همکاری اسپیس‌ایکس با اخترشناسان برای محافظت از اخترشناسی در برابر ماهواره‌ها

باشگاه خبرنگاران جوان – یک سیستم اشتراک‌گذاری خودکار داده‌ها که توسط اسپیس ایکس و اخترشناسان رادیویی آمریکایی توسعه داده شده است، نوید محافظت از تلسکوپ‌های رادیویی در سراسر جهان را در برابر تداخل مختل‌کننده ماهواره‌ها در مدار پایین زمین (LEO) می‌دهد.

به نقل از اسپیس، صورت‌های فلکی بزرگی مانند استارلینک اسپیس ایکس، اینترنت پرسرعت را برای مردم در مناطق دورافتاده و کم‌ارتباط فراهم می‌کنند. اما آنها همچنین تصاویر تلسکوپ‌های نوری را با رگه‌هایی لکه‌دار می‌کنند و مشاهدات تلسکوپ‌های رادیویی را مختل می‌کنند.

به عنوان مثال، اخترشناسانی که در حال ساخت رصدخانه آرایه کیلومتر مربعی (SKAO) در استرالیا و آفریقای جنوبی هستند، گفته‌اند که تداخل رادیویی از ماهواره‌های مدار پایین زمین می‌تواند سیگنال‌هایی را که نشان‌دهنده وجود حیات بیگانه در خارج از منظومه شمسی هستند، مبهم کند و تابش‌های ناشی از دورترین کهکشان‌ها را از بین ببرد.

گروهی از محققان رصدخانه ملی نجوم رادیویی ایالات متحده (NRAO) سه سال را صرف کار بر روی یک راه حل کرده‌اند. دانشمندان به همراه اسپیس ایکس، یک سیستم پیچیده اشتراک‌گذاری داده توسعه داده‌اند که به صورت در لحظه، سیستم استارلینک را در مورد مشاهدات برنامه‌ریزی شده تلسکوپ، از جمله فرکانس‌هایی که ستاره‌شناسان قصد رصد دارند، مطلع می‌کند. وقتی ماهواره‌ها از بالای تلسکوپ‌ها پرواز می‌کنند، سیستم به آنها دستور می‌دهد که پرتو‌های خود را از آنتن‌های حساس دور کنند یا الکترونیک خود را بی‌صدا کنند.

کریس دی پری، معاون مدیر طیف در رصدخانه ملی نجوم رادیویی ایالات متحده می‌گوید: خبر خوب این است که این کار از هر دو طرف خودکار است. ما اطلاعات را به صورت در لحظه در مورد عملکرد تلسکوپ به اسپیس ایکس ارسال می‌کنیم، سیستم آنها آن را تجزیه و تحلیل می‌کند و دستوراتی را به ماهواره‌هایی که به تلسکوپ نزدیک می‌شوند، صادر می‌کند.

دی پری رهبری تیمی را بر عهده داشت که از سال ۲۰۲۲ برای توسعه این راه حل با اسپیس ایکس همکاری داشته است. این سیستم از دو جزء تشکیل شده است. سیستم اشتراک‌گذاری داده‌های عملیاتی (ODS)، که برنامه‌های رصد را به استارلینک ارسال می‌کند، و الگوریتم اجتناب از تلسکوپ استارلینک، که سپس به ماهواره‌ها دستور می‌دهد تا پرتو‌های خود را تغییر مسیر دهند.

این سیستم از ماه اوت سال ۲۰۲۴ با موفقیت در آرایه بسیار بزرگ (VLA) NRAO در نیومکزیکو آزمایش شده است و به زودی آزمایش‌های بیشتری را در سایر تأسیسات، آغاز خواهد کرد.

دی پری می‌گوید: برای دهه‌ها، ستاره‌شناسان رادیویی در حال ساخت تلسکوپ‌هایی در مکان‌های دورافتاده بوده‌اند تا از تداخل فرکانس رادیویی جلوگیری کنند. ما می‌دانستیم که همیشه مقداری تداخل رادیویی در نزدیکی افق وجود خواهد داشت، اما از آنجایی که حساسیت تلسکوپ عمدتا به سمت یک بخش کوچک از آسمان تقویت می‌شود، چنین مشکلی وجود نداشت. اما با وجود صورت‌های فلکی ماهواره‌ای، اکنون به طور بالقوه هزاران منبع تداخل فرکانس رادیویی مستقیما بالای تلسکوپ‌ها وجود دارد.

امواج رادیویی کیهانی که در فواصل میلیون‌ها سال نوری حرکت می‌کنند، بسیار ضعیف‌تر از سیگنال‌های رادیویی مورد استفاده در زمین برای پخش رادیو یا تلویزیون و تلفن همراه یا وای‌فای هستند. بنابراین، تلسکوپ‌های رادیویی حساس معمولا توسط مناطق ساکت رادیویی احاطه شده‌اند که در آنها هیچ دستگاه پخش یا ارتباط بی‌سیمی مجاز نیست. اما هیچ کس پرواز ماهواره‌ها بر فراز چنین مناطقی را ممنوع نمی‌کند. در واقع، دی پری گفت، صد‌ها ماهواره هر روز از بالای تلسکوپ‌ها عبور می‌کنند. دی پری افزود: دیگر هیچ جایی از زمین دورافتاده نیست؛ و این شرایط قرار است بدتر هم بشود. در سال ۲۰۱۹، زمانی که اسپیس ایکس شروع به راه‌اندازی منظومه استارلینک کرد، حدود ۳۰۰۰ ماهواره در مدار زمین بودند. ناوگان ارسال پهنای باند از زمان اولین استقرار‌ها به بیش از ۸۰۰۰ فضاپیمای عملیاتی افزایش یافته است و تعداد کل ماهواره‌های در حال گردش به دور زمین را به بیش از ۱۵۰۰۰ رسانده است؛ و اسپیس ایکس هنوز کار توسعه استارلینک را تمام نکرده و هدفش بیش از ۴۰ هزار ماهواره در دهه آینده است.

بازیگران دیگر این عرصه از جمله آمازون با پروژه کویپر و تلاش‌های چینی‌ها، نیز در حال استقرار ناوگان خود هستند. تا سال ۲۰۳۰، حدود ۱۰۰ هزار ماهواره می‌توانند به دور سیاره بچرخند و مشاهدات نجوم رادیویی را نه صد‌ها بار در روز، بلکه هزاران بار مختل کنند.

تیم رصدخانه ملی نجوم رادیویی ایالات متحده با آگاهی از این سناریوی آخرالزمانی بالقوه، در سال ۲۰۲۱ با اسپیس‌ایکس تماس گرفت تا در مورد راه‌حلی برای این مشکل صحبت کند.

دی پری می‌گوید: قطعات الکترونیکی تلسکوپ‌های رادیویی بسیار حساس هستند؛ آنها برای مدیریت چنین سیگنال‌های قوی توسعه نیافته‌اند. اتفاقی که اغلب می‌افتد این است که این نویز نه تنها بر باند فرکانسی که در آن ارسال می‌شوند، بلکه بر منطقه بسیار وسیع‌تری از طیف تأثیر می‌گذارد.

در دهه ۱۹۵۰، اتحادیه بین‌المللی مخابرات بخش کوچکی از طیف رادیویی را برای نجوم رادیویی رزرو کرد، مجموعه‌ای از باند‌ها که هیچ کاربری مجاز به پخش سیگنال خود در آنها نیست. اما اپراتور‌های ماهواره به طور فزاینده‌ای به آن طیف تجاوز کرده‌اند. علاوه بر این، اجرام نجومی فقط در باند‌های محافظت‌شده تابش ساطع نمی‌کنند، به این معنی که ستاره‌شناسان رادیویی همیشه به دنبال نگاهی اجمالی به آن منابع دور در طول موجی غیر از طول موج‌های رزرو شده هستند.

دی پری می‌گوید: چالش پیش روی نجوم رادیویی این است که بسیاری از این مناطق طیف که در گذشته بسیار آرام بودند، اکنون پر از سیگنال‌های ارسالی شده‌اند. بنابراین، همانطور که ما شروع به از دست دادن بیشتر و بیشتر آن تکه‌های کوچک می‌کنیم، زمانی که برای تکمیل مشاهدات خود نیاز داریم، افزایش می‌یابد. دی پری فکر می‌کند که این سیستم جدید می‌تواند برای سایر تلسکوپ‌های رادیویی بزرگ در سراسر جهان تطبیق داده شود و به ستاره‌شناسان رادیویی اجازه دهد تا در دهه‌های آینده به کار خود ادامه دهند. او امیدوار است که نه تنها سایر رصدخانه‌ها، بلکه سایر اپراتور‌های ماهواره‌ای نیز این فناوری را به کار گیرند و به طور بالقوه به نجوم رادیویی و منظومه‌های رادیویی اینترنتی اجازه دهند تا در صلح و آرامش با هم همزیستی کنند.

منبع: ایسنا