Uydulardan Yayılan Gürültü Teleskopları ve GPS’i Etkiliyor: İşte Çözüm Yolu

Starlink uydusunun 3B görselleştirmesi.
Wikideas1/Wikipedia

On yıl önce Dünya yörüngesinde yaklaşık 2.000 işletmedeki uydu vardı. Bugün 15.000’den fazla. milyonlarca daha fazlası planlanıyor.

Bu uyduların yarattığı “uzay çöpü” sorunu hakkında çok şey söylendi.

Ama dikkati çok daha az çeken başka bir sorun var: bu uydulardan sızan radyo gürültüsü evreni anlamamıza yardımcı olan teleskoplara etkiyor ve GPS’in çalışmasını sağlayan ölçümleri bozuyor.

Sonuç olarak, şimdi harekete geçerseniz bunu düzeltmenin bir yolu var.

Erken evreni anlama

Radyo teleskopları, Büyük Patlama’dan hemen sonra üretilen sinyalleri alabilir. Onlara kozmik evreni ve son 13,8 milyar yılda nasıl evrimleştiğini anlamayı sağlar.

Radyo teleskopları, aynı zamanda büyük mesafedeki galaksıları da belirleyebilir ve bunları GPS gibi teknolojilerin temelini oluşturmak için kullanabilir; GPS Dünya üzerinde konumlandırma, gezinti ve zamanlama için kullanılır.

Australia radyo astronomisinde öncüydü. 1940’larda Sidney’in doğu banliyolarından Dover Heights’taki araştırmacılar, Güneş Sistemimiz’in ötesindeki ilk ayrı radyo kaynaklarını tanımladı. 1946’da Ruby Payne-Scott, dünyanın ilk kadın radyo astronomu oldu. MWA ve ASKAP gibi dünya lideri teleskoplular Australia’nın radyo astronomisi portföyünün başını çekiyor.

Dünyanın en büyük düşük frekanslı radyo teleskopu SKA-Low da Western Australia’da uzak bir bölgede inşa ediliyor.

Kozmik fısıltıları dinlemek zorlaşıyor

Kozmik radyo dalgaları olağanüstü derecede zayıftır.

Bu fısıltıları algılayabilmek için radyo teleskopları, insanların ürettiği güçlü radyo sinyallerinden korunmalıdır; cep telefonları ve radyo iletişim cihazları gibi. Bu yüzden radyo teleskoplunu sakin bölgelere kuruyoruz.

Uydular, radyo teleskopluna risk oluşturur çünkü karmaşık on-board elektronikleri istenmeyen ve istenmeyen radyo enerjisi üretebilir. Bu “sızıntı”, uydular ile yer istasyonları arasındaki veri iletimi için tasarlanan radyo yayımına ek bir durumdur.

Satellite operatörleri, roketlerinin fırlatılması sırasında istenmeyen radyo enerjisinin karışmasını önlemek için elektronik cihazları zaten korurlar; ancak sızıntılar, uydu uzayda ve operasyonel hale geldikten sonra ortaya çıkar.

Radyo spektrumunun astronomlar ve ticari kuruluşlar tarafından kullanımını düzenleyen kurum, Uluslararası Telekomüniyon Birliği’nin Radyokomünikasyon Sectorüdür. Uydu üzerindeki vericiler için düzenlemeler, bir uygunun yayması tasarlanan sinyallerin simülasyonlarına dayanır. İstenmeyen radyo enerjisini hesaba katmazlar.

Düzenlemelerin uygulanması, Avustralya İletişim ve Medya Kurumu gibi ulusal düzenleyicilerin sorumluluğundadır. Bu, teleskopları da koruyan aynı düzenleyiciye tabi olan karadaki vericiler için işe yarar; ancak uydu için işe yaramaz.

Hiçbir teleskop düzenleyicisinin yabancı bir uydu üzerinde yetkisi yoktur.

Sorunun ölçülmesi

Avustralya’nın batısındaki bir radyo teleskopu kullanarak, ekibimiz Starlink uydularından yayılan radyo enerjisini düşük frekanslarda – 70 ile 300 megahertz (MHz) arasında – ölçtü. Özellikle, uyduların yaydıkları sinyallerin Ulus Telekomüniyon Birliği’nin belirlediği sınırları aşıp aşmadığını kontrol etmek istedik.

Aşmışlar; zamanın %50’si ile %70’i arasında. Uluslararası yönergeler, bir teleskopun bu sınırları ölçümlerin en fazla %2’sinde aşabileceğini kabul eder; bu bulgu, kabul edilebilir sayılanın çok ötesindedir.

Bu sonuç, özellikle ölçümler 2024’te yapıldı ve şu anda yörüngede iki yıl öncekinden çok daha fazla uydu olduğu için düşündürücü.

Diğer bir araştırmada, CSIRO önderliğindeki bir ekip, çok daha yüksek frekanslarda – 1 GHz ile 14 GHz – çalışan Yeni Güney Galler’deki teleskopları kullandı. Bu, cep telefonlarının, wifi’nin ve uydu televizyonunun çalıştığı frekans aralığıdır.

Ekip, lisanslı sinyalleri, harmonikleri (sinyalin frekansının katlarında oluşan istenmeyen kopyaları) ve onboard elektroniklerden gelen zayıf bir elektrik vızıltısını ölçtü. Yalnızca lisanslı sinyaller düzenlenir.

Takım, bu ölçümleri Avustralya’daki çeşitli teleskoplara—yörüngedeki uzak galaksileri hassas biçimde konumlandırarak Dünya’nın dönüşünü ölçmede kullanılan, göksel ve karasal referans sistemlerini birbirine bağlayan (jeodezi) teleskoplarda dahil—etkileyen 12.000 uydunun etkisini modellemek için kullandı.

Günümüz uydu sayılarıyla, doğrudan telefondan uyduların GPS’in arkasındaki jeodetik ölçümlerin yarısından fazlasını (59%) bozduğunu buldular.

Modelleme, ardından planlananların küçük bir kısmı olan 300.000 uyduya ölçeklendi—bu noktada her jeodetik ölçüm kayboluyor.

Düzeltme ne?

Artan kanıt birikimi, uydu operatörlerinin elektronikleri daha geniş radyo frekansı aralıklarında korumaları ve sızan radyo enerjisi miktarını düşürmeleri gerektiğini gösteriyor.

Bu sorunları düzeltmek için şimdi bir pencere var—uydu sayıları patlamadan önce. Bu pencereyi kaçırırsak, bu, bildiğimiz anlamda radyo astronomisinin sonu anlamına gelebilir. Aynı zamanda GPS gibi en yüksek ekonomik öneme sahip teknolojileri de tehdit edebilir.

Önemli bir ilk adım, uydulardan gelen radyo parazitini düzenli biçimde izleyen bir sistemin uygulanmasıdır. Bu, politika kararlarını, standart çalışmalarını bilgilendirebilecek ve nihayetinde politika uygulaması için kanıt sağlayacak daha sağlam bir kanıt temeli geliştirmemizi güvence altına alacak.

Avustralya, yolu önderlik etmek için benzersiz bir konumda. Teleskoplara, mirasa ve en sakin gökyüzüne sahibiz.

• Yeni araştırma, Avustralya ve Yeni Zelanda