Когда я был ребёнком в 1970-х годах, увидеть в ночном небе пролетающий спутник было редким событием. Сейчас это обычное явление: выйди на улицу на несколько минут после наступления темноты, и ты не сможешь их не заметить.
За последние десять лет на околоземную орбиту были выведены тысячи спутников, а в ближайшие годы планируется запустить ещё десятки тысяч. Многие из них будут находиться в «мегасозвездиях», как, например спутники компании Starlink, цель которой — охватить ими весь земной шар.
Эти яркие, блестящие спутники ставят под угрозу нашу связь с космосом, которая была важна для человека на протяжении бесчисленных тысячелетий и уже значительно ослабела из-за роста городов и искусственного освещения. Они также создают проблему для астрономов, а значит, и для нашего понимания Вселенной.
В новом исследовании, принятом к публикации в журнале Astronomy and Astrophysics Letters, мы обнаружили, что спутники Starlink также испускают радиосигналы, мешающие радиоастрономии. Даже в «зоне радиотишины» в глубинке Западной Австралии мы обнаружили, что излучение спутников намного ярче, чем любой естественный источник на небе.
Анимация, показывающая увеличение числа спутников на околоземной орбите за время космической эры.
Проблема для нашего понимания Вселенной
Наша группа из Университета Кертина использовала радиотелескопы в Западной Австралии для изучения радиосигналов, поступающих со спутников. Мы обнаружили ожидаемые радиопередачи на специально выделенных и лицензированных радиочастотах, используемых для связи с Землёй.
Спутники Starlink излучают яркие вспышки радиосигналов (показаны синим цветом) на выделенной им частоте 137,5 МГц.
Однако мы также обнаружили сигналы на неожиданных и непредусмотренных частотах. Эти сигналы исходят от многих спутников Starlink. По всей видимости, сигналы могут исходить от электроники на борту космических аппаратов.
Здесь мы видим постоянные яркие излучения от спутников Starlink на частоте 159,4 МГц, которая не предназначена для спутниковой связи.
Почему это проблема? Радиотелескопы обладают невероятной чувствительностью, позволяющей улавливать слабые сигналы с расстояния в бесчисленное количество световых лет.
Даже очень слабый радиопередатчик, находящийся на расстоянии сотен или тысяч километров от телескопа, выглядит так же ярко, как самые мощные космические радиоисточники, которые мы видим на небе. Таким образом, эти сигналы представляют собой серьёзный источник помех.
»Антенная решётка инженерных разработок» (версия 2) — прототип антенной системы, используемой для изучения радиосигналов со спутников, расположенный в Иньярриманхе Ильгари Бундара, радиоастрономической обсерватории CSIRO Мэрчисона.
И, в частности, эти сигналы представляют собой проблему там, где мы их тестировали: в штате Западная Австралия, где уже началось строительство части самой большой из когда-либо задуманных радиообсерваторий — Square Kilometre Array (SKA). В этом проекте участвуют 16 стран, он реализуется уже 30 лет и в ближайшее десятилетие обойдётся в миллиарды долларов.
Огромные усилия и средства были вложены в размещение SKA и других астрономических объектов на большом удалении от человека. Но спутники представляют собой новую угрозу в космосе, от которой невозможно уклониться.
Что мы можем сделать в этой ситуации?
Важно отметить, что спутниковые операторы не нарушают никаких правил. Правила использования радиочастотного спектра регулируются Международным союзом электросвязи, и они достаточно сложны. На данный момент нет никаких доказательств того, что операторы Starlink делают что-то неправильно.
Радиочастотный спектр имеет решающее значение для крупного бизнеса и современной жизни. Вспомните мобильные телефоны, Wi-Fi, GPS и авиационную навигацию, связь между Землёй и космосом.
Однако несомненные преимущества космической связи, например глобальная доступность быстрого Интернета, вступают в противоречие с нашей возможностью видеть и исследовать Вселенную. (В этом есть некоторая ирония, поскольку Wi-Fi отчасти обязан своим появлением радиоастрономии).
Нормативные акты развиваются медленно, в то время как технологии, на основе которых создаются спутниковые группировки, подобные Starlink, развиваются молниеносно. Поэтому в ближайшей перспективе нормативные акты вряд ли смогут защитить астрономию.
Однако в ходе нашего исследования мы очень позитивно пообщались с инженерами компании SpaceX, работающими на спутниках Starlink. Вероятно, ключом к решению проблемы является добрая воля операторов спутников и их готовность смягчить генерирование этих сигналов.
В ответ на предыдущую критику компания SpaceX улучшила отражение солнечного света спутниками Starlink, сделав их на одну двенадцатую менее яркими в видимом свете, чем раньше.
По нашим оценкам, чтобы избежать существенных помех для радиоастрономии, необходимо уменьшить излучение в радиодиапазоне в тысячу и более раз. Мы надеемся, что эти улучшения можно будет сделать так, чтобы сохранить будущий взгляд человечества на Вселенную, фундаментальные открытия, которые мы сделаем, и технологии, которые в будущем изменят общество (например, Wi-Fi), которые появятся благодаря этим открытиям.
