对无线电和空间天文学的担忧日益加剧:与哈维·李斯特的问答

我们与 IUCAF 主席讨论了委员会如何应对 5G、地球测绘雷达等商业化带来的无线电频率分配挑战。

射电天文学和空间科学频率分配科学委员会 (IUCAF)成立于 1960 年,代表无源无线电科学从事频谱管理领域的工作,例如射电天文学、遥感、空间研究和气象遥感。 IUCAF 简介旨在研究和协调由上述科学制定的无线电频率分配要求,并将这些要求告知负责频率分配的国家和国际机构。

IUCAF 旨在确保其他无线电服务的破坏性发射不会干扰上述科学。 IUCAF 尤其关注飞机、航天器和陆基电信服务的无线电传输。

IUCAF 是位于瑞士日内瓦的国际电信联盟 (ITU) 的无投票权组织; 它是ITU-R的部门成员。

由两名 ISC 成员组成, 国际天文学联合会 (IAU)国际无线电科学联盟 (URSI) 连同 空间研究委员会(COSPAR), IUCAF 最近庆祝了它的 60th 周年。

我们与委员会主席 Harvey Liszt 就 IUCAF 的成就、目标和未来对无线电科学的关注进行了交谈。

IUCAF如何运作?

作为 ITU-R 部门成员,IUCAF 所做的大部分工作都是在讨论频谱监管问题时在 ITU-R 发言。

IUCAF 的主要重点是射电天文学,但它也有空间科学部分。 然而,空间科学家在 ITU-R 有专门的空间机构代表他们,而射电天文学直到最近才主要有 IUCAF。

IUCAF 也是其他国际组织的观察员,例如 空频协调组 (SFCG) 由 ITU-R 地球探测卫星服务的运营商组织,用于卫星地球传感。

IUCAF 基本上作为一个高级伞形组织,允许射电天文学在国际论坛上表达自己。

您是如何参与 IUCAF 的?

在日常生活中,我是一个有点老的天文学家——我专注于射电天文学,我仍然在发表和研究。 我受雇于 国家射电天文观测台 在弗吉尼亚州夏洛茨维尔。 大约 20 年前,我们扩大了对频谱管理的参与,并设立了一个职位,将天文台长期以来一直在非正式地做的事情正式化。

频谱管理活动的数量开始增加。 我参与其中是因为我在长达十年的法律案件中投入了大量资金 绿岸望远镜,其中我是我们律师的技术顾问。

自从我开始工作以来,频谱管理发生了很大变化——十年一遇的事情现在已经成为常态。

IUCAF 的一些主要成就是什么?

我认为 IUCAF 最近的真正实质性成就是多项国际协议消除了无线电频谱各个部分的干扰。 例如,有 签署了一份协议 - 俄罗斯的全球导航卫星系统(GLONASS),这非常重要,因为它最终阻止了 GLONASS 干扰一个非常重要的射电天文波段。

IUCAF 也即将与 ESA 签署另一项关于 94 GHz 运行的协议 EarthCARE 云剖面雷达 (CPR). 根据该协议,雷达将不会通过射电天文站点进行传输。 如果确实如此,射电天文接收器和雷达可能会相互指​​向,并且轨道雷达的功能强大到足以立即烧毁射电天文接收器。

过去,我们还创建了专门用于科学的受保护频段,这些频段最初用于射电天文学,但现在也用于遥感,以进行全球变暖和气候变化测量。 这包括测量土壤湿度、海洋盐度和风速。

未来几年 IUCAF 的优先事项是什么?

由于成熟的技术和大量资金涌入无线电通信,商用无线电频谱发生了很多变化。 例如,美国刚刚拍卖了 300 兆赫的使用频率,为 3.6 兆赫。 这基本上是频谱的 10%,并且 拍卖收入为 81 亿美元.

现在在无线电通信中上线的系统要复杂得多,使用更多的频率和带宽,并消耗更多的频谱。 这是射电天文学面临的问题,因为这项技术大量占用了无线电频谱。

这种新技术的一个例子是 5G。 它使用整个无线电频谱的频率用于各种目的,并且需要高水平的连接性和高速宽带。

另一个涉及射电天文学的新兴问题是地球测绘的商业化 合成孔径雷达 (SAR)现在将从少数增加到几百个。

这些雷达和射电望远镜很少相互指向,但如果它们这样做,对射电天文学的后果将是灾难性的,我们需要采取预防措施。 这就是为什么我们达成了使用其中一些雷达的协议,以确保它们在相互指向时不会消除射电望远镜。

当谈到 5G 通信时,无论是在平流层还是在太空中,您都必须越过 5G 才能看到星星和宇宙,因此很难避免来自这些的干扰。 可以利用无线电静区,这样这些东西就不会从地面干扰望远镜。 但现在 5G 预计在 20 公里外的平流层平台和卫星上运行。

例如,新 巨型星座 来自 SpaceX 和 OneWeb 的正在发射以在无线电频率上进行宽带无线通信。 但事实证明,其中一些卫星非常明亮,突然它们在天空中运行, 破坏天文摄影. 正因为如此,光学天文学家——第一次——不得不处理射电天文学家一直在处理的相同的卫星星座问题。 对此,星座的设计者们并没有考虑保护天文工作。

因此,IUCAF 现在正在帮助处理明亮卫星太阳反射的光学天文学家,类似于我们长期以来一直在帮助射电天文学家的方式。

你提到了很多在太空中进行的活动。 是否有任何可能的解决方案正在讨论中?

在地面上,我们创建了无线电静区。 其中第一个, 全国广播静区 在美国,它位于绿岸天文台周围,于 1957 年创建。它与天文台本身一起形成。

目前,在无线电静区没有卫星广播的保护措施。 射电天文学的下一个重大举措是实现对无线电静区的国际认可,以保护其中存在的操作。

在太空中,有与雷达和卫星的协调协议,但它们并不那么普遍。 它们只涉及频谱的有限部分。 在地面上创建无线电静区时,您可以尝试协调所有频率的所有地面干扰,但在太空中,与地面不同,我们会处理出现的每个特定频率中断实例,并使用当前有限的我们拥有的保护措施。

IUCAF如何工作以带来改变?

在 ITU-R,我们参与了低于最高级别的所有级别以影响内容。 由于IUCAF参加了这么久,我认为这是非常尊重它的,所以我们的意见是非常认真的。

在 ITU-R 之外,我们正试图通过 联合国外层空间事务办公室 (外空事务处) 和平利用外层空间小组委员会 (COPUOS)。

我们还通过研讨会影响变革,最近一次是在去年 XNUMX 月举行的。 IUCAF 与一大群天文学家一起参与其中。 研讨会在'黑暗而宁静的天空'——我们考虑了光学和射电天文学面临的所有压力。 有了这个,我们想出了一个 一组建议 这些内容被浓缩为 COPUOS 的输入,COPUOS 定于 XNUMX 月开会,研究扩大对天文学的有限保护。

这些是目前与射电天文学有关的事情,这些只是 IUCAF 如何解决频率分配问题的几个例子。


照片由 凯文·克萨达 on Unsplash

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