|
Где мы находимся во Вселенной
|
|
|
|
У ученых, которые точно измеряют положение Земли, возникли небольшие проблемы. Их измерения необходимы для спутников, которые мы используем для навигации, связи и наблюдения Земли каждый день. Но вы можете быть удивлены, узнав, что выполнение этих измерений — с использованием науки геодезии — зависит от отслеживания местоположения черных дыр в далеких галактиках.
|
|
|
|
Проблема в том, что ученым необходимо использовать специальные полосы частот на магистрали радиочастотного спектра, чтобы отслеживать эти черные дыры. А с развитием Wi-Fi, мобильных телефонов и спутникового Интернета движение по этой магистрали становится похожим на дорожную пробку.
|
|
|
|
Зачем нам нужны черные дыры
|
|
|
|
Спутники и предоставляемые ими услуги стали неотъемлемой частью современной жизни. От точной навигации в наших карманах до измерения изменения климата, управления глобальными цепочками поставок и создания энергосистем и онлайн-банкинга - наша цивилизация не может функционировать без своих орбитальных спутников.
|
|
|
|
Чтобы использовать спутники, нам необходимо точно знать, где они находятся в любой момент времени. Точное спутниковое позиционирование основано на так называемой "глобальной геодезической цепочке поставок".
|
|
|
|
|
|
|
Эта цепочка поставок начинается с создания надежной системы отсчета в качестве основы для всех других измерений. Поскольку спутники постоянно движутся вокруг Земли, Земля постоянно движется вокруг Солнца, а солнце постоянно движется по галактике, эта система отсчета нуждается в тщательной калибровке с помощью некоторых относительно неподвижных внешних объектов.
|
|
|
|
Как оказалось, лучшими опорными точками для этой системы являются черные дыры в сердцевинах далеких галактик, которые выбрасывают потоки излучения, поглощая звезды и газ.
|
|
|
|
Эти черные дыры - самые удаленные и стабильные объекты, которые мы знаем. Используя метод, называемый интерферометрией с очень длинной базовой линией, мы можем использовать сеть радиотелескопов, чтобы зафиксировать сигналы от черных дыр и отделить собственное вращение Земли и колебания в пространстве от движения спутников.
|
|
Разные полосы на радиомагистрали
|
|
|
|
Мы используем радиотелескопы, потому что хотим обнаружить радиоволны, исходящие от черных дыр. Радиоволны беспрепятственно проходят через атмосферу, и мы можем принимать их днем и ночью и при любых погодных условиях.
|
|
|
|
Радиоволны также используются для связи на Земле, включая такие устройства, как Wi—Fi и мобильные телефоны. Использование разных радиочастот — разных полос движения на радиомагистрали — строго регламентировано, и несколько узких полос зарезервированы для радиоастрономии.
|
|
|
|
Однако в предыдущие десятилетия движение на радиоастрономической магистрали было относительно небольшим. Ученые обычно отклонялись от радиоастрономических маршрутов, чтобы получать сигналы от черных дыр.
|
|
|
|
Для достижения очень высокой точности, необходимой для современных технологий, геодезия сегодня использует не только маршруты, предназначенные исключительно для астрономии.
|
|
Радиосообщение растет
|
|
|
|
В последние годы значительно возросло электромагнитное загрязнение, вызванное деятельностью человека. Когда появились Wi-Fi и мобильные телефоны, ученые отреагировали на это, перейдя на более высокие частоты.
|
|
|
|
Однако у них заканчиваются полосы пропускания. Шесть поколений услуг мобильной связи (каждое из которых занимает новую полосу) заполняют весь спектр, не говоря уже об интернет-соединениях, передаваемых напрямую через тысячи спутников.
|
|
|
|
Сегодня множество сигналов часто слишком сильны, чтобы геодезические обсерватории могли различить сквозь них очень слабые сигналы, излучаемые черными дырами. Это ставит под угрозу многие спутниковые службы.
|
|
|
|
Что можно сделать?
|
|
|
|
Чтобы продолжать работать в будущем — поддерживать качество услуг, от которых мы все зависим, — геодезии необходимо увеличить количество полос на радиомагистрали. Когда на всемирных конференциях по радиосвязи спектр распределяется в соответствии с международными договорами, геодезистам требуется место за столом переговоров.
|
|
|
|
Другие возможные решения могут включать создание зон радиомолчания вокруг наших основных радиотелескопов. Также ведется работа с поставщиками спутниковых услуг, чтобы избежать прямого попадания радиоизлучений на радиотелескопы.
|
|
|
|
Любое решение должно быть глобальным. Для наших геодезических измерений мы объединяем радиотелескопы со всего мира, что позволяет нам имитировать телескоп размером с Землю. Радиочастотный спектр в основном регулируется каждой страной индивидуально, что делает эту задачу чрезвычайно сложной.
|
|
|
|
Но, возможно, первым шагом является повышение осведомленности. Если мы хотим, чтобы спутниковая навигация работала, наши супермаркеты были заполнены товарами, а денежные переводы онлайн доставлялись в целости и сохранности, нам нужно убедиться, что мы имеем четкое представление об этих черных дырах в далеких галактиках, а это означает расчистку радиотрассы.
|
|
|
|
Источник
|
