โครงการดาราศาสตร์วิทยุที่ทะเยอทะยานที่สุดของโลกกำลังเผชิญกับความท้าทายที่ไม่คาดคิดจากอวกาศ ดาวเทียม Starlink เกือบหนึ่งในสามดวงกำลังผลิตการแผ่รังสีวิทยุที่ไม่ได้ตั้งใจซึ่งรบกวนหอดูดาว Square Kilometer Array Observatory ( SKA ) ทำให้เกิดภัยคุกคามต่อการวิจัยที่ก้าวล้ำเกี่ยวกับช่วงเวลาแรกเริ่มของจักรวาล
SKA เป็นตัวแทนของการลงทุนที่ใหญ่ที่สุดของมนุษยชาติในด้านดาราศาสตร์วิทยุ ซึ่งออกแบบมาเพื่อศึกษาปรากฏการณ์ต่างๆ เช่น Epoch of Reionization ซึ่งเป็นช่วงที่ดวงดาวดวงแรกส่องแสงขึ้นในจักรวาลที่มืดมิด อย่างไรก็ตาม งานวิจัยใหม่ที่ใช้ Engineering Development Array 2 ( EDA2 ) ใน Western Australia ได้ตรวจพบสัญญาณรบกวนทางวิทยุจากดาวเทียม Starlink จำนวน 1,806 ดวงที่แตกต่างกัน ซึ่งคิดเป็น 28% ของกลุ่มดาวเทียมที่อยู่ในวงโคจรในช่วงเวลาที่ทำการสังเกตการณ์
สстатิสติการตรวจพบ Starlink
- ดาวเทียมที่ระบุได้ทั้งหมด: ดาวเทียม Starlink จำนวน 1,806 ดวงที่ไม่ซ้ำกัน
- เปอร์เซ็นต์ของกลุ่มดาวเทียม: 28% ของดาวเทียมที่อยู่ในวงโคจร
- รุ่นที่มีปัญหามากที่สุด: ดาวเทียม v2-mini Direct-to-Cell (71% ของการตรวจพบ)
- ช่วงเวลาการสังเกตการณ์: การสังเกตการณ์ 29 ครั้งแยกจากกัน ครั้งละ 24 ชั่วโมง ในความถี่ต่างๆ
 |
|---|
| เว็บไซต์นี้กล่าวถึงสัญญาณรบกวนจากดาวเทียม Starlink ที่ส่งผลกระทบต่อ Square Kilometer Array Observatory ซึ่งเป็นโครงการสำคัญในด้านดาราศาสตร์วิทยุ |
ปัญหาสัญญาณรบกวนเกินกว่าการทำงานปกติ
แตกต่างจากการสื่อสารผ่านดาวเทียมทั่วไปที่ทำงานในความถี่ที่กำหนดไว้ สัญญาณรบกวนนี้มาจากการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ไม่ได้ตั้งใจ (UEMR) ที่ผลิตโดยระบบอิเล็กทรอนิกส์และระบบขับเคลื่อนบนดาวเทียม ปัญหานี้รุนแรงเป็นพิเศษเพราะเกิดขึ้นในช่วงความถี่ที่ควรได้รับการปกป้องสำหรับดาราศาสตร์วิทยุภายใต้แนวทางสากล
สัญญาณรบกวนที่ตรวจพบมีความรุนแรงอย่างน่าตกใจ นักวิทยาศาสตร์วัดสัญญาณได้ถึง 93 Janskys ต่อลำแสง ซึ่งแรงกว่าเกณฑ์ 1 milliJansky ที่อาจรบกวนการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ที่สำคัญถึง 93,000 เท่า ระดับสัญญาณรบกวนนี้อาจส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อความสามารถของ SKA ในการศึกษาจักรวาลยุคแรกเริ่ม ซึ่งต้องตรวจจับสัญญาณที่อ่อนแอมากจากหลายพันล้านปีที่แล้ว
Jansky: หน่วยวัดความเข้มของคลื่นวิทยุ ตั้งชื่อตามผู้บุกเบิกดาราศาสตร์วิทยุ Karl Jansky
การเปรียบเทียบความเข้มของสัญญาณรบกวน
- การรบกวนจาก Starlink ที่ตรวจพบ: 93 Janskys ต่อลำแสง
- เกณฑ์ที่จะรบกวนการดาราศาสตร์: 1 milliJansky
- ขนาดของการรบกวน: สูงกว่าระดับที่ยอมรับได้ 93,000 เท่า
ช่องว่างในการควบคุมทำให้วิทยาศาสตร์เสี่ยงภัย
ปัญหาหลักอยู่ที่จุดบอดในการควบคุม แม้ว่ากฎระเบียบโทรคมนาคมระหว่างประเทศจะควบคุมการส่งสัญญาณวิทยุที่ตั้งใจอย่างเข้มงวด แต่ปัจจุบันไม่ได้ควบคุมการแผ่รังสีที่ไม่ได้ตั้งใจจากระบบอิเล็กทรอนิกส์ของดาวเทียม สิ่งนี้สร้างสถานการณ์ที่บริษัทต่างๆ สามารถปล่อยดาวเทียมหลายพันดวงโดยไม่ต้องพิจารณาผลกระทบต่อการวิจัยทางวิทยาศาสตร์
การอภิปรายในชุมชนเผยให้เห็นความไม่พอใจต่อแนวทางการควบคุมนี้ รูปแบบดูเหมือนจะชัดเจน: ผู้ประกอบการวิทยุรายบุคคลต้องเผชิญกับค่าปรับสำหรับการส่งสัญญาณโดยไม่ได้รับอนุญาต ในขณะที่บรรษัทที่ปล่อยกลุ่มดาวเทียมขนาดใหญ่ดำเนินงานในพื้นที่ที่ไม่มีการควบคุม ผู้สังเกตการณ์บางคนกังวลว่าสิ่งนี้สร้างแนวทางที่บริษัทต่างๆ สามารถขยายการดำเนินงานอย่างรวดเร็ว จากนั้นอ้างความยากลำบากทางเศรษฐกิจเมื่อถูกขอให้แก้ไขปัญหาที่พวกเขาสร้างขึ้น
ปัญหาการจราจรในอวกาศที่เพิ่มขึ้น
Starlink ไม่ได้อยู่คนเดียวในการแข่งขันสู่อวกาศครั้งนี้ จีนกำลังพัฒนากลุ่มดาวเทียมที่แข่งขันกัน และบริษัทอื่นๆ อีกหลายสิบแห่งวางแผนโครงการที่คล้ายกัน การเติบโตแบบเลขชี้กำลังในการปล่อยดาวเทียมตั้งแต่ปี 2019 ได้เปลี่ยนวงโคจรต่ำของโลกจากสภาพแวดล้อมที่ค่อนข้างเงียบสงบเป็นทางหลวงที่พลุกพล่านด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
ดาวเทียมที่สร้างปัญหามากที่สุดดูเหมือนจะเป็นรุ่น Direct-to-Cell ใหม่ของ Starlink ที่ออกแบบมาเพื่อสื่อสารโดยตรงกับสมาร์ทโฟน ดาวเทียมเหล่านี้ที่ใหญ่กว่าและมีพลังมากกว่าผลิตสัญญาณรบกวน 71% ที่ตรวจพบ ซึ่งเน้นย้ำว่าความสามารถของดาวเทียมที่ก้าวหน้าขึ้นอาจทำให้ปัญหาแย่ลง
ข้อมูลจำเพาะของหอดูดาว SKA-Low
- ที่ตั้ง: Inyarrimanha Ilgari Bundara , Western Australia
- จำนวนเสาอากาศที่วางแผนไว้ทั้งหมด: 131,072 เสาอากาศ (512 สถานี × 256 เสาอากาศต่อสถานี)
- ข้อมูลจำเพาะของเสาอากาศ: ไดโพลลวด 1.8 เมตร น้ำหนัก 1.6 กิโลกรัมต่อตัว
- เป้าหมายการวิจัยหลัก: การศึกษา Epoch of Reionization
- ย่านความถี่ที่ได้รับการปกป้อง: น้อยกว่า 5% ของสเปกตรัมคลื่นวิทยุที่ต่ำกว่า 5 GHz
ความพยายามในการบรรเทาและความท้าทายในอนาคต
มีความก้าวหน้าบางอย่างผ่านข้อตกลงที่สมัครใจ SpaceX ได้ทำงานร่วมกับหอดูดาวบางแห่งเพื่อปิดการส่งสัญญาณชั่วคราวเมื่อดาวเทียมผ่านตำแหน่งกล้องโทรทรรศน์ อย่างไรก็ตาม แนวทางนี้ไม่ได้แก้ไขการแผ่รังสีที่ไม่ได้ตั้งใจจากระบบขับเคลื่อนและระบบอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งไม่สามารถปิดได้เพียงแค่กดสวิตช์
ชุมชนดาราศาสตร์กำลังสำรวจทางเลือกในอวกาศ แต่ขนาดของงานนำเสนอความท้าทายอย่างมหาศาล การย้ายกล้องโทรทรรศน์วิทยุไปยังวงโคจรจะต้องปล่อยชิ้นส่วนและระบบประมวลผลหลายแสนชิ้น ซึ่งเป็นงานที่จะใหญ่กว่ากลุ่มดาวเทียมที่ใหญ่ที่สุดด้วยซ้ำ
เมื่อประเทศและบริษัทต่างๆ มากขึ้นเข้าร่วมการแข่งขันในอวกาศ หน้าต่างสำหรับการสร้างกฎระเบียบที่มีประสิทธิภาพอาจกำลังปิดลง คำถามไม่ได้เป็นเพียงการปกป้องโครงการทางวิทยาศาสตร์หนึ่งโครงการ แต่เป็นเรื่องว่ามนุษยชาติสามารถสร้างสมดุลระหว่างความทะเยอทะยานทางเทคโนโลยีกับความจำเป็นในการเข้าใจจักรวาลรอบตัวเราได้หรือไม่
SKA ได้รับการออกแบบมาเพื่อตอบคำถามพื้นฐานเกี่ยวกับวิวัฒนาการของจักรวาลและธรรมชาติของความเป็นจริงเอง ว่าจะสามารถบรรลุภารกิจนั้นได้หรือไม่อาจขึ้นอยู่กับการหาทางแก้ไขที่ได้ผลสำหรับทั้งอุตสาหกรรมดาวเทียมและชุมชนวิทยาศาสตร์ ก่อนที่ท้องฟ้าจะแออัดไปด้วยสิ่งประดิษฐ์ของเราเองจนไม่สามารถมองเห็นสิ่งที่อยู่เหนือนั้นได้
อ้างอิง: Nearly 1 in 3 Starlink satellites detected within the SKA-Low frequency band