Астрономы и спутниковый провайдер создают систему для использования неба

Телескоп NSF Green Bank. Автор: NSF/AUI/NSF GBO/J. Seymour

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

NSF NRAO управляет некоторыми из самых важных и чувствительных радиотелескопов в мире. Чтобы защитить свои наблюдения от помех со стороны различных созданных человеком технологий, эти инструменты расположены в труднодоступных и удаленных местах, таких как Аппалачи и высокие равнины пустыни Нью-Мексико.

Ученые и инженеры обеих организаций тесно сотрудничают, чтобы обеспечить подключение к Интернету там, где это больше всего необходимо, и гарантировать, что астрономы смогут продолжать наблюдения в присутствии этих спутников и их передач.

SpaceX впервые подписала соглашение о координации с NSF и его радиообсерваториями в 2019 году для изучения решений по совместному использованию неба. С тех пор постоянные испытания 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 инструментами NSF, такими как Very Large Array (VLA), Very Long Baseline Array (VLBA), Green Bank Observatory (GBO) и геодезическими станциями интерферометрии со сверхдлинной базой (VLBI).

Для большинства жителей Национальной зоны радиомолчания (NRQZ), особой зоны, где радиоволны тщательно контролируются для предотвращения помех в работе обсерватории Грин-Бэнк NSF и других близлежащих федеральных объектов, SpaceX вскоре сможет безопасно предоставлять как фиксированный, так и роуминговый/мобильный доступ к Starlink с помощью нового процесса, называемого избеганием оси визирования телескопа.

Правила NRQZ требуют координации всех стационарных лицензированных передатчиков, особенно близлежащих радиотелескопов, включая стационарные пользовательские терминалы SpaceX. Однако благодаря сотрудничеству NSF и SpaceX Starlink теперь сможет предоставлять спутниковый интернет практически всем жителям, не создавая существенных помех для наблюдений.

Избежание смещения оси телескопа, новый метод сосуществования телескопов и спутников, является одним из двух основных достижений в этом сотрудничестве, которое позволит спутникам обеспечивать высокоскоростное подключение к Интернету вблизи радиотелескопов, защищая важные научные исследования. Этот метод стал возможным благодаря автономной структуре, называемой системой 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 наблюдения и пропускную способность. Спутники считывают эту информацию в реальном времени и гарантируют, что их нисходящие каналы (особенно со спутников, находящихся близко к области неба, куда направлены телескопы) не излучают сигналы, достаточно сильные, чтобы помешать наблюдениям.

Крис Де При, директор проекта Национальной радиодинамической зоны, добавляет: «Хотя мы все еще тестируем систему, это важное достижение и наглядный пример преимуществ регулярной связи и экспериментов с участием активных и пассивных пользователей радиоспектра».

Эшли Вандерлей, старший советник NSF, добавляет: «Эта работа является кульминацией многолетней постоянной приверженности спутниковой индустрии научным открытиям, а также многолетних федеральных инвестиций в рамках Инициативы по инновациям в области спектра NSF США и является прекрасным примером динамического распределения спектра, предусмотренного Национальной стратегией использования спектра правительства США».

NSF NRAO надеется, что этот недавно разработанный метод предотвращения отклонения оси визирования телескопа будет полезен для смягчения воздействия Starlink и других спутниковых операторов на телескопы по всей территории США и, возможно, по всему миру, а 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 научный сотрудник NSF NRAO по управлению спектром, добавляет: «Мы надеемся, что ODS станет основой для других радиообсерваторий и спутниковых созвездий, которые смогут совместно использовать небо и работать бок о бок в ближайшие десятилетия».

Больше информации: Bang D. Nhan et al, Toward Spectrum Coexistence: First Demonstration of the Effectiveness of Boresight Avoidance between the NRAO Green Bank Telescope and Starlink Satellites, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2407.21675

Источник: National Radio Astronomy Observatory