SNIFFLES I: Intended Emission, Unwanted Emission, and Unintended Radiation from Low-Earth Orbiting Satellites Impacting Radio Astronomy from 1-26 GHz

Resumen Técnico: SNIFFLES – I. Emisión pretendida, emisión no deseada y radiación no intencionada de satélites en órbita terrestre baja que impactan la radioastronomía de 1 a 26 GHz

Planteamiento del problema
El rápido despliegue de constelaciones de satélites en órbita terrestre baja (LEO) de órbita no geoestacionaria (NGSO) ha introducido un desafío de interferencia significativo para la radioastronomía. Mientras que estudios previos (por ejemplo, Di Vruno et al. 2023; Grigg et al. 2023, 2025; Bassa et al. 2024; Zhang et al. 2025) identificaron la "radiación electromagnética no intencionada" (UEMR) de la electrónica de la plataforma de los satélites en bajas frecuencias (50–350 MHz), el impacto en frecuencias más altas (1–26 GHz) permanecía en gran medida sin caracterizar. Los autores señalan que, a medida que aumenta la densidad orbital, el acoplamiento de haz entre los transmisores de los satélites y las antenas de radioastronomía se está volviendo operativamente inevitable. Además, incluso sin un acoplamiento de haz directo, las señales recibidas a través de los lóbulos secundarios de los telescopios pueden ser lo suficientemente fuertes como para saturar los amplificadores de bajo ruido y los muestreadores, lo que potencialmente causa una pérdida de datos de hasta el 15% en las bandas afectadas. El marco regulatorio (Reglamento de Radiocomunicaciones de la UIT-R) carece actualmente de mecanismos operativos específicos para abordar la radiación de subsistemas de satélites que no están transmitiendo, lo que crea una brecha entre los principios existentes y su aplicación.

Metodología
El artículo presenta los primeros resultados de SNIFFLES (Satellite measuremeNt of Intended emission, unwanted emission, and radio radiation to develop, Follow up, and veriFy mitigation measures, regulatory compliance, and Lawful usE of the radio Spectrum), un programa de observación en curso.

• Observatorios: El instrumento principal fue el radiotelescopio Mopra de 22 m cerca de Coonabarabran, Nueva Gales del Sur, Australia. El seguimiento y las mediciones de alta resolución se realizaron utilizando un plato único del interferómetro Australia Telescope Compact Array (ATCA) en Narrabri, equipado con el nuevo backend BIGCAT (Broadband Integrated GPU Correlator for ATCA).
• Objetivos: Las observaciones rastrearon satélites de cuatro de las principales constelaciones NGSO: SpaceX Starlink, OneWeb, Amazon Kuiper (Leo) y Guowang (Hulianwang-Digui).
• Alcance: El estudio cubrió las bandas de receptores de radioastronomía de 1 a 26 GHz (bandas L, S, C, X y K).
• Recolección de datos: Se realizaron un total de 4,629 observaciones de seguimiento, acumulando 375.9 horas de tiempo de telescopio. La identificación de los satélites se confirmó mediante la correlación de los desplazamientos Doppler detectados con las efemérides predichas (elementos de Perturbación General).
• Marco de clasificación: Los autores establecieron una taxonomía de tres niveles para las detecciones, distinguiéndolas de las definiciones estándar de la UIT-R:
  1. Emisión pretendida: Radiación dentro de las bandas de transmisión autorizadas (por ejemplo, enlaces descendentes Direct-to-Cell).
  2. Emisión no deseada: Emisiones fuera de banda (OOBE) y emisiones espurias (armónicos, intermodulación) asociadas con la cadena de transmisión.
  3. Radiación no intencionada: Radiación de la electrónica de la plataforma del satélite (convertidores de potencia, computadoras, redes) no asociada con una portadora autorizada. Este término se utiliza para alinearse con la norma ITU-R RR 15.12 referente a aparatos eléctricos, distinguiéndola de las "emisiones no deseadas" definidas en la RR 1.146.
• Criterios de detección: Las detecciones se asignaron a categorías basadas en la alineación de frecuencia con las bandas licenciadas, las relaciones armónicas (verificadas por el escalamiento del desplazamiento Doppler) y la persistencia a través de las versiones de los satélites. El backend ATCA/BIGCAT proporcionó mediciones de densidad de flujo calibradas y una alta resolución espectral (0.6 kHz) para resolver las firmas Doppler.

Resultos clave

• Detecciones: El estudio detectó 2,345 instancias de emisión pretendida, emisión no deseada y radiación no intencionada en más de 300 frecuencias únicas a través de tres de los cuatro sistemas observados.
• Distribución espectral: Las detecciones abarcaron las tres clases de interferencia.
  • Emisión pretendida: Incluyó señales Direct-to-Cell (DTC) (por ejemplo, 2620–2630 MHz).
  • Emisión no deseada: Se detectó hasta el cuarto armónico de la señal DTC de Starlink (fundamental de aprox. 2.6 GHz, con el cuarto armónico detectado cerca de 10.5 GHz).
  • Radiación no intencionada: Varias detecciones cayeron dentro de las asignaciones primarias de radioastronomía, incluyendo 1613.19 MHz (banda de la línea OH protegida), 2690.76 MHz y 2700 MHz.
• Prevalencia: En 2700 MHz, la radiación no intencionada se detectó en el 76.9% de todas las observaciones de la versión de satélite de Starlink relevante.
• Densidad de flujo: Las mediciones de seguimiento de ATCA confirmaron densidades de flujo hasta 11 órdenes de magnitud más brillantes que las fuentes astronómicas típicas. Estos niveles superan con creces los requeridos para saturar los receptores de radioastronomía, lo que hace que todo el paso de banda sea inutilizable en algunos casos.
• Análisis armónico: El estudio confirmó que los desplazamientos Doppler para las emisiones armónicas escalan linealmente con el número armónico (por ejemplo, un segundo armónico exhibe el doble del desplazamiento Doppler de la fundamental), lo que permite una atribución robusta de las emisiones no deseadas.

Significancia y Reivindicaciones
El artículo afirma proporcionar la primera caracterización sistemática de las emisiones de satélites a través del rango de 1–26 GHz, yendo más allá del enfoque de baja frecuencia de trabajos anteriores. Los autores argumentan que el marco regulatorio actual (UIT-R RRs) contiene los principios necesarios para regular la radiación no intencionada de las plataformas satelitales (citando la RR 15.12 y el Preámbulo 0.4), pero carece de las definiciones específicas, metodologías de medición y criterios de cumplimiento para aplicarlos de manera efectiva.

El estudio destaca que el problema de la interferencia de los satélites LEO es cualitativamente diferente de la EMI terrestre debido a la falta de blindaje de terreno y la trayectoria de propagación de línea de visión. Los autores aseveran que sus hallazgos demuestran que las emisiones de los satélites están impactando la radioastronomía en un "grado significativo", volviéndose el acoplamiento de haz cada vez más común. Concluyen que estudios como SNIFFLES son necesarios para apoyar las medidas de mitigación voluntarias y regulatorias por parte de los operadores de satélites, con el fin de proteger el servicio de radioastronomía (RAS) en bandas esenciales para objetivos científicos, incluyendo la señal de hidrógeno de 21 cm con desplazamiento al rojo. El documento no propone nuevos montajes experimentales más allá del programa SNIFFLES en curso, sino que hace un llamado al desarrollo de estándares de EMI específicos para sistemas espaciales que aborden la protección de los servicios pasivos.