В правительстве США разыгрывается замечательная межведомственная битва за то, будут ли планы относительно следующего поколения беспроводных технологий, известных как 5G, угрожать точным прогнозам погоды и, если да, то как смягчить угрозу. Месяцы технических исследований и дебатов только углубили тупик.
НАСА и Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA) говорят, что антенны 5G будут излучать сигналы вблизи частот, которые их спутники используют для сбора критических данных о водяном паре, и могут поставить под угрозу прогнозы и науку. Агентства призывают к жестким ограничениям на случайный шум. Федеральная комиссия по связи (FCC), которая лицензирует беспроводной спектр для операторов 5G в Соединенных Штатах, говорит, что эти опасения преувеличены.
Джордан Герт, метеоролог из Висконсинского университета в Мэдисоне, говорит, что 5G представляет «явную угрозу» для прогнозирования погоды, но добавляет, что «дьявол кроется в деталях». Попытки достичь компромисса потерпели неудачу, и июльский семинар, организованный Национальными академиями наук, инженерии и медицины для поиска решения, был отменен, когда федеральные агентства отказались участвовать. Серия международных встреч, начинающаяся на следующей неделе, направлена на выработку глобальных правил 5G, но синоптики опасаются, что делегаты США не будут отстаивать строгие ограничения.
5G обещает скорость передачи данных до 100 раз быстрее, чем в современных сетях 4G; это может проложить путь к широкому распространению передовых технологий, таких как автономные автомобили. Телекоммуникационные компании уже начали устанавливать антенны размером 5G на вышках мобильных телефонов и на крышах домов по всему миру.
Компании хотят расширить обслуживание на дополнительные полосы частот, такие как частота 24 ГГц (частота намного выше, чем у существующих беспроводных сетей), потому что они могут упаковывать в сигналы больше информации, а атмосфера прозрачна для сигналов. в группе. Но такие полосы частот полезны, только если компании могут передавать данные при относительно высокой мощности сигнала. FCC предложила разрешить шум до -20 децибел ватт (дБВт) во всех диапазонах, проданных с аукциона до сих пор, включая диапазон между 24,25 и 25,25 ГГц.
Но соседняя частота имеет решающее значение для синоптиков. На частоте около 23,8 ГГц молекулы водяного пара испускают небольшое количество излучения - один из лучших способов дистанционного определения содержания воды в атмосфере, которая питает облака и штормы. Поскольку воздух прозрачен на этих частотах, датчики, подключенные к Объединенной полярной спутниковой системе NOAA и европейским метеорологическим оперативным спутникам, могут собирать данные со всех уровней атмосферы, обеспечивая важнейший вход не только для знакомых 7-дневных прогнозов погоды, но и для прогнозирования сила ураганов и где они попадут на берег. Долгосрочный учет водяного пара может также помочь в калибровке моделей изменения климата, добавляет Эрик Алле, метеоролог из МетеоФранс в Тулузе, который возглавляет комитет Всемирной Метеорологической Организации по координации радиочастот.
Несмотря на то, что передачи 5G будут отделены от полосы водяного пара буфером в 250 мегагерц (МГц), синоптики опасаются, что они попадут в полосу и затопят слабое естественное излучение. В марте, незадолго до аукциона FCC по частотам в диапазоне 24 ГГц, министр торговли Уилбур Росс, курирующий NOAA, и администратор НАСА Джим Бриденстайн направили письмо с просьбой от FCC отложить аукцион. В любом случае, FCC продолжил работу, и T-Mobile, и AT & T купили части группы.
Вещи нагрелись оттуда. Нейл Джейкобс, исполняющий обязанности администратора NOAA, в мае дал Конгрессу свидетельство о том, что внутреннее исследование показало, что помехи, связанные с 5G, могут стоить NOAA 77% данных о водяном паре, которые он собирает на частоте 23,8 ГГц, и могут ухудшить прогнозы погоды до 30%, до 1980 уровня. «Это важный набор данных для нас», - сказал Джейкобс. Bridenstine повторил озабоченность Джейкобса, и военно-морской флот также обеспокоен ухудшением качества прогноза.
NOAA неправильно понимает технологию 5G, заявил председатель FCC Аджит Пай в своем выступлении в Конгрессе в июне. 5G будет использовать лазероподобную технологию «формирования луча», которая максимизирует скорость передачи данных и минимизирует паразитные сигналы, сказал Пай. И полоса 24 ГГц, вероятно, будет ограничена плотными городскими районами со многими пользователями мобильных телефонов, что оправдывает инвестиции компаний в сети передатчиков.
Но Герт опасается, что даже если сфокусироваться на лучах и загонять в города, сигналы 5G все равно могут вызвать проблемы. По его словам, метеорологические спутники видят много квадратных километров одновременно, а помехи в части пикселя могут разрушить весь пиксель. Кроме того, помехи в прибрежных городах, таких как Нью-Йорк и Майами, штат Флорида, могут затруднить наблюдения за океаном, имеющие решающее значение для прогнозирования ураганов.
С апреля NOAA и NASA усовершенствовали свои исследования влияния 5G на свои прогнозы в ответ на критику со стороны FCC и индустрии беспроводных сетей. Согласно источникам, которые видели последние версии исследования, агентства пришли к такому же выводу: шум должен быть ограничен примерно −42 дБВт для защиты данных о погоде. (Поскольку dBW является логарифмической единицей, это представляет собой предел, более чем в 100 раз более строгий, чем у FCC.) «Исследования, по-видимому, подтверждают все публичные заявления от НАСА и NOAA», - говорит сотрудник комитета Палаты представителей, который рассмотрел их.
Но NOAA не обнародовала исследования и не представила их в FCC - результат, предполагаемый некоторыми источниками в Конгрессе, давления со стороны Белого дома, который решительно поддержал 5G. «Председатель сказал, что мы рады взглянуть на исследования», - говорит Брайан Харт, представитель FCC в Вашингтоне, округ Колумбия. «Никаких проверяемых исследований представлено не было». (Ни НАСА, ни НОАА не прокомментируют науку. )
Даже если технические эксперты не могут разрешить свои споры, дипломаты могут. На встрече, организованной Межамериканской комиссией по электросвязи, которая состоится на следующей неделе в Оттаве, страны Западного полушария попытаются прийти к консенсусу по ограничениям 5G. Они доведут это число до четырехлетней Всемирной конференции радиосвязи, которая начнется 28 октября в Шарм-эш-Шейхе, Египет, в целях согласования глобального предела. Государственный департамент возглавит делегацию США, но пока не озвучил свою позицию.
Джейкобс проинформировал сотрудников Конгресса 2 недели назад. Согласно источникам, он сообщил, что межведомственный процесс поиска компромисса потерпел неудачу, и намекнул, что Соединенные Штаты могут повысить предел шума в -28 дБВт в Оттаве. Это более жестко, чем -20 дБВт, на которое настаивает FCC, но, по сообщениям, Джейкобс считает, что это все еще потенциально пагубно для прогнозирования погоды.
Европа может обеспечить предупредительный противовес. Региональная организация электросвязи, представляющая европейские страны, планирует предложить предел -42 дБВт на конференции радиосвязи, говорит Алле, который стал соавтором исследования 2018 года, поддерживающего такой предел. Всемирная Метеорологическая Организация заняла еще более жесткую позицию, требуя -55 дБВт. Атмосферные условия в США имеют решающее значение для европейских прогнозов через 2-3 дня, поэтому «это действительно глобальная проблема», говорит Алле. «Наши спутники должны быть защищены повсюду в мире».
Разрешение битвы в диапазоне 24 ГГц не положит конец войне. В декабре FCC планирует провести аукцион по продаже частот в диапазоне от 37,6 до 38,6 ГГц, близких к тем, которые использовались для измерения дождя и снега. И несколько других потенциальных полос 5G находятся вблизи критических погодных частот. Герт особенно обеспокоен частотами между 50 и 55 ГГц, необходимыми для профилей атмосферной температуры. «Это проблема, которая не исчезнет», - говорит он.