根据一项新研究，所有卫星都使用无线电波向地球表面传输信息，这正在造成严重问题。
无线电传输可能淹没天文学家用于研究黑洞、新形成恒星和星系演化的无线电波。
科学家正在建设一个设施，提供受控环境，使天文学家和工程师能够测试新技术，防止无线电干扰遮蔽夜空。
但他们表示，随着无线电频谱日益拥挤，用户将不得不共享频谱，无论是在时间、空间还是频率上。
可见光只是天文学家用于研究宇宙的电磁波谱的一部分。詹姆斯·韦伯太空望远镜是为观测红外光而建造的，其他太空望远镜用于捕捉X射线图像，而像绿岸望远镜、甚大阵、阿塔卡马大型毫米波阵列等天文台以及全球数十个其他天文台则在无线电波段工作。
射电望远镜正面临一个问题。所有卫星，无论其功能如何，都使用无线电波向地球表面传输信息。正如光污染可能遮蔽璀璨的星空一样，无线电传输可能淹没天文学家用于研究黑洞、新形成恒星和星系演化的无线电波。
我们是三位科学家，工作领域涉及天文学和无线 技术。随着预计未来几年将有数以万计的卫星进入轨道，以及地面无线电应用的日益增多，无线电频谱正变得日益拥挤。无线电宁静区（通常位于偏远地区，对地基无线电发射有所限制或禁止的区域）过去曾保护了射电天文学。
随着无线电污染问题持续加剧，科学家、工程师和政策制定者需要找出各方如何有效共享有限的无线电频率范围。我们在过去几年中一直致力于一项解决方案，即建立一个设施，使天文学家和工程师能够测试新技术，以防止无线电干扰遮蔽夜空。
利用无线电波进行天文观测
无线电波是电磁波谱中波长最长的辐射，这意味着波峰之间的距离相对较远。射电望远镜收集的无线电波波长从毫米到米不等。
即使您对射电望远镜不熟悉，也可能听说过它们所开展的一些研究。令人惊叹的吸积盘首张图像围绕黑洞的图像均由事件视界望远镜拍摄。该望远镜是由八台射电望远镜组成的全球网络，构成事件视界望远镜的每台单独望远镜都位于无线电频率干扰极少的地点，即无线电宁静区。
无线电宁静区是指要求地面发射机（如手机信号塔）降低功率水平，以免影响灵敏无线电设备的区域。美国拥有两个此类区域。最大的是国家无线电宁静区，面积为13,000平方英里（34,000平方公里），主要位于西弗吉尼亚州和弗吉尼亚州。其中包括绿岸天文台。另一个是科罗拉多州的桌山野外站及无线电宁静区，支持多个联邦机构开展研究。
卫星激增
1957年10月4日，苏联将卫星“斯普特尼克”号送入轨道。在这颗小卫星绕地球运行时，全球各地的业余无线电爱好者都能够接收其向地球发回的无线电信号。自那次具有历史意义的飞行以来，无线信号已渗透到现代生活的几乎每个方面，从飞机导航到Wi-Fi，而卫星数量呈指数级增长。
无线电传输越多，应对无线电宁静区内的干扰就越具挑战性。现行法律并未保护这些区域免受卫星发射机的影响，而这可能造成毁灭性后果。例如，一颗铱星的传输信号曾完全遮蔽了在一个为射电天文学划定的受保护频段内所做的一次暗星观测。
星链、OneWeb等卫星互联网网络最终将飞越地球上的每一个地点，并向地表传输无线电波。届时，将不再有任何地点能真正为射电天文学提供安静环境。
天空与地面的干扰
20世纪80年代，俄罗斯的全球导航卫星系统——实质上是苏联版的GPS——开始在一个频率上发射信号，而该频率本应正式受到保护，用于射电天文学。研究人员针对这种干扰提出了若干修正方案。直到俄罗斯导航系统的运营方同意更改卫星的发射频率时，由于缺乏测试和沟通，已造成大量损害。
许多卫星利用无线电频谱的部分频段从上往下观测地球，以监测表层土壤湿度等对天气预报和气候研究至关重要的特征。它们所依赖的频率受国际协议保护，但也正受到无线电干扰的威胁。
一项最新研究表明，NASA的大量土壤湿度测量数据受到干扰，干扰来源包括地基雷达系统和消费电子产品。目前已有相关系统用于监测和计算这些干扰，但对天文学而言，通过国际沟通和发射前测试从根本上避免问题会是更好的选择。
拥挤无线电频谱的解决方案
随着无线电频谱持续日益拥挤，用户将不得不共享频谱。这可能涉及时间、空间或频率上的共享。无论具体方案如何，都需要在受控环境中进行测试。目前已出现合作的早期迹象。美国国家科学基金会与SpaceX近期宣布达成天文协调协议，以惠及射电天文学。
在天文学家、工程师、软件和无线专家的合作下，并在美国国家科学基金会的支持下，我们一直在主办一系列研讨会，探讨国家无线电动态区可以发挥的作用。该区域类似于现有的无线电宁静区，覆盖大片区域，并对附近的无线电发射施加限制。与宁静区不同，该设施将配备灵敏的频谱监测设备，使天文学家、卫星公司和技术开发者能够在大范围内共同测试接收机和发射机。其目标是支持无线电频谱的创新与合作利用。例如，设立在射电望远镜附近的区域可以测试相关方案，为蜂窝基站等主动应用和射电望远镜等被动应用提供更宽的带宽接入。
关于我们团队刚刚发表的一篇新论文，我们与无线电频谱的用户和监管机构进行了交流，涵盖从射电天文学家到卫星运营商的各方人士。我们发现，大多数人认为，无线电动态区有助于解决并有可能避免未来几十年中许多关键的干扰问题。
此类区域尚不存在，但我们团队以及美国各地的许多人士正在努力完善这一概念，以使射电天文学、对地遥感卫星以及政府和商业无线系统能够找到共享无线电频谱这一宝贵自然资源的方式。
