Но у нас может быть решение.
Мы живем в золотом веке астрономии. Мало того, что визуальные телескопы, такие как JWST, обнаруживают древние галактики и экзопланеты, но и наземные радиотелескопы, такие как телескоп горизонта событий, который сделал первый снимок черной дыры, помогают нам исследовать самые глубокие загадки вселенной и физики. Существует даже радиотелескоп, который может обнаружить биосигнатуры в экзопланетной атмосфере и, возможно, даже найти жизнь! Таким образом, ожидается, что следующие несколько десятилетий астрономии и астрофизики будут сопровождаться множеством открытий, которые изменят то, как человечество видит себя в рамках этого обширного космоса. К сожалению, некоторые из этих блестящих телескопов вскоре могут быть бесполезными, преждевременно закончив золотую эру астрономии. Но, к счастью, у нас может быть спасение.
Телескопы в зоне риска - радиотелескопы. Они выглядят как гигантские спутниковые тарелки, но на самом деле они не производят изображение. Вместо этого они записывают сигнал. Если вы объедините несколько радиотелескопов вместе и напишите сложный компьютерный алгоритм, вы можете сопоставить эти сигналы в изображение, как это делал телескоп горизонта события для наблюдения за супермассивной черной дырой M87. Но радиосвязь должна быть суперчувствительной, чтобы собрать эти невероятно тусклые радиосигналы из глубокого космоса. Чтобы дать вам представление о том, насколько они чувствительны, расскажу что современные радиотелескопы могут зафиксировать сигнал мобильного телефона у Юпитера!
Тем не менее, многие из наших устройств полагаются на радиоволны, такие как Wi-Fi, мобильные телефоны, микроволновые печи, телевизоры и радио. Эти местные источники в тысячи раз мощнее, чем сигналы из глубокого космоса, которые ловят астрономы. Таким образом, как облачность может остановить работу визуального телескопа, так и локальный радиошум может сделать радиотелескоп бесполезным.
Вот почему радиотелескопы расположены в пустынях и других ненаселенных зонах. Например, Обсерватория Зеленого Банка расположена в Национальной Зоне Радио Тишины в США. Эта площадь почти 34 000 квадратных километров находится в стороне от любого густонаселенного города, что означает, что вокруг присутствует очень мало радиопомех, мобильных или телевизионных сигналов. Любой, кто находится внутри зоны, должен соблюдать строгие правила, чтобы убедиться, что не испускает никаких радиоволн, что нет Wi -Fi, микроволн, мобильных телефонов, запрещены даже автомобили, поскольку при зажигании свечей на самом испускаются радиоволны. Существует даже патрульная группа, которая охотится на радиоволновых преступников и отключает их, позволяя телескопу работать без искажений сигналов, которые могут быть спутаны с сигналами от развитых инопланетян на далекой экзопланете.
Но земные законы не имеют никакого отношения к тому, что происходит в космосе, и пространство станет гораздо более зашумленным в радио диапазоне! Видите ли, с удешевлением космического полета произошел приток количества спутников, выходящих в орбиту. Возьмите Starlink в качестве яркого примера: Элон Маск хочет вывести 42 000 спутников Starlink на орбиту! И эти спутники общаются как поверхностью, так и между собой, используя радиоволны. Для понимания насколько увеличится радиошум: в январе 2022 года на орбите было чуть более 8000 спутников, и большинство из них не были спутниками связи, как Starlink. И кроме Starlink есть множество новых спутниковых компаний, которые хотят заполнить небеса своими спутниками.
Все они затмят остальную часть космоса, и некоторые из самых глубоких загадок вселенной могут остаться неразгаданными пока мы не начнем покорять Солнечную систему.
Но мы работаем над некоторыми решениями.
Вы можете подумать, что мы можем просто создать закон, похожий на бесполетную зону для спутников над радиоприемными зонами, но это нецелесообразно. У спутников сложные орбиты, которые охватывают всю планету, и попытка обеспечить, чтобы все спутники избегали одного места, почти невозможна. Более того, многим спутникам, таким как GPS, спутников фотонаблюдения и наблюдения за погодой, должны летать над областью, чтобы делать свою непосредственную работу. Вместо этого нам нужно гораздо более элегантное решение.
Здесь мы представим вам некоторых блестящие ученых. Кристофер Гордон де При, Кристофер Р. Андерсон и Мария Желева - ученые, которые пишут для The Conversation, которых я настоятельно рекомендую вам прочитать, и их команда недавно опубликовала статью по этой теме. Они говорили со спутниковыми операторами и регуляторами, чтобы найти, есть ли жизнеспособное решение проблемы перегрузки радиошума, и они потенциально выработали свое преддожение. Вместо того, чтобы делать радиоприемную зону, они предлагают сделать радионамическую зону. Позвольте мне объяснить.
Существуют методы, которые позволяют нам делиться спектром радиоволн. Например, устройства 5G и 4G могут работать на одной и той же частоте, но они не мешают друг другу. Это достигается с использованием трех основных методов: наложение, подложение и переплетение . Наложение и подложение не могут помочь нам здесь, остается переплетение . Где устройства испускают и получают сигналы последовательно. Другими словами, устройства 4G и 5G через переплетение включают 4G на несколько миллисекунд, он выключается и позволяет уже сети 5G общаться в течение нескольких миллисекунд и так далее. Фактически, сети 4G и 5G уже выполняют что-то похожее, называемое динамическим обменом спектра.
Теперь радиотелескоп нуждается в более чем нескольких миллисекундах, чтобы собрать полезные данные, но это не мешает динамически делиться своим радиоспектром. Радиотелескоп мог бы организовать что-то похожее на переплетение с более длительными периодами совместного использования со спутниками, что позволяет им работать, когда они не повлияют на показания телескопа и обеспечивать правильное радиомолчание при записи. Спутники даже могут получать команды для работы с определенной частотой, которую телескопы не использует, при условии, что обе стороны могут функционировать.
Это может звучать просто, но это не так. Радиоволны отражаются в нашей атмосфере и могутвести ебя непредсказуемо, поэтому нет гарантий, что такая динамическая радиосистема не будет иметь никаких утечек, и что телескоп откалиброван так, чтобы отфильтровать любые утечки. Вот почему де При, Андерсон и Желева мечтают о полевых тестах для разработки этой технологии, пока не стало слишком поздно.
Но будет ли этого достаточно? Эта технология и подход теоретически могут гарантировать, что радиоастрономия имеет будущее, но только когда они будут полностью разработаны и реализованы. Еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем мы обеспечим безопасность этого невероятно продуктивного уголка астрономии. Таким образом, здесь остается надеяться, что их программа получит финансирование и средства, необходимые для того, чтобы начать что-то делать, прежде чем мы потеряем эту невероятную область науки.
Что еще почитать:
«Пауза» в разработке ИИ? Ее не произойдет
Цифровые ценные бумаги, игры и развлечения в Метавселенной. Взгляд с другой стороны.
От звездной пыли до разумных существ
Подписывайтесь на канал, ставьте лайки, пишите комментарии! Спасибо за прочтение!
