Wissenschaftler mehrerer führender Forschungseinrichtungen, darunter das Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn, Deutschland, nutzten das Low Frequency Array (LOFAR)-Teleskop, um 68 SpaceX-Satelliten zu beobachten. Die Autoren kommen zu dem Schluss, dass sie „unbeabsichtigte elektromagnetische Strahlung“ entdeckt haben, die von der Bordelektronik ausgeht.
Dies unterscheidet sich von Kommunikationsübertragungen, die bisher im Mittelpunkt der Radioastronomen standen. Die unbeabsichtigte Strahlung könnte Auswirkungen auf die astronomische Forschung haben. Die Forscher ermutigen Satellitenbetreiber und Regulierungsbehörden, diese Auswirkungen auf die Radioastronomie sowohl bei der Entwicklung von Raumfahrzeugen als auch bei Regulierungsprozessen zu berücksichtigen.
Die Forschung wird in der Zeitschrift veröffentlicht Astronomie und Astrophysik.
Ein neues Phänomen in der erdnahen Umlaufbahn
Astronomen, die auf sehr schwache Signale aus dem Universum achten, mussten schon immer mit von Menschen erzeugten Radiosignalen umgehen, die astrophysikalische Quellen überstrahlen können. Daher werden die meisten Radioteleskope an Standorten mit besonderem Funkschutz vor terrestrischen Störungen gebaut. Einige befinden sich sogar in Funkruhezonen, die von den jeweiligen nationalen Regulierungsbehörden unterstützt werden.
Jüngste technologische Fortschritte haben große Satellitenkonstellationen ermöglicht, die für den Breitband-Internetzugang oder die Erdbeobachtung eingesetzt werden. Sie präsentieren eine völlig neue Komplexität. Da sich viele tausend Satelliten in einer niedrigen Erdumlaufbahn befinden, hat jedes Radioteleskop zu jedem Zeitpunkt viele Satelliten im Blickfeld, die Signale ausstrahlen.
Es wurde erwartet, dass der Hauptgrund für die Besorgnis bei Satellitenkonstellationen ihre geplanten Kommunikationsübertragungen zur und von der Erde sein werden. Die Entdeckung zusätzlicher Nicht-Kommunikationsquellen ist neu und verdient weitere Untersuchungen.
„Diese Studie stellt den neuesten Versuch dar, den Einfluss von Satellitenkonstellationen auf die Radioastronomie besser zu verstehen“, sagte Hauptautor Federico Di Vruno. „Frühere Workshops zu Dark and Quiet Skies theoretisierten diese Strahlung, unsere Beobachtungen bestätigen, dass sie messbar ist.“ Di Vruno ist Co-Direktor des Zentrums zum Schutz des dunklen und ruhigen Himmels vor Satellitenkonstellationsinterferenzen (IAU CPS) der Internationalen Astronomischen Union und außerdem Spektrummanager für das SKA-Observatorium (SKAO). Die anderen Autoren sind alle aktive Mitglieder des CPS.
Bestehende und geplante Konstellationen
Di Vruno und seine Co-Autoren konzentrierten sich zunächst auf SpaceX-Satelliten, da SpaceX zum Zeitpunkt der Beobachtungen die größte Anzahl an Satelliten – mehr als 2.000 – im Orbit hatte. Sie erkennen jedoch an, dass SpaceX nicht der einzige Betreiber großer Satellitenkonstellationen ist. Die Autoren erwarten, ähnliche unbeabsichtigte Emissionen von anderen erdnahen Satelliten zu entdecken, und weitere Messarbeiten sind geplant, die sich bereits auf andere Satellitenkonstellationen konzentrieren.
„Mit LOFAR haben wir Strahlung zwischen 110 und 188 MHz von 47 der 68 beobachteten Satelliten nachgewiesen. Dieser Frequenzbereich umfasst ein geschütztes Band zwischen 150,05 und 153 MHz, das von der International Telecommunications Union (ITU) speziell der Radioastronomie zugewiesen wurde.“ sagt Co-Autor Cees Bassa von ASTRON, dem niederländischen Institut für Radioastronomie.
Dennoch verstößt SpaceX gegen keine Regeln, da diese Art von Strahlung bei Satelliten durch keine internationale Regelung abgedeckt ist. Im Gegensatz dazu unterliegen terrestrische Geräte strengen Regeln, um sicherzustellen, dass ein Gerät ein anderes in der Nähe nicht stört.
Die Autoren führten auch Simulationen dieses Effekts anhand mehrerer Satellitenkonstellationen durch. „Unsere Simulationen zeigen, dass dieser Effekt umso wichtiger wird, je größer die Konstellation ist, da sich die Strahlung aller Satelliten summiert. Das macht uns nicht nur Sorgen um die bestehenden Konstellationen, sondern noch mehr um die geplanten. Und auch um das Fehlen von.“ klare Regelung, die die Radioastronomiebänder vor unbeabsichtigter Strahlung schützt“, sagt Co-Autor Benjamin Winkel vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) in Deutschland.
Eine verstärkte Zusammenarbeit mit Satellitenbetreibern ist von entscheidender Bedeutung
Die Autoren stehen in engem Kontakt mit SpaceX und das Unternehmen hat angeboten, weiterhin mögliche Wege zur Abmilderung etwaiger negativer Auswirkungen auf die Astronomie in gutem Glauben zu diskutieren. Im Rahmen seiner Design-Iteration hat SpaceX bereits Änderungen an seiner nächsten Satellitengeneration eingeführt, die die Auswirkungen dieser unbeabsichtigten Emissionen auf wichtige astronomische Projekte abmildern könnten.
Co-Autor Gyula Józsa (ebenfalls MPIfR und Rhodes University in Südafrika) erklärt: „Wir glauben, dass die frühzeitige Erkennung dieser Situation der Astronomie und den Betreibern großer Konstellationen die Möglichkeit gibt, proaktiv und parallel zu den notwendigen Maßnahmen an technischen Abhilfemaßnahmen zu arbeiten.“ Diskussionen zur Erarbeitung geeigneter Regelungen.“
„Die vorliegende Studie zeigt exemplarisch, auf welch verschiedenen Wegen die Technologieentwicklung unvorhergesehene Nebenwirkungen auf die Astronomie haben kann“, schlussfolgert Prof. Michael Kramer, Direktor am MPIfR und Präsident der Astronomischen Gesellschaft in Deutschland. Er begrüßt ausdrücklich den kollaborativen Ansatz von SpaceX. „Mit der Vorbildfunktion von SpaceX hoffen wir nun auf die breite Unterstützung der gesamten Satellitenindustrie und der Regulierungsbehörden.“
Mehr Informationen:
F. Di Vruno et al., Unbeabsichtigte elektromagnetische Strahlung von Starlink-Satelliten, entdeckt mit LOFAR zwischen 110 und 188 MHz, Astronomie und Astrophysik (2023). DOI: 10.1051/0004-6361/202346374
Zur Verfügung gestellt vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie