У астрономов появился новый повод для беспокойства — планы NASA и Nokia развернуть 4G-связь на Луне. В середине октября агентство объявило, что в рамках лунной программы Nokia, партнер NASA, получит $14,1 млн на реализацию проекта.
Согласно планам, к 2028 году сеть должна быть развернута, она будет обеспечивать связью лунные посадочные модули, луноходы и все прочие системы, которые прибудут на Луну к тому времени. Вроде бы все хорошо, сбываются мечты фантастов и обычных людей. Но астрономы недовольны — они считают, и небезосновательно, что лунный проект окажет сильнейшее негативное влияние на радиоастрономию.
Что снова не так?
Радиотелескопы чрезвычайно чувствительны. Посетителей, которые приходят в обсерватории, всегда просят выключить мобильные устройства. Насколько высока чувствительность систем космического радионаблюдения? Например, радиотелескоп имени Б. Ловелла, который находится в Великобритании, способен засечь звонок с Марса. Не сигнал спутника, а обычный звонок по обычному мобильному телефону.
И понятно, что такая чувствительность не только у этого радиотелескопа, но и у большинства прочих систем. Без нее они бы не смогли регистрировать события на объектах, удаленных от нас на миллионы световых лет.
В 2015 году на Хабре публиковалась история с крупнейшим в Австралии радиотелескопом Parkes. Примерно два раза в год сотрудники обсерватории получали странные сигналы из космоса. Названные «перитонами», они поступали не из конкретной области небесного свода, а сразу отовсюду. Это было настолько странно, что ученые сразу предположили: сигналы имеют земное происхождение.
Изначально считалось, что источник сигнала — молния или какое-то иное атмосферное явление. Но в итоге выяснилось, что все гораздо прозаичнее: «перитоны» излучает микроволновка, установленная в подсобке. Сигналы появляются в том случае, если дверцу микроволновки открыть до завершения ее работы.
В общем, любой искусственный сигнал может испортить астрономам чистоту наблюдений или вовсе сделать их работу невозможной. И сейчас специалисты по радиоастрономии переживают из-за проекта NASA и Nokia. Ведь если они могут засечь телефонный звонок на Марсе, то что сделает с радионаблюдениями мобильная 4G-сеть на Луне? Ответ очевиден — усложнит работу ученых.
Помехи, они повсюду
Помехи — главный враг радиоастрономов. Обсерватория Джодрелл Банк, в которой и расположен радиотелескоп имени Б. Ловелла, была первым объектом, который построили вдали от источников радиопомех. Ученый Бернард Ловелл обнаружил, что работе телескопов мешают помехи, создаваемые проезжающими неподалеку от его лаборатории трамваями. Провода в месте соприкосновения контактов трамвая часто искрят, во время появления искры возникают радиосигналы, забивающие радиоспектр.
С тех пор это стало мейнстримом у астрономов — строить обсерватории как можно дальше от цивилизации. Чем выше и дальше, тем лучше. Тот же распределенный радиотелескоп Square Kilometer Array (SKA) строится в самых отдаленных регионах Австралии и Южной Африки. Причина все та же: отсутствие помех от работы радиоустройств. Понятно, что уже не только трамваи всему виной, эфир забивают сигналы множества радиоустройств. Микроволновые печи — еще одна беда современной радиоастрономии, о чем уже говорилось выше.
Но если от наземных источников радиосигналов можно убежать, то от сети спутников или, тем более, сигналов с Луны не скроешься. Сейчас радиоастрономы разрабатывают алгоритмы обработки результатов наблюдений, что должно помочь снизить негативное влияние помех.
Не так давно появился полуфантастический план построить радиотелескоп с обратной стороны Луны. Поскольку она постоянно обращена одной стороной к Земле, то толща пород защищала бы такой телескоп от любого влияния Земли. Но сейчас этот и так трудноосуществимый план под угрозой: если источник помех появится на Луне, то смысла строить там радиотелескоп нет.
Под план уже было подведено серьезное научное обоснование. Так, при помощи спутника-ретранслятора Queqiao, отправленного на Луну в рамках миссии Chang’e 4, астрономы смогли доказать, что радионаблюдения с естественного спутника Земли — идеальный вариант изучения космоса. И даже радиотелескоп везти на Луну не нужно — любой кратер можно переоборудовать в чашу телескопа, развернув специальную подкладку из проволочной сети. После этого нужно только добавить научное оборудование — и радиотелескоп огромной мощности и необычайной «чистоты» радиосигнала готов.
Данные, получаемые такой системой, помогли бы ответить на фундаментальные вопросы о Вселенной — например, о том, какой она была в первые несколько мгновений после Большого взрыва.
Не только 4G
NASA работает не только с Nokia. Всего в проекте возвращения людей на Луну участвует 14 разных компаний. Если все получится, то астронавты должны вернуться на спутник Земли уже через 4 года. И тогда начнется освоение Луны, включая прокладывание коммуникаций. Чем больше оборудования и людей окажется на Луне, тем хуже для радиоастрономов.
Еще одна проблема — оптические наблюдения. После того как спутники Starlink Илона Маска стали десятками выходить на орбиту, их стало видно с Земли невооруженным глазом. Астрономы сразу заявили, что, если количество спутников превысит несколько сотен, они помешают изучать космос с Земли при помощи оптических телескопов.
Если спутников будет около 10 000, как и планирует сделать в итоге Маск, то работа астрономов будет нарушена. Изучение влияние аппаратов на визуальные наблюдения пока еще продолжается, но Маск пообещал делать спутники темными.
Кроме того, поскольку это спутники радиосвязи, то они тоже создают помехи, и куда более сильные, чем какие-то несколько передатчиков, установленных на Луне. Настолько сильное, что сейчас организация SKA Organization, разрабатывающая сеть радиотелескопов нового поколения, занимается изучением возможного влияния всех указанных выше факторов на работу радиоастрономов. Указывается, что после выхода всех спутников сети Starlink на орбиту сеть SKA станет на 70% менее чувствительной.
Ну какой выход? Вряд ли он есть, космос постепенно осваивается, и, несмотря на важность работы радиоастрономов, государственные агентства и коммерческие компании будут устанавливать и запускать все больше источников радиосигналов. Так что ученым придется разрабатывать методики снижения влияния помех на результаты наблюдений — иного пути, кажется, просто нет.
Автор: Seleditor
