Een 4G-netwerk op de maan is slecht nieuws voor radioastronomie

Terwijl je de weg afrijdt die naar de Jodrell Bank Observatory (VK) leidt, vraagt ​​een bord bezoekers om hun mobiele telefoons uit te schakelen. Er wordt ook vermeld dat de Lovell-telescoop zo krachtig is dat het een telefoonsignaal op Mars kan detecteren.

Radiotelescopen zijn ontworpen om ongelooflijk gevoelig te zijn. Om de legendarische astronoom Carl Sagan te citeren: "De totale hoeveelheid energie van buiten het zonnestelsel die ooit door alle radiotelescopen op aarde is ontvangen, is minder dan de energie van een enkele sneeuwvlok die de grond raakt."

De totale energie is nu waarschijnlijk een paar sneeuwvlokken waard, maar desalniettemin is het nog steeds waar dat astronomische radiosignalen doorgaans kleiner zijn dan kunstmatige. Als Jodrell Bank interferentie van een telefoonsignaal op Mars zou kunnen opvangen, hoe zou het dan gaan met een volledig 4G-netwerk op de maan?

Dat is de kwestie die astronomen zorgen baart, nu Nokia of America 14,1 miljoen dollar heeft gekregen voor de ontwikkeling van het allereerste mobiele netwerk op de maan. Het LTE / 4G-netwerk is bedoeld om de bewoonbaarheid van de maan op de lange termijn te vergemakkelijken, door communicatie te bieden voor belangrijke aspecten zoals maanzoekers en navigatie.

Bij de foto: De Lovell-telescoop bij Jodrell Bank Observatory, VK (Foto: Anthony Holloway via UNESCO).

Radiofrequente interferentie (RFI) is de aartsvijand op lange termijn van radioastronomen. Jodrell Bank - het vroegste radioastronomische observatorium ter wereld dat nog steeds bestaat - is ontstaan ​​dankzij RFI. Sir Bernard Lovell, een van de pioniers op het gebied van radioastronomie, merkte dat zijn werk in Manchester gestoord werd door RFI van passerende trams in de stad. Hij overtuigde de afdeling plantkunde van de universiteit om hem twee weken naar hun velden in Cheshire te laten verhuizen.

Sindsdien zijn radiotelescopen steeds meer op afstand gebouwd in een poging om RFI te vermijden, zoals de aanstaande Square Kilometer Array (SKA) -telescoop die in afgelegen gebieden van Zuid-Afrika en Australië wordt gebouwd. Dit helpt bij het elimineren van veel voorkomende bronnen voor RFI, waaronder mobiele telefoons en magnetrons. Radiotelescopen op de grond kunnen echter in de ruimte gebaseerde bronnen van RFI, zoals satellieten of een toekomstig maantelecommunicatienetwerk, niet volledig vermijden.

RFI kan bij de bron worden verzacht met de juiste afscherming en precisie bij het uitzenden van signalen. Astronomen ontwikkelen voortdurend strategieën om RFI uit hun gegevens te verwijderen. Maar dit is steeds meer afhankelijk van de goede wil van particuliere bedrijven om ervoor te zorgen dat ten minste enkele radiofrequenties worden beschermd voor astronomie.

Een langetermijndroom van veel radioastronomen zou zijn om een ​​radiotelescoop aan de andere kant van de maan te hebben. Behalve dat het wordt beschermd tegen aardse signalen, zou het ook kunnen waarnemen op de laagste radiofrequenties, die op aarde vooral worden beïnvloed door een deel van de atmosfeer dat de ionosfeer wordt genoemd. Waarnemen op lage radiofrequenties kan helpen bij het beantwoorden van fundamentele vragen over het universum, zoals hoe het was in de eerste momenten na de oerknal.

De wetenschapscase is al erkend met de Nederland-China Low Frequency Explorer, een telescoop die is hergebruikt van de Queqiao-relaissatelliet die naar de maan is gestuurd in de Chang 4-missie. Nasa heeft ook een project gefinancierd over de haalbaarheid van het veranderen van een maankrater in een radiotelescoop met een voering van gaas.

Ondanks haar interesse in deze radioprojecten, heeft NASA ook oog voor commerciële partnerships. Nokia is slechts een van de 14 Amerikaanse bedrijven die met NASA samenwerkt in een nieuwe reeks partnerschappen, ter waarde van meer dan 370 miljoen dollar, voor de ontwikkeling van zijn Artemis-programma, dat tot doel heeft astronauten tegen 2024 terug naar de maan te brengen.

De betrokkenheid van particuliere bedrijven bij ruimtevaarttechnologie is niet nieuw. En over de rechten en onrechtvaardigheden wordt al lang gedebatteerd. Misschien wel de meeste aandacht trekken de Starlink-satellieten van SpaceX, die na hun eerste grote lancering in 2019 voor opschudding zorgden onder astronomen.

Er kwamen al snel beelden tevoorschijn met sporen van Starlink-satellieten die er doorheen sneden - vaak de oorspronkelijke astronomische doelen verdoezelen of overtreffen.

Astronomen hebben lange tijd te maken gehad met satellieten, maar de aantallen en helderheid van Starlink zijn ongekend en hun banen zijn moeilijk te voorspellen. Deze zorgen zijn van toepassing op iedereen die astronomie op de grond doet, of hij nu een optische of een radiotelescoop gebruikt.

Een recente analyse van de impact van satellieten op radioastronomie is vrijgegeven door de SKA Organization, die de volgende generatie radiotelescooptechnologie ontwikkelt voor de Square Kilometer Array. Het berekende dat de SKA-telescopen 70% minder gevoelig zouden zijn in de radioband die Starlink gebruikt voor communicatie, uitgaande van een uiteindelijk aantal van 6.400 Starlink-satellieten.

Naarmate de ruimte steeds commerciëler wordt, vult de lucht zich met een toenemend volume aan technologie. Daarom is het nog nooit zo belangrijk geweest om regelgeving te hebben die de astronomie beschermt. Om ervoor te zorgen dat we naarmate we verdere stappen de ruimte in gaan, nog steeds vanuit ons huis op aarde ernaar kunnen staren.

Auteur: Jan Vyvey.
Bron: Universiteit van Manchester, VK