Starcie Spectrum
Wraz ze wzrostem liczby i skali konstelacji satelitarnych zajmujących się łącznością, konkurują one również o ograniczony i coraz cenniejszy zasób: spektrum, pasma fal radiowych kluczowe dla łączności i usług szerokopasmowych ? a także dla monitorowania pogody.
Tempo przyspiesza, gdy firmy ścigają się w rozbudowie globalnych sieci komunikacyjnych, co wywołuje alarm u niektórych agencji, że te same częstotliwości zasilające łączność szerokopasmową opartą na kosmosie mogą zakłócać instrumenty kluczowe dla prognozowania huraganów, śledzenia burz i wykrywania wilgotności atmosferycznej.
Jordan Gerth, szef Wydziału Planowania Architektury i Innowacji Systemów w Narodowej Służbie Satelitów Środowiskowych, Danych i Informacji NOAA (NESDIS), Biura Architektury Systemów i Inżynierii, powiedział, że najskuteczniejszym sposobem, w jaki naukowcy mogą pomóc w skwantyfikowaniu zakłóceń, jest przeprowadzanie eksperymentów systemów obserwacyjnych. Wypowiadał się na dorocznym zjeździe Amerykańskiego Towarzystwa Meteorologicznego (AMS), który odbył się w Houston w styczniu, gdzie spectrum był częstym tematem. "To kluczowe, ponieważ pomaga NOAA wejść w rozmowy z Narodową Administracją ds. Telekomunikacji i Informacji (NTIA) oraz regulatorami, w pełni rozumiejąc konsekwencje zakłóceń w tym paśmie."
W Houstonie prelegenci ostrzegli, że konstelacje szerokopasmowej łączności grożą uniemożliwieniem pracy mikrofalowych sond radiometrycznych na satelitach pogodowych w obserwowaniu naturalnych emisji z pary wodnej atmosfery i opadów.
"Zdalne monitorowanie Ziemi jest kluczowe dla analizowania i prognozowania pogody," powiedział Gerth. "Zanieczyszczenie naturalnego tła atmosfery sztucznymi sygnałami z satelitów komunikacyjnych utrudnia możliwości prognozowania systemu Ziemi."
Sprawy związane z pasmami radiowymi często stawiają naukowców i meteorologów w opozycji do dążenia FCC do udostępnienia pasm spektrum dla komunikacji naziemnej i satelitarnej. W 2019 r. liderzy NASA i Departamentu Handlu sprzeciwili się planowi FCC sprzedaży spektrum w paśmie 24 GHz do testów 5G z powodu jego zbliżenia do pasma 23,6-24,0 GHz, w którym satelitarne mikrofale mierzą parę wodną.
Obawy dotyczące zakłóceń radiowych (RFI) skłoniły NASA do wyposażyć swój satelit SMAP (Soil Moisture Active Passive), uruchomiony w 2015 r., w algorytmy wykrywania i ograniczania RFI. Od tego czasu na orbicie pojawiło się ponad 6 000 dodatkowych satelitów.
Kiedy radiometr w paśmie L na satelicie SMAP napotyka wysokie poziomy zakłóceń, odrzuca skażone dane. Miesięczne obserwacje SMAP wskazują na rosnące poziomy RFI, zwłaszcza nad regionami gęsto zaludnionymi.
Meteorolodzy zaniepokojeni zakłóceniami skupiają się na propozycji FCC dotyczace zwiększenia wykorzystania pasm Upper Microwave Flexible Use Service (UMFUS). Propozycja UMFUS, opublikowana w październiku, miałaby zapewnić dostęp do sześciu pasm spektrum, aby zaspokoić rosnące zapotrzebowanie na łączność szerokopasmową. Eksperci ds. pogody obawiają się przede wszystkim dwóch: górnego pasma 37 GHz i pasma 50 GHz.
Dla Narodowego Stowarzyszenia Pogody, AMS, Amerykańskiego Związku Geofizycznego i Uniwersyteckiego Konsorcjum Badawczego Atmosfery (UCA), priorytetem pozostaje niezawodność informacji z zaawansowanego radiometru mikrofalowego ATMS w ramach Wspólnego Polarnego Systemu Satelitarnego (JPSS), obecnej generacji polarnych satelitów pogody NOAA. Radiometr ATMS, który mierzy naturalne emisje termiczne na 50,3 GHz, "jest kluczowy dla wielu prognoz pogody i konkretnych gałęzi gospodarki zależnych od pogody, takich jak lotnictwo i rolnictwo" ? powiedziały te organizacje 20 stycznia w wspólnym komentarzu do propozycji FCC.
Organizacje zauwały również, że amerykańskie satelity wojskowe, w tym pierwszy satelita Weather System Follow-on Microwave (WSFM) uruchomiony w 2024 r. i drugi planowany do wystrzelenia w 2028 r., opierają się na odczytach radiometrycznych w paśmie 37,3 GHz, aby monitorować wiatr na powierzchni oceanu i oceniać intensywność tropikalnych cyklonów, kluczowych składników prognostów huraganów.
"Pasywne pomiary atmosfery są szczególnie podatne na szkodliwe zakłócenia, ponieważ nawet słabe emisje spoza pasma mogą w sumie zanieczyścić naturalny przekaz atmosfery do kosmicznego sensora mikrofalowego," napisały organizacje naukowe.
W międzyczasie FCC stoi w obliczu rosnącego zapotrzebowania na spektrum spowodowanego rozbudową konstelacji satelitarnych na orbitach niestacjonarnych, takich jak SpaceX Starlink i Eutelsat OneWeb, oraz wysokowydajnych satelitów geostacjonarnych typu ViaSat-3.
"Musimy stawić czoła wyzwaniu i zwiększyć możliwości innowacji kosmicznych" - powiedział Jay Schwarz, szef Biura Kosmicznego FCC, w lutym. "Wszystko zaczyna się od spektrum, które jest życiodajnym źródłem tej działalności."
Zapotrzebowanie na spektrum jest obecnie wyższe niż kiedykolwiek. Wnioski o licencje potroiły się w ostatniej dekadzie, ponieważ złożoność i rozmiar proponowanych misji znacznie wzrosły. Aby nadążyć, FCC zamierza zarezerwować większą pulę spektrum dla łączności satelitarnej, oprócz uproszczenia procesu licencyjnego.
"Chcemy mieć pewność, że gdy ubiegasz się o licencję, masz szybkość i przewidywalność daleko przewyższające to, co było w ostatnich latach," powiedział Schwarz.
Propozycja FCC dotycząca uproszczenia procesu zatwierdzania, zwana "light licensing", niesie ryzyko dla operatorów satelitarnych pogody w czasie, gdy organizacje na całym świecie budują konstelacje dziesiątek lub setek tysięcy satelitów komunikacyjnych.
Całościowo, konstelacje komunikacyjne grożą podniesieniem ogólnego poziomu hałasu i zakłóceniem obserwacji satelitarnych pogodowych ? powiedział Beau Backus, starszy menedżer ds. spektrum elektromagnetycznego w Johns Hopkins Applied Physics Laboratory.
"FCC próbuje opracować lepszy sposób przyznawania licencji satelitom w znacznie szybszym tempie," powiedział Backus w Houston. "Niebezpieczeństwo polega na utracie części ochron, gdy zaczniemy to robić w ten sposób. Będzie większa liczba systemów na orbicie, niż kiedykolwiek myśleliśmy 20 lat temu, a ten łączny efekt może stać się problemem z czasem."
Pomimo obaw badacze pogody przyznają, że dodatkowe spektrum nieuchronnie zostanie przydzielone na rzecz rozszerzających się konstelacji łączności. Aby lepiej zrozumieć wpływ i zapobiec istotnym zakłóceniom monitorowania pogody, NOAA opracowała plan wieloetapowy obejmujący badanie, ochronę, innowacje, koordynację i edukację.
" Musimy dużo się nauczyć, aby zrozumieć wartość przydziałów spektrum dla misji NOAA," powiedział Gerth. "Łatwo jest wycenić telekomunikację i inne systemy wspierające działalność gospodarczą. Trudniej wycenić przydziały spektrum, które mają pośredni wpływ na gospodarkę, takie jak poprawa prognoz pogody i życie oraz mienie, które ratuje."
Jednak NOAA będzie dążyć do ochrony spektrum używanego przez jej obecne czujniki, jednocześnie zapewniając, że operatorzy satelitów pogodowych będą przestrzegać istniejących przepisów. "To jeden ze sposobów ograniczenia liczby konfliktów, które mamy," powiedział Gerth.
Strategia NOAA przewiduje również innowacje technologiczne i koordynację z innymi agencjami federalnymi. Nowe czujniki są zwykle bardziej odporne na zakłócenia niż instrumenty znajdujące się obecnie na orbicie, które zostały opracowane 10 lub 20 lat temu.
"Koordynacja będzie trudna, ale konieczna," powiedział Gerth. Przedstawiciele NOAA, która jest częścią Departamentu Handlu, muszą uznać, że agencja ma mandat do promowania wzrostu gospodarczego. "Wraz z dominacją 5G i 6G nadchodzi wzrost gospodarczy dla Stanów Zjednoczonych," dodał.
Wreszcie, edukacja pozostaje niezbędna, jak podkreślił Gerth, gdy meteorolodzy rywalizują z dostawcami usług komunikacyjnych o ograniczone spektrum.
"Często zdarza się, że istnieje podstawowe niezrozumienie co do natury radiometrów," powiedział Gerth.
Ponieważ satelity krążą wokół globu, NOAA i jego międzynarodowi odpowiednicy nagłaśniają swoje obawy i dążą do spójnych przydziałów spektrum na Światowej Konferencji Radiowej ITU w Szanghaju w 2027 roku.
"Nie ma sensu prowadzić pomiarów w jednym paśmie w jednym kraju i potem, gdy przejdziemy na drugą stronę świata, używać innego pasma," powiedział Gerth.
Ten artykuł został po raz pierwszy opublikowany w marcowym numerze SpaceNews Magazine w 2026 roku.
Dziękujemy, że przeczytałaś/eś artykuł! Obserwuj nas w Wiadomościach Google.
