Uydular teleskoplara ve GPS’e müdahale eden gürültü sızdırıyor. İşte nasıl düzeltileceği

On yıldan daha kısa bir süre önce, Dünya’nın yörüngesinde yaklaşık 2.000 çalışır durumda uydu vardı. Bugün 15.000’den fazla var. Milyonlarcası daha planlanıyor.

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

Ancak çok daha az dikkat çeken başka bir sorun daha var: Bu uydulardan sızan radyo gürültüsü, evreni anlamamıza yardımcı olan teleskopları etkiliyor ve GPS’in çalışmasını sağlayan ölçümleri bozuyor.

Neyse ki, eğer şimdi harekete geçersek bunu düzeltmenin bir yolu var.

Erken evreni anlamak

Radyo teleskopları Büyük Patlama’nın hemen sonrasında üretilen sinyalleri alabilir. Gökbilimcilerin erken evreni ve onun son 13,8 milyar yıl içinde nasıl geliştiğini anlamalarına olanak tanıyorlar.

Radyo teleskopları ayrıca, Dünya üzerinde konumlandırma, navigasyon ve zamanlama için kullanılan GPS gibi teknolojileri sabitlemek için işaretçiler olarak kullanarak, uzak mesafelerdeki galaksilerin yerini tespit edebilir.

Avustralya radyo astronomisinde öncüydü. 1940’larda Sidney’in doğu banliyölerindeki Dover Heights’taki araştırmacılar, güneş sistemimizin ötesindeki ilk bireysel radyo kaynaklarını belirlediler. 1946’da Ruby Payne-Scott dünyanın ilk kadın radyo gökbilimcisi oldu. MWA ve ASKAP gibi dünya lideri teleskoplar Avustralya’nın radyo astronomi portföyünün başında yer almaktadır.

Dünyanın en büyük düşük frekanslı radyo teleskopu SKA-Low da Batı Avustralya’daki uzak bir bölgede inşa ediliyor.

Kozmik fısıltıları dinlemek zorlaşıyor

Kozmik radyo dalgaları son derece zayıftır.

Bu fısıltıların tespit edilebilmesi için radyo teleskopların insanların ürettiği güçlü radyo sinyallerinden, cep telefonlarından ve radyo iletişim cihazlarından korunması gerekmektedir. Bu nedenle radyo teleskoplarını sessiz yerlere inşa ediyoruz.

Uydular, radyo teleskopları için risk oluşturur çünkü karmaşık yerleşik elektronikleri, istenmeyen ve istenmeyen radyo enerjisi üretebilir. Bu “sızıntı”, uydular ve yer istasyonları arasında amaçlanan radyo veri aktarımına ilavedir.

Uydu operatörleri, istenmeyen radyo enerjisinin fırlatma roketlerine müdahale etmesini önlemek için zaten elektronikleri koruyorlar, ancak uzaya vardıklarında ve çalışır durumda olduklarında sızıntı meydana geliyor.

Uluslararası Telekomünikasyon Birliği’nin Radyokomünikasyon Sektörü, gökbilimciler ve ticari kuruluşlar tarafından radyo spektrumu kullanımına ilişkin düzenlemeleri belirleyen organdır. Uydulardaki vericilere ilişkin düzenlemeler, uydunun neyi iletmek üzere tasarlandığının simülasyonlarına dayanmaktadır. İstenmeyen radyo enerjisini hesaba katmazlar.

Düzenlemelerin uygulanması Avustralya İletişim ve Medya Otoritesi gibi ulusal düzenleyicilerin sorumluluğundadır. Bu, teleskopları koruyan aynı düzenleyiciye yanıt veren yerdeki vericiler için işe yarıyor, ancak uydular için işe yaramıyor.

Hiçbir teleskopun düzenleyicisinin yabancı bir uydu üzerinde yetkisi yoktur.

Sorunun ölçülmesi

Ekibim Batı Avustralya’da bir radyo teleskopu kullanarak Starlink uydularından düşük frekanslarda (70 ila 300 megahertz (MHz)) yayılan radyo enerjisini ölçtü. Özellikle uyduların emisyonlarının Uluslararası Telekomünikasyon Birliği tarafından belirlenen limitleri aşıp aşmadığını kontrol etmek istedik.

Zamanın %50 ile %70’i arasında bunu yaptılar. Uluslararası yönergeler, bir teleskopun ölçümlerin %2’sine kadar bu sınırların aşılabileceğini kabul etmektedir; dolayısıyla bu bulgu, kabul edilebilir kabul edilenin çok ötesindedir.

Bu sonuç düşündürücü, özellikle de ölçümlerin 2024’te yapıldığı ve şu anda yörüngede iki yıl öncesine göre çok daha fazla uydunun bulunduğu göz önüne alındığında.

Başka bir araştırmada, CSIRO liderliğindeki bir ekip, Yeni Güney Galler’de çok daha yüksek frekanslarda (1 GHz ila 14 GHz) çalışan teleskoplar kullandı. Bu, cep telefonlarının, Wi-Fi’nin ve uydu TV’nin çalıştığı frekans aralığıdır.

Ekip, lisanslı sinyalleri, harmonikleri (sinyalin frekansının katlarında istenmeyen kopyaları) ve yerleşik elektroniklerden gelen hafif elektrik uğultusunu ölçtü. Yalnızca lisanslı sinyaller düzenlenir.

Ekip bu ölçümleri, uzak galaksileri hassas bir şekilde konumlandırarak, göksel ve karasal referans çerçevelerini (jeodezi) birbirine bağlayarak Dünya’nın dönüşünü ölçmek için kullanılanlar da dahil olmak üzere çeşitli Avustralya teleskopları üzerindeki 12.000 uydunun etkisini modellemek için kullandı.

Günümüzün uydu numaralarıyla doğrudan telefona bağlanan uyduların, GPS’in arkasındaki jeodezik ölçümlerin yarısından fazlasını (%59) zaten bozduğunu buldular.

Modelleme daha sonra 300.000 uyduya (planlananın küçük bir kısmı) ölçeklendirildi; bu noktada her jeodezik ölçüm kaybedildi.

Düzeltme nedir?

Giderek artan kanıtlar, uydu operatörlerinin elektronikleri daha geniş radyo frekansı aralıklarında korumaları ve sızan radyo enerjisi miktarını azaltmaları gerektiğini gösteriyor.

Artık uydu numaraları patlamadan önce bu sorunları çözebilecek bir pencere var. Bu pencereyi kaçırırsak bu, bildiğimiz radyo astronomisinin sonu anlamına gelebilir. Ayrıca GPS gibi ekonomik açıdan en yüksek öneme sahip teknolojileri de tehdit edebilir.

Önemli bir ilk adım, uydulardan gelen radyo parazitlerini rutin olarak izleyen bir sistemin uygulamaya konulmasıdır. Bu, politika kararlarına ve standartların çalışmasına bilgi verebilecek ve sonuçta politikanın uygulanması için kanıt sağlayabilecek daha sağlam bir kanıt tabanı geliştirmemizi sağlayacaktır.

Avustralya öncülük yapmak için benzersiz bir konumdadır. Teleskoplara, mirasa ve en sessiz gökyüzüne sahibiz.