Австралийские учёные разгадали тайну «парящего радиосигнала» в области радиотишины

Группа астрономов из Австралии натолкнулась на неожиданный феномен, анализируя данные, полученные с радиотелескопа Murchison Widefield Array, дислоцированного в Западной Австралии. Этот телескоп, который состоит из множества антенн, специально сконструированных для улавливания радиосигналов, сформировавшихся около 13 миллиардов лет назад, зафиксировал нечто совершенно близкое на расстоянии – телевизионный сигнал.

Данное событие озадачило исследователей, так как телескоп находится в определённой «радиотихой» зоне, где австралийское правительство тщательно контролирует уровень радиоволн, исходящих от различных устройств, в том числе от телевизионных передатчиков, Bluetooth-устройств и мобильных телефонов, чтобы минимизировать помехи для астрономических наблюдений в этой области. Ещё более любопытным было то, что телевизионный сигнал, похоже, перемещался.

Джонатан Побер, физик из Университета Брауна и ведущий научный сотрудник проекта Murchison Widefield Array, поделился: «Мы натолкнулись на догадку о том, что сигнал отражается от самолёта. Мы наблюдали эти сигналы в течение почти пяти лет, и несколько экспертов высказывали предположения, что это телеканалы, отражённые от самолётов. Теперь мы можем подтвердить эту гипотезу».

Чтобы подтвердить эту гипотезу, Побер привлёк аспирантку из Университета Брауна, Джейд Дюшарм, для проведения подробного астрономического расследования. Результаты исследования не только подтвердили предположение об отражении сигнала от самолёта, но и предложили астрономам новый способ распознавания и фильтрации нежелательных радиочастотных сигналов, что становится всё более актуальным по мере увеличения «шумности» неба из-за появления новых спутников.

Побер прокомментировал: «Сейчас астронавигация сталкивается с тяжёлым положением. Тревога возрастает, и поступают прогнозы, что астронавты в скором будущем могут утратить возможность выполнять качественные радионаблюдения ввиду помех от спутниковых систем. Это особенно критично для телескопов, как Murchison Widefield Array, которые захватывают полную панораму неба. Перенаправить телескопы от спутников невозможно».

Традиционным методом борьбы с нежелательными радиочастотными помехами является отбраковка данных радиотелескопов, поскольку такие сигналы обычно непредсказуемы и не поддаются простой фильтрации, объяснила Дюшарм. «Это приводит к огромным потерям данных, поскольку ни один элемент наблюдения не должен быть испорчен», – добавила она.

Для Дюшарм и Побера данное исследование стало шагом к решению данной проблемы, путём разработки нового метода отслеживания RFI от близлежащих объектов. Учёные объединили две существующие методики слежения.

Первая техника, коррекция ближнего поля, перенаправляет фокусировку телескопа на близлежащие к Земле объекты, вызывающие помехи. Эта настройка позволяет телескопам, изначально заточенным на глубококосмические наблюдения, более эффективно отслеживать данные объекты. Вторая методика, известная как формирование луча, улучшает фокусировку и помогает определить источник помех – в данном случае самолёт.

Сочетая две методики, учёные отследили маршрут полёта самолёта и проанализировали, как радиоволны отражались от его поверхности. Это помогло вычислить, что самолёт находился на высоте около 11,7 км и летел со скоростью примерно 792 км/ч. Они также обнаружили, что отклонённый от самолёта сигнал RFI лежит в частотном спектре одного из австралийских телевизионных каналов.

Команда не смогла выяснить точно, какой это был рейс, из-за нехватки данных в общедоступных журналах полётов, но Побер указал, что успешное применение двух методов открывает новые перспективы для радиоастрономии.

Следующим шагом исследователи планируют попытаться удалить RFI из собранных данных, делая их максимально полезными для команды MWA. В будущем они надеются усовершенствовать методику и распространить её на фильтрацию помех от спутников. Тем не менее, учёные признают, что, хотя метод оказался эффективным для отслеживания самолётов, его применение к спутникам вызовет больше трудностей.

Исследование также подчёркивает возрастающую актуальность проблемы RFI. Согласно данным Управления ООН по вопросам космического пространства, на июнь 2023 года орбиту Земли занимали 11,330 спутников – на 40% больше по сравнению с началом 2022 года. Ожидается, что количество спутников будет расти в будущем, создавая значительные проблемы для радиоастрономии, исследующей явления как чёрные дыры, формирование галактик и происхождение Вселенной. С 2019 года Национальная радиоастрономическая обсерватория совместно с SpaceX разрабатывают системы обмена данными для минимизации помех от спутников. Однако дискуссии продолжаются, и некоторые, подобные Поберу, полагают, что лучшее решение – отойти от шума и разместить радиотелескопы в таких местах, как Луна.

Источник: iXBT