инженеров из 15 стран и трех объектов pathfinder в Западной Австралии и Южной Африке , включая австралийский массив Pathfinder площадью в квадратный километр, массив Мерчисон Уайдфилд (MWA) и массив сурикат.

Созвездия спутников могут стать серьезным источником помех для радиоастрономии. Кредит: ESA-Science Office

Из-за того, что они используют многие из тех же частотных диапазонов, что и радиотелескопы, всегда существовала озабоченность по поводу потенциальной радиочастотной интерференции (RFI) со спутников. В прошлом радиообсерватории могли проводить наблюдения в тех же частотных диапазонах из-за малого числа (видимых) спутников и их фиксированного положения на геостационарной орбите (ГСО) вокруг Земли.

По состоянию на август. 1 января 2020 года на орбите вокруг Земли работают 2787 спутников. Но в ближайшие годы эта цифра, по прогнозам, вырастет до 6400 человек, а по некоторым оценкам, может достичь и 100 000. Ожидается, что это вызовет значительные помехи для радиотелескопов, особенно таких, как телескоп SKA-Mid, который вскоре будет построен в Южной Африке.

Этот телескоп будет состоять из 197 радиопомех, сканирующих небо в среднем диапазоне частот. Особую озабоченность вызывают спутниковые сигналы в диапазоне 5b, совпадающие с некоторыми приемниками телескопа SKA-Mid. Низкочастотный телескоп СКАО в Западной Австралии, который использует другую антенную технологию, не был включен в этот анализ.

Рекомендации SKAO появились после того, как они провели тщательный анализ, который количественно определил влияние, которое предлагаемые созвездия спутников – как и предлагаемое SpaceX созвездие Starlink – окажут в ближайшие годы. В целом анализ СКА был сосредоточен на трех основных категориях. Во-первых, они рассмотрели потенциальный физический ущерб.

Частотное покрытие телескопов СКА с зумом на СКА-средний диапазон 5В, защищенный радиоастрономический диапазон и спутниковая нисходящая линия связи. Кредит: СКАО

Для этой категории существует опасение, что интенсивные радиосигналы со спутников могут непосредственно освещать тарелки СКА. Однако их исследование должно было исключить эти опасения. Во-вторых, существует потенциал насыщения прибора, поскольку очень сильные радиопомехи могут насытить приемную систему до такой степени, что все остальные сигналы будут заглушены.

Это приведет к потере всех данных в полосе частот, что временно сделает приемник бесполезным. Ожидается, что насыщение произойдет в течение короткого времени на первом этапе развертывания созвездия (для 6400 спутников). Для 100 000 спутников насыщение без мер по смягчению будет непрерывным. Наконец, существует научное воздействие, вызванное большими созвездиями.

Даже при меньшем прогнозируемом размере 6400 спутников СКАО ожидает, что все астрономические наблюдения в диапазоне частот спутниковых передач, вероятно, будут испытывать непрерывную потерю чувствительности. Это воздействие будет наиболее значительным для исследований сложных органических и внегалактических молекул (среди прочих). Как объяснил доктор Роберт Браун, научный директор SKA, в заявлении SKAO:

"Существует огромный научный и общественный интерес к определению происхождения жизни за пределами того, что найдено на Земле, и одним из наиболее перспективных методов отслеживания ее в других частях нашей Галактики является обнаружение сложных пребиотических молекул, спектральные сигнатуры которых сосредоточены примерно между 10 и 15 ГГц. Это только одна из многих захватывающих научных целей, которые зависят от чувствительного доступа к этому частотному диапазону. Перспектива потери чувствительности в этой ключевой полосе частот крайне тревожна.

Концепция художника массива квадратных километров (СКА). Кредит: организация СКА

Из этого аналитики сделали ряд выводов. Среди них тот факт, что спутники, вещающие в диапазоне 5В, будут генерировать помехи, которые могут привести к потере чувствительности в этом диапазоне. Далее подсчитано, что астрономы увеличат количество времени, необходимое для изучения конкретных объектов в небе, чтобы ясно наблюдать их (ака. время интеграции) на 70%.

Короче говоря, радиообсерватории смогут проводить лишь немногим более половины наблюдений в этом диапазоне. Анализ также показал, что для значительно больших созвездий (до 100 000 спутников) воздействие на СКА будет гораздо хуже. В этом случае, по их оценкам, астрономия в диапазоне диапазона 5b может испытывать до 100% помех. Сказал Доктор Браун:

"Потеря эффективности наблюдений в дополнение к ожидаемому большому избытку средств на телескопе приведет непосредственно к потере науки, и вполне возможно, что самые сложные эксперименты, которые могли бы быть предприняты в противном случае, больше не будут жизнеспособны в этих обстоятельствах.”

Стратегии, которые они определили, включают в себя обеспечение того, чтобы спутниковые передатчики не направляли свои лучи вблизи тарелок СКАО. Для этого потребуется простая модификация программного обеспечения, которая будет предписывать спутникам направлять свои лучи подальше от места расположения телескопа, мера, на которой настаивает СКАО, не повлияет на развертывание, позиционирование или аппаратное обеспечение созвездий.

Зона преимуществ астрономии Кару (KAAA), основанная в 2007 году, представляет собой радио-тихий район в Южно-Капском регионе Южной Африки. Кредит: СКАО

Аналитики были уверены, что операторы уже используют этот метод в соответствии с международными правилами, чтобы избежать влияния телекоммуникаций и телевизионных передач при пересечении путей со спутниками GSO. Если следовать этой стратегии, то можно было бы уменьшить возможные помехи телескопу SKA-Mid в 10 раз и сократить увеличение времени интеграции всего до 7%.

В то время как любой уровень вмешательства вызывает сожаление, СКА указал, что некоторая степень компромисса необходима. В то же время, при условии, что все вовлеченные стороны будут соблюдать рекомендации анализа, можно будет свести это вмешательство к минимуму. Сказал профессор Филип Даймонд, генеральный директор СКА:

“Благодаря нашей работе по моделированию, потенциальное влияние спутниковых мега-созвездий на СКА теперь понятно. Мы строим современный исследовательский центр стоимостью в несколько миллиардов евро, финансируемый налогоплательщиками по всему миру, и нам необходимо защитить и максимально увеличить его способность предоставлять инновации и новые знания человечеству.”

Кроме того, они отметили, что закон об астрономическом географическом преимуществе (AGA) уже серьезно ограничил коммерческие стимулы для компаний, стремящихся направить свои лучи на сайт SKA-Mid. Эта мера, принятая парламентом Южной Африки в 2007 году, регулирует, как и где операторы спутниковой связи могут устанавливать наземную инфраструктуру в районе объекта SKA-Mid для создания зоны “радио-тишины”.

Впечатление художника от среднечастотного телескопа СКА, расположенного в Южной Африке. Кредит: организация СКА

Говоря о смягчении последствий, эти рекомендации были сделаны всего через шесть месяцев после того, как Илон Маск объявил, что все будущие развертывания Starlink будут состоять из спутников “DarkSat”. Правильно названная, эта конструкция опирается на затемненную фазированную решетку и параболические антенны, чтобы уменьшить яркость примерно на 55%. Заявленная Маском приверженность обеспечению того, чтобы его созвездие не влияло на астрономию, - это то, что СКАО планирует удержать его!

За пределами СКА астрономическое сообщество выразило озабоченность по поводу того, как планируемые спутниковые созвездия могут нарушить работу оптических и радиотехнических средств следующего поколения, таких как обсерватория Веры К. Рубин (ранее большой синоптический обзорный телескоп (LSST)) и Телескоп горизонта событий (EHT), который получил первое в истории изображение черной дыры!

Помимо проблемы радиопомех, перспектива появления еще тысяч спутников на орбите поднимает вопрос о "космическом мусоре".” В настоящее время существует много наземных и космических стратегий, направленных на решение этих проблем. Тем не менее, они, вероятно, должны быть ускорены, чтобы гарантировать, что наше небо и радиодиапазоны остаются чистыми и свободными!

Похожие материалы:

Так же рекомендуем посмотреть:

Фомальгаута б не существует, говорят астроном


Вы слышали о Вантаблаке. Ученые только что создали "супер белый", и это очень круто


Турбулентная среда подготовила почву для скачков в эволюции человека 320 000 лет назад

Категория: Космос / Планеты / Технологии | Просмотров: 109 | Добавил: admin | Теги: спутник, диапазон частот, Диапазон, организация СКА, Радиоастрономы обеспокоены Мега-соз, Созвездие, Ska | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
avatar