SNIFFLES I: Intended Emission, Unwanted Emission, and Unintended Radiation from Low-Earth Orbiting Satellites Impacting Radio Astronomy from 1-26 GHz
通过使用 Mopra 和 ATCA 射电望远镜,SNIFFLES 项目对四个近地轨道卫星星座进行了广泛观测,在 1–26 GHz 频段内探测到了数千次有意、非预期及无意射电发射,这些发射频繁落在受保护的射电天文学频段内,且其通量密度比典型的天文源高出多达十一个数量级。
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想象一下,宇宙是一座巨大的、寂静的图书馆,而天文学家则是其中的图书管理员。他们的工作是倾听来自时间边缘最微弱的低语——那是大爆炸留下的无线电波,或是遥远恒星的嗡鸣。为了听到这些低语,他们需要绝对的宁静。但最近,这间图书馆被一群吵闹的送货无人机入侵了。这些无人机并非普通的无人机;它们是数以千计在近地轨道上飞行的卫星,正绕着地球疾驰,为我们的手机和平板电脑传输着互联网信号。虽然它们在发送表情包和视频方面表现出色,但对于聆听宇宙而言却糟糕透顶。它们不仅会发送预期的信息,还会从其引擎、计算机和电源系统中泄露“静态噪声”,从而制造出一种混乱的无线电噪声雾团,淹没了宇宙静谧的秘密。科学家们将这个问题称为“射频干扰”,它正威胁着要让这座图书馆变得过于嘈型,以至于无法阅读书中的内容。
这篇题为“SNIFFLES”的论文,就像是一群非常耐心、非常敏锐的图书管理员,他们决定外出并精确测量这些卫星到底有多吵。研究人员利用澳大利亚的一个 22 米巨型射电天线(Mopra 望远镜)以及附近的一个较小的天线(ATCA),追踪了四大主要卫星星座:Starlink(星链)、OneWeb、Amazon Leo 和 Guowang(国网)。他们不仅仅是在寻找卫星的主要互联网信号;他们还在搜寻三种特定类型的噪声:卫星想要发送的信号(预期发射)、它们在允许频道之外意外发送的信号(非预期发射),以及来自其内部电子元件的、完全不在计划内的奇怪随机静态噪声(非预期辐射)。
该团队进行了超过 4,600 次观测,追踪卫星时长接近 376 小时。他们发现,这些卫星确实制造了大量的噪音。他们在 300 多个不同频率上检测到了 2,345 次干扰。其中一些噪声是主要的互联网信号,但很大一部分是来自卫星自身“内脏”的“非预期辐射”——就像计算机或电源转换器的嗡鸣声。这种噪声极其响亮;在某些情况下,它的亮度比天文学家试图研究的最暗淡的恒星还要高出 11 个数量级。这种亮度足以完全使望远镜灵敏的设备过载,迫使科学家不得不丢弃数据。
研究人员发现,这种噪声不仅仅是一个小小的烦恼,而是一个重大问题。他们在本应受保护用于观测宇宙的频段中检测到了这些信号,包括科学家用来监听“OH 线”(空间中一种特定的化学指纹)以及其他关键区域的频段。例如,在 2700 MHz 处,针对特定版本的 Starlink 卫星,他们在 76.9% 的观测中都发现了这种非预期辐射。论文得出结论,随着更多卫星的发射,天空正变得如此嘈杂,以至于射电天文学家几乎无法避免地将望远镜对准这些卫星。作者们建议,尽管卫星公司正在努力解决这一问题,但现有的规则还不足以阻止噪声淹没宇宙,需要新的法规来保护无线电频谱中的“静默区”。
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