Curtin大学29天捕获11.2万次星链电磁泄漏:强度达目标宇宙信号一万倍威胁SKA-Low

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澳大利亚Curtin大学的一个研究团队在《天文学与天体物理学》期刊上发表了一项实测结果,把SpaceX星链星座对低频射电天文学的干扰程度第一次量化到了具体数字。研究者使用工程验证阵列二号——平方公里阵列低频部分(SKA-Low)的原型站——在29天里分析了约7600万张射电图像,在73至235兆赫兹频段内记录到112534次独立的射电辐射事件,来源锁定为1806颗不同的星链卫星。关键在于,这些辐射并不是星链有意发射的宽带通信波束,而是卫星星载硬件产生的电磁泄漏,它们通过卫星结构耦合出来,辐射到没有任何机构授权使用的频段上。

13亿年前的氢信号,与头顶上的低音炮

SKA-Low的科学目标是探测宇宙黎明时期的中性氢信号,也就是大约130亿年前第一批恒星点亮时留下的电磁印记,这要求仪器具备几乎难以想象的灵敏度。Curtin大学的Steven Tingay对泄漏信号的评价相当直白:其强度可与天空中最明亮的自然射电源相提并论。研究报告给出的比值是,非预期辐射最高可达SKA-Low所要探测的宇宙信号的一万倍。用一个通俗的类比来说,就是试图听清一场发生在130亿年前的对话,而邻居正把低音炮开到最大。更棘手的是部分卫星会在约137兆赫兹处每隔100秒发出一次13千赫兹宽的周期性单音,这些既不是可预告的计划下行链路,也不具备可建模的规律性,而研究者无法从数据中扣除一个自己无法建模的信号。

没有人违规,因为规则根本没写这一条

这项研究揭示出的是一个结构性缺口而非某家公司的违规行为。国际电信联盟确实为射电天文学划出了受保护频段,但保护的对象是有意发射的信号;硬件产生的非预期电磁辐射基本处在这套框架之外,即便它实实在在地落进受保护频谱,在法律意义上也近乎隐形。这种状况类似于只管制故意制造声响、却不管邻居家空调外机深夜轰鸣的噪音条例。研究者把发现同步分享给了SpaceX,据报道对方对未来硬件改动持开放态度,国际电信联盟方面也在讨论此事,但讨论距离具备约束力的规则还有很长的路,而星链在轨卫星数量已经超过六千颗,并且仍在持续增长。

值得注意的是SpaceX此前并非没有配合过科学界。为降低卫星在光学波段的亮度,公司先后为卫星加装了遮光板,并与美国国家科学基金会达成协调协议处理较高频段的射电干扰。问题在于那些手段针对的都是可控发射:遮光板解决反射阳光,波束管理解决定向下行,而低频段的硬件泄漏既不来自波束也不来自反射,现有缓解措施对它完全不起作用。研究团队提到算法层面的抑制方案正在探索中,但科学家形容这类方法尚处于胚胎阶段,而且可能需要与科学数据处理本身相当量级的算力,这对一个预算与算力都已高度紧张的大科学装置而言几乎不是可行解。

工程改动是唯一出路,但窗口正在关闭

研究者的结论倾向于工程修复:正如设计改动解决了光学亮度问题一样,真正的答案还是要回到卫星硬件本身,在设计阶段抑制电磁泄漏。这条路径的难点在于时间——SKA-Low仍处于建设阶段,而低轨星座的部署速度远快于望远镜的建设速度与监管框架的更新速度。一旦某些频段被泄漏噪声填满到无法使用,损失的不只是数据质量,而是整段频谱的科学可用性,这对专为特定频段设计的宇宙黎明观测而言意味着核心科学目标落空。

这项工作的方法论价值同样明显。此前关于卫星星座干扰射电天文的争论大多停留在原则层面,缺少可供监管机构引用的系统性测量;7600万张图像、112534次辐射事件、1806颗卫星这组数字把争论拉到了可核查的地面上。研究者在文章末尾留下的问题超出了天文学范畴:决定射电天空值不值得保护的究竟是谁,以及这个决定会不会在窗口彻底关闭之前做出。随着亚马逊柯伊伯、中国星网等星座陆续进入部署期,低轨轨道上的电磁环境只会更加拥挤,而非预期辐射这一项至今还没有任何一个国际机构把它写进硬性约束。