Towards Genuine Coexistence: Per-Satellite Emission and Radiation Limits to Protect Radio Astronomy and Geodetic VLBI at 1-14 GHz from Satellite Constellations
이 논문은 1~14 GHz 대역에 걸쳐 지각 VLBI 및 전파 천문학에 미치는 현재 및 미래의 비정지 궤도 위성 군집으로부터의 간섭을 분석하며, 특히 2620 MHz 다운링크의 2차 고조파와 같은 기존의 불요 발사가 이미 상당한 데이터 손실을 유발하고 있음을 밝히고 진정한 공존을 보장하기 위한 위성당 최대 허용 스퓨리어스 방사 제한치를 설정한다.
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우주를 잉크 대신 라디오파로 쓰인 책들이 가득한 거대하고 고요한 도서관이라고 상상해 보십시오. 수십 년 동안 과학자들은 먼 별과 블랙홀, 그리고 우리 우주의 탄생이 내뱉는 희미한 속삭임에 귀를 기울이는 조용한 사서 역할을 해왔습니다. 이 속삭임을 듣기 위해 그들은 믿을 수 없을 정도로 민감한 거대한 금속 귀인 거대 전파 망원경을 사용합니다. 문제는 도서관이 점점 혼잡해지고 있다는 점입니다. 옆방에서 록 콘서트가 열리는 방 안에서 바늘 떨어지는 소리를 들으려는 것과 마찬가지로, 천문학자들은 수천 개의 새로운 소란스러운 위성들이 머리 위를 가로질러 날아다니는 와중에 우주의 소리에 귀를 기울이려 애쓰고 있습니다. 이 위성들은 인터넷을 지구로 쏘아 올리기 위해 설계된 거대한 기계 떼인 '군집 위성'의 일부입니다. 이 위성들은 밈(meme)과 영상을 보내는 데는 훌륭하지만, 그들의 전자적 웅성거림과 의도치 않은 라디오 누설은 우주의 신호를 집어삼키고 있습니다. 문제는 단순히 천문학자들을 짜증 나게 하는 것이 아니라, GPS, 항공, 심지어 전 세계의 시계를 동기화하는 데 필요한 정밀도로 지구의 흔들림과 방향을 여전히 측정할 수 있느냐 하는 것입니다.
이 논문은 이 조용한 사서들을 향해 울리는 커다란 경종입니다. 저자들인 전파 천문학자와 측지학자 팀은 이 위성들이 얼마나 많은 소음을 만드는지 추측하는 것을 멈추고, 실제로 직접 나가서 측정하기로 했습니다. 그들은 호주의 강력한 망원경을 사용하여 실제 위성들을 추적하며, 그들의 '의도된' 신호(지구로 쏘아 올리는 인터넷)와 '원치 않는' 신호(불량 라디오 방송처럼 새어 나오는 라디오 정적 및 고조파), 그리고 '의도치 않은' 방사선(위성의 두뇌와 전원 공급 장치에서 발생하는 전자 소음)을 추적했습니다. 그들은 현재 약 12,000개의 활성 위성이 있는 상태에서, 소음이 이미 너무 커져서 두 가지 핵심 주파수 대역에서 전파 천문학 보호 규칙을 위반하고 있다는 사실을 발견했습니다. 하지만 진짜 충격적인 것은 미래를 내다볼 때 일어나는 일입니다. 저자들은 하늘이 기업들이 계획한 수십만 개의 위성으로 가득 찰 경우 어떤 일이 벌어질지 알아보기 위해 컴퓨터 시뮬레이션을 실행했습니다. 그들의 모델에 따르면, 위성이 30만 개에 도달할 때쯤이면 특정 광대역 고조파로부터 발생하는 소음이 '측지 VLBI'라고 불리는 특정 유형의 지구 측정 과학 데이터의 최대 68%를 지워버릴 수 있는 반면, 다른 유형의 위성 소음은 임계값 미만으로 유지될 것임을 보여줍니다.
이 논문은 단순히 "나쁘다"라고 말하는 데 그치지 않고, 무엇이 얼마나 나쁜지를 정확히 알려주기 위해 수학적 계산을 수행합니다. 그들은 우주를 계속 들을 수 있는 상태로 유지하기 위해 개별 위성이 방출할 수 있는 라디오 소음의 엄격한 한계치인 '소음 천장(noise ceiling)'을 계산했습니다. 그들은 현재의 위성들이 이미 너무 시끄러우며, 안전 한계치를 엄청난 차이로 초과하고 있다는 사실을 발견했습니다(때로는 20에서 70 데시벨에 달하는데, 이는 속삭여야 할 때 소리를 지르는 것과 같습니다). 저자들은 이것이 공간이나 주파수가 부족해서 생기는 문제가 아니라 공학적인 문제라고 주장합니다. 그들은 위성 자체의 내부 전자 부품을 보호하기 위해 항공 우주 산업에서 이미 표준으로 사용되는 기술을 사용하여 위성을 훨씬 더 조용하게 만들 수 있음을 보여줍니다. 결론적으로, 만약 우리가 지금 더 엄격한 제한을 요구하지 않는다면, 차세대 위성들은 우리의 전파 망원경을 실질적으로 눈멀게 하고 지구의 회전을 측정하는 우리의 능력을 뒤섞어 놓아, 우리의 우주 도서관을 별들이 더 이상 말할 수 없는 혼란스럽고 시끄러운 난장판으로 만들 것이라고 경고합니다.
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