Телескоп Грин-Бэнк Национального научного фонда. Изображение предоставлено: NSF/AUI/NSF GBO/J. Сеймур
Астрономы исследуют Вселенную, направляя свои телескопы в небо. Но что произойдет, когда между ними и космологическими объектами, которые они хотят изучить, окажется спутник?
Новое сотрудничество между Национальной радиоастрономической обсерваторией Национального научного фонда (NSF NRAO) и SpaceX дает возможность разделить этот ограниченный ресурс между радиоастрономами и промышленностью.
NSF NRAO управляет одними из самых важных и чувствительных радиотелескопов в мире. Чтобы защитить свои наблюдения от помех со стороны различных искусственных технологий, эти инструменты располагаются в суровых и отдаленных местах, таких как Аппалачи и высокие равнины пустыни Нью-Мексико.
Инновации в области спутникового Интернета, такие как Starlink от SpaceX, обеспечили высокоскоростной доступ в Интернет американцам по всей стране, даже в таких отдаленных местах, как эти. Однако за преимущества этого доступа в Интернет приходится платить: спутниковые передачи, пересекающие путь радиотелескопов, могут заглушить слабые сигналы из космоса.
Ученые и инженеры обеих организаций тесно сотрудничают, чтобы обеспечить подключение к Интернету там, где это необходимо больше всего, и гарантировать, что астрономы смогут продолжать проводить наблюдения, несмотря на присутствие этих спутников и их передач.
SpaceX впервые подписала координационное соглашение с NSF и его радиообсерваториями в 2019 году для изучения решений по совместному использованию неба. С тех пор продолжающиеся испытания и эксперименты, а также обновления этого соглашения увеличили количество защищенных радиоастрономических диапазонов сверх того, что требуется международными руководящими принципами.
Эти тесты и эксперименты также включали динамическую координацию между Starlink и ключевыми инструментами NSF, такими как очень большая антенная решетка (VLA), очень длинная базовая решетка (VLBA), обсерватория Грин-Бэнк (GBO) и геодезические интерферометрические станции со сверхдлинной базой (VLBI). .
Для большинства жителей Национальной зоны радиомолчания (NRQZ) — специальной зоны, где длины радиоволн тщательно контролируются, чтобы предотвратить помехи обсерватории NSF Green Bank и другим близлежащим федеральным объектам — SpaceX будет использовать новый процесс под названием «телескопическое прицеливание». «-Avoidance» вскоре сможет безопасно предоставлять фиксированный или роуминговый/мобильный доступ к Starlink.
Правила NRQZ требуют координации всех стационарных лицензированных передатчиков, особенно близлежащих радиотелескопов, в том числе стационарных пользовательских терминалов SpaceX. Однако благодаря сотрудничеству NSF и SpaceX Starlink теперь может предоставлять спутниковый интернет почти всем жителям, не нарушая при этом наблюдения.
Избегание телескопов, новый метод сосуществования телескопов и спутников, является одним из двух важных достижений в этом сотрудничестве. Это позволит спутникам обеспечивать высокоскоростное подключение к Интернету рядом с радиотелескопами, одновременно защищая важные научные исследования. Этот метод стал возможен благодаря автономной системе, называемой системой оперативного обмена данными (ODS), разработанной NRAO, которая обеспечивает связь между телескопами и спутниковой сетью.
ODS автономно информирует спутники Starlink о текущих наблюдениях телескопов NSF NRAO, включая ориентацию, частоту наблюдений и полосу пропускания. Спутники считывают эту информацию в режиме реального времени и гарантируют, что их нисходящие линии связи (особенно со спутников, расположенных вблизи той области неба, на которую направлены телескопы) не излучают сигналы, достаточно сильные, чтобы мешать наблюдениям.
Менеджер проекта Национальной радиодинамической зоны Крис Де Пре добавил: «Хотя мы все еще тестируем систему, это большой успех и наглядный пример преимуществ регулярного общения и экспериментов с участием активных и пассивных пользователей радиоспектра».
Эшли Вандерлей, старший советник NSF, добавила: «Эта работа является кульминацией многолетней приверженности спутниковой индустрии научным открытиям, а также многих лет федеральных инвестиций в рамках инициативы NSF по инновациям в области спектра, и является прекрасным примером динамического спектра. совместного использования частот, предусмотренного Национальной стратегией правительства США по использованию спектра».
NSF NRAO надеется, что этот недавно разработанный метод предотвращения выравнивания оси телескопа поможет смягчить влияние Starlink и других спутниковых операторов на телескопы в Соединенных Штатах и, возможно, во всем мире. Первая научная статья, описывающая эти системы и эксперименты, принята к публикации в Astrophysical Journal Letters и доступна на сервере препринтов arXiv.
Банг Нхан, ведущий автор и помощник научного сотрудника по управлению использованием спектра в NSF NRAO, добавил: «Мы надеемся, что ODS обеспечит основу для других радиообсерваторий и спутниковых группировок, которые смогут делить небо и работать бок о бок в ближайшие десятилетия».
Информация от: Национальной радиоастрономической обсерваторией.
