Астрономы и провайдер спутникового интернета разрабатывают новую систему для совместного использования неба

Астрономы изучают Вселенную, направляя свои телескопы в небо. Но что происходит, когда между ними и космологическими объектами, которые они надеются изучить, встает спутник?

Новая совместная работа Национальной радиоастрономической обсерватории Национального научного фонда США (NSF NRAO) и компании SpaceX показывает, как можно разделить этот ограниченный ресурс между радиоастрономами и промышленностью.

NSF NRAO управляет одними из самых важных и чувствительных радиотелескопов в мире. Чтобы защитить их наблюдения от помех со стороны различных антропогенных технологий, эти приборы расположены в труднодоступных и удаленных местах, таких как Аппалачские горы и высокогорные равнины пустыни Нью-Мексико.

Благодаря инновациям в области спутникового интернета, таким как Starlink компании SpaceX, высокоскоростной доступ в интернет стал доступен американцам по всей стране, в том числе и в таких удаленных местах, как эти. Однако за преимущества такого доступа приходится платить: спутниковые передачи, пересекающие пути радиотелескопов, могут заглушить слабые сигналы, наблюдаемые из космоса.

Ученые и инженеры обеих организаций тесно сотрудничают друг с другом, чтобы обеспечить интернет-связь там, где она больше всего нужна, и гарантировать, что астрономы смогут продолжать наблюдения в присутствии этих спутников и их передач.

SpaceX впервые подписала координационное соглашение с NSF и его радиообсерваториями в 2019 году, чтобы изучить решения для совместного использования неба. С тех пор продолжающиеся тесты и эксперименты, а также обновления этого соглашения расширили диапазон защищенных радиоастрономических диапазонов сверх того, что требуется международными рекомендациями.

Эти тесты и эксперименты также включали динамическую координацию между Starlink и ключевыми приборами NSF, такими как Very Large Array (VLA), Very Long Baseline Array (VLBA), Green Bank Observatory (GBO) и геодезическими станциями Very Long Baseline Interferometric (VLBI).

Для большинства жителей Национальной радиотихой зоны (NRQZ) — специальной зоны, где длина радиоволн тщательно регулируется для предотвращения помех для обсерватории NSF Green Bank и других близлежащих федеральных объектов — SpaceX вскоре сможет безопасно предоставлять как стационарный, так и роуминг/мобильный доступ к Starlink с помощью нового процесса, называемого избеганием боресайта телескопа.

Правила NRQZ требуют координации всех стационарных лицензированных передатчиков, особенно тех, которые находятся поблизости от радиотелескопов, что включает в себя стационарные пользовательские терминалы SpaceX. Однако благодаря сотрудничеству NSF и SpaceX Starlink теперь сможет обеспечить спутниковым интернетом почти всех жителей, не создавая значительных помех для наблюдений, легализация дохода от криптовалюты.

Избегание бокового обзора телескопа — новый метод сосуществования телескопов и спутников — одна из двух основных разработок в рамках этого сотрудничества, которая позволит спутникам обеспечивать высокоскоростное интернет-соединение вблизи радиотелескопов, защищая при этом важные научные исследования. Этот метод стал возможен благодаря автономной системе под названием Operational Data Sharing (ODS), разработанной NRAO, которая обеспечивает связь между телескопами и спутниковой сетью.

ODS автономно информирует спутники Starlink о текущих наблюдениях телескопов NSF NRAO, включая направление наведения, частоту наблюдений и полосу пропускания. Спутники считывают эту информацию в режиме реального времени и следят за тем, чтобы их спутники (особенно спутники, находящиеся вблизи области неба, куда направлены телескопы) не излучали достаточно сильные сигналы, чтобы нарушить наблюдения.

Крис де При, директор проекта «Национальная радиодинамическая зона», добавляет: «Хотя мы все еще тестируем систему, это большое достижение и наглядный пример преимуществ регулярного общения и экспериментов с участием активных и пассивных пользователей радиочастотного спектра».

Эшли Вандерлей, старший советник NSF, добавляет: «Эта работа является кульминацией многолетнего стремления спутниковой индустрии к научным открытиям, а также многолетних федеральных инвестиций в рамках инновационной инициативы NSF США в области спектра, и представляет собой прекрасный пример динамичного совместного использования спектра, к которому призывает Национальная стратегия использования спектра правительства США».

NSF NRAO надеется, что недавно разработанный метод Telescope Boresight Avoidance будет полезен для смягчения воздействия Starlink и других спутниковых операторов на телескопы в США и, возможно, во всем мире. Первая научная статья, описывающая эти системы и эксперименты, была принята к публикации в Astrophysical Journal Letters и доступна на сервере препринтов arXiv.

Банг Нхан, ведущий автор и помощник научного сотрудника NSF NRAO по управлению спектром, добавляет: «Мы надеемся, что ODS послужит основой для других радиообсерваторий и спутниковых группировок, которые смогут совместно использовать небо и работать бок о бок в ближайшие десятилетия».