1970년대 내가 어렸을 때, 밤하늘에 위성이 머리 위로 지나가는 것을 보는 것은 드문 일이었다. 이제는 흔한 일이다. 어두워진 후 몇 분 동안 밖에 앉아 있으면 놓칠 수 없다.

지난 10년 동안 수천 개의 위성이 지구 궤도로 발사되었으며 앞으로 수만 개가 더 계획되어 있다. 이들 중 다수는 전 세계를 포괄하는 것을 목표로 하는 Starlink와 같은 "거대 별자리"에 포함된다.

이 밝고 빛나는 위성은 수 천년 동안 인간에게 중요했지만 이미 도시의 성장과 인공 조명으로 인해 크게 감소된 우주와의 연결을 위험에 빠뜨리고 있다. 그들은 또한 천문학자들에게 문제를 제기하고 있으며, 따라서 우주에 대한 우리의 이해에도 문제를 제기하고 있다.

Astronomy and Asphysics Letters 에 게재된 새로운 연구 에서 동료들과 저는 Starlink 위성이 전파 천문학을 방해하는 무선 신호도 "누설"하고 있다는 사실을 발견했다. 서호주 아웃백의 " 무선 조용 지대 "에서도 우리는 위성 방출이 하늘의 어떤 자연 발생원보다 훨씬 더 밝다는 것을 발견했다.

우주에 대한 우리의 이해에 대한 문제

Curtin University의 우리 팀은 서호주의 전파 망원경을 사용하여 위성에서 나오는 무선 신호를 조사했다. 우리는 지구와의 통신에 사용되는 지정되고 허가된 무선 주파수에서 예상되는 무선 전송을 발견했다. 다음 비디오에서 Starlink 위성은 할당된 주파수 137.5MHz에서 밝은 무선 전송 섬광(파란색으로 표시)을 방출한다.

그러나 예상치 못한, 의도하지 않은 주파수의 신호도 발견했다.

우리는 이러한 신호가 많은 Starlink 위성에서 나오는 것을 발견했다. 신호는 우주선에 탑재된 전자 장치에서 발생하는 것으로 보인다. 아래 비디오에서는 위성 통신에 할당되지 않은 주파수인 159.4MHz의 Starlink 위성에서 지속적이고 밝은 방출을 볼 수 있다.

이것이 왜 문제가 될까? 전파 망원경은 엄청나게 민감하여 셀 수 없이 많은 광년 떨어진 곳에서 희미한 신호를 포착할 수 있다.

망원경에서 수백, 수천 킬로미터 떨어진 극도로 약한 무선 송신기라도 우리가 하늘에서 볼 수 있는 가장 강력한 우주 전파원만큼 밝게 보인다. 따라서 이러한 신호는 심각한 간섭 원인을 나타낸다.

특히, 신호는 우리가 테스트한 위치, 즉 사상 최대 규모의 전파 관측소인 SKA( Square Kilometer Array ) 의 일부 건설이 이미 시작된 서호주 지역에서 문제가 되었다. 이 프로젝트는 16개국이 참여하고 30년 동안 진행되었으며 향후 10년 동안 수십억 달러의 비용이 소요될 것이다.

SKA와 기타 천문학 시설을 인간으로부터 멀리 떨어진 곳에 위치시키는 데 막대한 노력과 비용이 투자되었다. 하지만 위성은 우주에 피할 수 없는 새로운 위협을 제시한다.

이에 대해 우리는 무엇을 할 수 있나?

위성 운영자가 어떤 규칙도 위반하지 않는 것으로 보인다는 점에 유의하는 것이 중요하다. 무선 스펙트럼 사용에 관한 규정은 국제전기통신연합(International Telecommunications Union) 의 관리를 받으며 복잡하다. 현재로서는 Starlink 운영자가 잘못하고 있다는 증거는 없다.

무선스펙트럼은 대기업과 현대 생활에 매우 중요하다. 휴대폰, WiFi, GPS, 항공기 내비게이션, 지구와 우주 간의 통신을 생각해 보자.

그러나 전 세계적으로 접근 가능한 빠른 인터넷 연결과 같은 우주 기반 통신의 확실한 이점은 우주를 보고 탐험하는 우리의 능력과 충돌하고 있다. (Wi-Fi의 일부가 전파 천문학에 기원을 두고 있다는 점에서 아이러니한 부분이 있다.)

규제는 천천히 진화하는 반면, Starlink와 같은 위성군을 구동하는 기술은 빛의 속도로 발전하고 있다. 따라서 규제가 단기적으로 천문학을 보호할 가능성은 없다.

그러나 연구과정에서 우리는 Starlink 위성을 연구하는 SpaceX 엔지니어들과 매우 긍정적인 관계를 맺었다. 위성 운영자의 선의와 이러한 신호 생성을 완화하려는 의지가 문제 해결의 열쇠일 가능성이 높다.

이전의 비판에 대응하여 SpaceX는 Starlink 위성이 반사하는 햇빛의 양을 개선 하여 가시광선에서 예전보다 1/12만큼 밝게 만들었다.

우리는 전파 천문학에 대한 심각한 간섭을 피하기 위해 전파 파장의 방출을 1000배 이상 줄여야 할 것으로 추정한다. 우리는 우주에 대한 인류의 미래관, 우리가 이룰 근본적인 발견, 그리고 그러한 발견에서 등장할 사회를 바꾸는 미래 기술(예: WiFi)을 보존하기 위해 이러한 개선이 이루어질 수 있기를 바란다.

이 기사는 크리에이티브 커먼즈 라이센스에 따라 The Conversation 에서 재출판되었다 . 원본 기사를 읽어보자.

이미지 출처: Rafael Schmall / NOIRLab