Vidljiva svetlost je samo jedan deo elektromagnetnog spektra koji astronomi koriste za proučavanje univerzuma. Svemirski teleskop Džejms Veb je napravljen da vidi infracrvenu svetlost, drugi svemirski teleskopi snimaju rendgenske slike, a opservatorije poput teleskopa Green Bank, Veri Large Arrai, Atacama Large Millimeter Arrai i desetine drugih opservatorija širom sveta rade na radiju talasne dužine.
Radio teleskopi se suočavaju sa problemom. Svi sateliti, bez obzira na njihovu funkciju, koriste radio talase za prenos informacija na površinu Zemlje. Baš kao što svetlosno zagađenje može da sakrije zvezdano noćno nebo, radio prenosi mogu da preplave radio talase koje astronomi koriste da saznaju o crnim rupama, novoformiranim zvezdama i evoluciji galaksija.
Mi smo tri naučnika koji se bave astronomijom i bežičnom tehnologijom. Sa desetinama hiljada satelita za koje se očekuje da uđu u orbitu u narednim godinama i sve većom upotrebom na zemlji, radio spektar postaje prepun. Radio tihe zone — regioni, koji se obično nalaze u udaljenim oblastima, gde su zemaljski radio prenosi ograničeni ili zabranjeni — u prošlosti su štitile radio astronomiju.
Kako problem radio zagađenja nastavlja da raste, naučnici, inženjeri i kreatori politike će morati da shvate kako svi mogu efikasno da dele ograničeni opseg radio frekvencija. Jedno rešenje na kojem smo radili poslednjih nekoliko godina je stvaranje objekta gde astronomi i inženjeri mogu da testiraju nove tehnologije kako bi sprečili radio smetnje da blokiraju noćno nebo.
Radio talasi su emisije najduže talasne dužine u elektromagnetnom spektru, što znači da je rastojanje između dva vrha talasa relativno udaljeno. Radio teleskopi prikupljaju radio talase talasnih dužina od milimetara do metra.
Čak i ako niste upoznati sa radio-teleskopima, verovatno ste čuli za neka istraživanja koja oni rade. Fantastične prve slike akrecionih diskova oko crnih rupa proizveo je teleskop Event Horizon. Ovaj teleskop je globalna mreža od osam radio-teleskopa, a svaki od pojedinačnih teleskopa koji čine Event Horizon Teleskop nalazi se na mestu sa vrlo malo radio frekvencijskih smetnji: radio tiha zona.
Radio tiha zona je region u kome se od zemaljskih predajnika, poput stubova za mobilne telefone, zahteva da smanje nivoe snage kako ne bi uticali na osetljivu radio opremu. SAD imaju dve takve zone. Najveća je Tiha zona Nacionalnog radija, koja pokriva 13.000 kvadratnih milja (34.000 kvadratnih kilometara) uglavnom u Zapadnoj Virdžiniji i Virdžiniji. Sadrži Opservatoriju Green Bank. Drugi, Table Mountain Field Site i Radio Kuiet Zone, u Koloradu, podržavaju istraživanja brojnih saveznih agencija.
Slične radio tihe zone su dom teleskopa u Australiji, Južnoj Africi i Kini.
4. oktobra 1957. Sovjetski Savez je lansirao Sputnjik u orbitu. Dok je mali satelit kružio oko sveta, radio-amateri širom sveta su mogli da pokupe radio signale koje je emitovao nazad na Zemlju. Od tog istorijskog leta, bežični signali su postali deo skoro svakog aspekta savremenog života — od navigacije aviona do Vi-Fi-ja — a broj satelita je eksponencijalno porastao.
Što je više radio prenosa, to postaje izazovnije rešavanje smetnji u radio tihim zonama. Postojeći zakoni ne štite ove zone od satelitskih predajnika, koji mogu imati razorne efekte. U jednom primeru, prenosi sa satelita Iridijum potpuno su zaklonili posmatranja blede zvezde napravljene u zaštićenom opsegu dodeljenom radio astronomiji.
Satelitske internet mreže kao što su Starlink, OneVeb i druge će na kraju leteti preko svake lokacije na Zemlji i prenositi radio talase do površine. Uskoro, nijedna lokacija neće biti zaista mirna za radio astronomiju. Velika satelitska sazvežđa, poput onih na Starlinku, mogu se videti kako marširaju u linijama preko noćnog neba i štete vidljivoj i radio astronomiji.
Problem radio smetnji nije nov.
Tokom 1980-ih, ruski globalni navigacioni satelitski sistem — u suštini sovjetska verzija GPS-a — počeo je da emituje na frekvenciji koja je bila zvanično zaštićena za radio astronomiju. Istraživači su preporučili brojne popravke za ovu smetnju. Dok su operateri ruskog navigacionog sistema pristali da promene frekvenciju emitovanja satelita, već je učinjeno mnogo štete zbog nedostatka testiranja i komunikacije.
Mnogi sateliti gledaju na Zemlju koristeći delove radio spektra da prate karakteristike poput površinske vlage u tlu koje su važne za predviđanje vremena i klimatska istraživanja. Frekvencije na koje se oslanjaju zaštićene su međunarodnim sporazumima, ali su takođe pod pretnjom radio smetnji.
Nedavna studija je pokazala da veliki deo NASA-inih merenja vlage u tlu doživljava smetnje od zemaljskih radarskih sistema i potrošačke elektronike. Postoje sistemi za praćenje i obračun smetnji, ali potpuno izbegavanje problema putem međunarodne komunikacije i testiranja pre lansiranja bila bi bolja opcija za astronomiju.
Kako radio spektar postaje sve prepun, korisnici će morati da dele. Ovo može uključivati deljenje u vremenu, prostoru ili frekvenciji. Bez obzira na specifičnosti, rešenja će morati da se testiraju u kontrolisanom okruženju. Postoje prvi znaci saradnje. Nacionalna naučna fondacija i SpaceKs nedavno su objavili sporazum o koordinaciji astronomije u korist radio astronomije.
Radeći sa astronomima, inženjerima, softverskim i bežičnim stručnjacima, i uz podršku Nacionalne naučne fondacije, vodili smo seriju radionica kako bismo razvili šta bi nacionalna radio dinamička zona mogla da pruži. Ova zona bi bila slična postojećim radio tihim zonama, pokrivajući veliku oblast sa ograničenjima radio prenosa u blizini. Za razliku od tihe zone, objekat bi bio opremljen osetljivim monitorima spektra koji bi omogućili astronomima, satelitskim kompanijama i tehnološkim programerima da zajedno testiraju prijemnike i predajnike u velikim razmerama. Cilj bi bio da se podrži kreativno i kooperativno korišćenje radio spektra. Na primer, zona uspostavljena u blizini radio-teleskopa mogla bi testirati šeme kako bi obezbedila širi pristup propusnom opsegu i za aktivnu upotrebu, kao što su tornjevi za ćelije, i za pasivnu upotrebu, kao što su radio teleskopi.
Za novi rad koji je naš tim upravo objavio, razgovarali smo sa korisnicima i regulatorima radio spektra, od radio astronoma do satelitskih operatera. Otkrili smo da se većina slaže da bi radiodinamička zona mogla pomoći u rješavanju i potencijalno izbjegavanju mnogih kritičnih problema smetnji u narednim decenijama.
Takva zona još ne postoji, ali naš tim i mnogi ljudi širom SAD rade na usavršavanju koncepta kako bi radio astronomija, sateliti koji detektuju Zemlju i vladini i komercijalni bežični sistemi mogli da pronađu načine da podele dragoceni prirodni resurs koji je radio spektra.
