天文学家和卫星互联网提供商开发共享天空的新系统

天文学家通过将望远镜对准天空来了解宇宙。但是当一颗卫星挡在他们和他们希望研究的宇宙物体之间时会发生什么呢?

美国国家科学基金会国家射电天文台(NSFNRAO)和SpaceX之间的新合作展示了射电天文学家和工业界共享这种有限资源的方法。

美国国家科学基金会国家射电天文台管理着世界上一些最重要、最灵敏的射电望远镜。为了保护观测结果不受各种人造技术的干扰，这些仪器被安置在崎岖偏远的地方，如阿巴拉契亚山脉和新墨西哥沙漠的高原。

卫星互联网的创新，例如SpaceX的Starlink，让全美各地的美国人都能享受高速互联网接入，包括这些偏远地区。然而，这种互联网接入的好处是有代价的：穿过射电望远镜路径的卫星传输可能会淹没从太空观测到的微弱信号。

两个组织的科学家和工程师正在密切合作，在最需要的地方提供互联网连接，并确保天文学家能够在这些卫星及其传输的情况下继续进行观测。

SpaceX于2019年首次与NSF及其射电天文台签署了一项协调协议，以探索共享天空的解决方案。从那时起，持续的测试和实验以及对该协议的更新，已经将受保护的射电天文学频段的范围扩大到超出了国际准则的要求。

这些测试和实验还包括Starlink与关键NSF仪器之间的动态协调，例如甚大阵列(VLA)、甚长基线阵列(VLBA)、绿岸天文台(GBO)和大地测量甚长基线干涉(VLBI)站。

对于国家无线电静默区(NRQZ)的大多数居民来说，SpaceX很快就能通过一种名为“望远镜瞄准线规避”的新流程，安全地提供固定或漫游/移动的Starlink接入。NRQZ是一个特殊区域，这里的无线电波长受到严格管理，以防止对美国国家科学基金会绿岸天文台和其他附近的联邦设施造成干扰。

NRQZ法规要求协调所有固定授权发射机，尤其是附近的射电望远镜，其中包括SpaceX固定用户终端。然而，通过NSF和SpaceX的合作，Starlink现在将能够为几乎所有居民提供卫星互联网，而不会对观测造成重大干扰。

望远镜瞄准线规避是望远镜和卫星之间共存的一种新方法，也是此次合作的两大重大进展之一，它将使卫星能够在射电望远镜附近提供高速互联网连接，同时保护重要的科学研究。这种方法是由NRAO开发的自主框架“操作数据共享(ODS)”系统实现的，该系统允许望远镜和卫星网络之间进行通信。

ODS会自动向Starlink卫星通报NSFNRAO望远镜的当前观测情况，包括指向、观测频率和带宽。卫星实时读取这些信息，并确保其下行链路(特别是来自望远镜指向的天空区域附近的卫星)不会发出足以干扰观测的强信号。

国家无线电动态区项目总监ChrisDePree补充道：“虽然我们仍在测试该系统，但这是一项重大成就，也是定期进行通信和实验以吸引主动和被动无线电频谱用户的明显优势。”

美国国家科学基金会高级顾问阿什利·范德莱(AshleyVanderLey)补充道：“这项工作是卫星行业多年来持续致力于科学发现的结果，也是美国国家科学基金会频谱创新计划下联邦政府多年投资的结果，也是美国政府国家频谱战略中呼吁的动态频谱共享的绝佳范例。”

NSFNRAO希望这种新开发的望远镜瞄准线规避方法将有助于减轻Starlink和其他卫星运营商对美国乃至全球望远镜的影响，第一篇描述这些系统和实验的科学论文已被《天体物理学杂志快报》接受发表，并可在arXiv预印本服务器上获取。

主要作者、美国国家科学基金会国家射电天文台频谱管理助理科学家BangNhan补充道：“我们希望ODS能够为其他射电天文台和卫星星座提供一个框架，让它们在未来几十年内共享天空、并肩工作。”

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