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原作：David Winning

翻譯：邱煜欣

編排：簡稚珉

後臺：庫特莉亞芙卡 李子琦 徐⑨坤 胡永葳

原文連結：https：//www。wsj。com/articles/astronomers-cant-hear-signals-from-space-because-earth-is-too-loud-11615911902

澳大利亞帕克斯射電望遠鏡。

圖片來源：澳大利亞聯邦科學與工業研究組織

恆星爆發出的射電脈衝，在手機訊號塔，廁所故障小便池和微波爐面前，不值一提！

在南非的沙漠中，接收射電訊號的大型射電望遠鏡本是解開宇宙奧秘的利器。然而多數時候，這些訊號只能讓科學家發現當地居民正在煲電話粥。

距卡魯地區的射電望遠鏡約60千米的一座手機通訊基站，正干擾著探測恆星爆炸遺蹟脈衝的實驗。偽裝成射電脈衝的基站訊號對於努力監測著這片天空的天文學家來說，討厭程度不亞於縈繞頭頂的大頭蒼蠅。

Hello？

南非射電天文臺的首席技術專家，賈斯汀·喬納斯（Justin Jonas）教授說道：“望遠鏡的搜尋工作如同大海撈針，而訊號基站卻不斷地‘灌注渾水’。我們想要檢測的訊號的強度竟然比不過手機訊號。”

在射電天文學的世界裡，消除噪聲比以往任何時候都要更困難了。

在上世紀，射電天文學家可以相對輕鬆地訪問大部分射電頻譜，這些頻譜覆蓋無線電波並且被劃分為不同的頻帶。

如今，全球的通訊系統在越來越擁擠的頻譜上執行，其中衛星電視供應商和電話公司還在爭奪頻寬。

南非射電天文臺的首席技術專家，喬納斯教授與MeerKAT射電望遠鏡的合影。

圖片來源：南非射電天文臺

遊客們經常坐著帶有Wi-Fi的汽車，戴著智慧手錶，握著手機來拜訪此地的望遠鏡，所有的這些裝置都發出會干擾天文學家工作的無線電訊號。個人裝置的技術發展促使衛星與地球的通訊變多了，再加上飛機與地面的交流訊號，問題正變得更加複雜。

新一代的小型衛星帶給了我們最新的挑戰，它們可以在數百公里的高度環繞地球。有關小型衛星的應用正在激增，包括地球監測、通訊、收集氣候變化資料和反導制導。據估計，去年到達軌道的此類衛星數量為1 200顆，預計未來十年將超過10，000顆。諮詢公司的弗羅斯特（Frost）和沙利文（Sullivan）說到，相比之下，2015年至2018年三年間發射的小型商業衛星也才400顆左右。

美國弗吉尼亞州夏洛茨維爾市國家射電天文臺主任，託尼·畢斯利（Tony Beasley）說：“這就像是在聽某人低聲細語的時候，其他人都在你的耳邊語笑喧譁。”

讓天文學家擔心的是某些單脈衝的宇宙射電訊號，它們記錄著太空深處的事件資訊，而無線電干擾會使這些寶貴的資訊大打折扣甚至丟失。

使用MeerKAT射電望遠鏡拍攝的銀河系中央區域的射電影象。

圖片來源：南非射電天文臺

“這如同一場貓捉老鼠的遊戲，”澳洲國立巨型望遠鏡的運營負責人約翰·雷諾茲（John Reynolds）博士說。“這項技術每年都在變化發展，新的頻譜不斷應用於不同型別的裝置。”

有一次，一名正在使用帕克斯射電望遠鏡的天文學家被無線電訊號干擾，脈衝星（具有強磁場的快速自轉中子星，會發射規則的毫秒至百秒級的短週期脈衝輻射）的觀測也因此受到影響。這位天文學家注意到，白天出現的訊號到晚上就消失了。

雷諾茲博士說：“結果證明，這次干擾來自於訪客中心的廁所小便池。我們花了一天時間來追蹤干擾訊號——小便池自動沖洗系統中的電子裝置出現了故障，觸發時產生的火花引發了干擾訊號。”

還有一次，帕克斯天文臺的天文學家對望遠鏡捕獲的一系列快速射電暴進行區分並判斷它們是否來自太空。最初只有一例，到後來又增加了幾例。源頭竟是微波爐，當微波爐的門開啟時，干擾訊號就釋放了出來。

雷諾茲博士透露，由於夜間使用電話的人數會減少且附近道路上的流通車輛也會減少，天文學家已經把更多的研究放在夜裡進行。要知道，每年都約有100，000人（主要是遊客）前來參觀帕克斯射電望遠鏡。

位於南非的MeerKAT射電望遠鏡由64個碟形天線組成，它們分佈在卡魯地區方圓8公里的範圍內。

圖片來源：南非射電天文臺

地面上的許多射頻干擾都是由於人們忘記關閉裝置而引起的，因此望遠鏡操作員會不遺餘力地阻止這種情況的發生。在高度靈敏的MeerKAT望遠鏡所處的卡魯地區，工廠的汽車和員工在進入現場之前都會經過掃描以檢查個人電子裝置。這些檢查已經成了日常工作，可穿戴裝置和行動電話必須關機，並留在更衣室中。

在美國西維吉尼亞州的格林班克，綠岸射電望遠鏡的團隊有時會帶著探測器進入社群，以檢查違規技術的使用情況。綠岸（格林班克）是指定的靜默區域，未經許可不能在附近3。4萬平方千米的區域內使用固定無線電發射器。同時也禁止使用無繩電話。

當宇宙射電訊號無法避免地受到干擾時，科學家會簡單地對資料做不良標記並予以排除。

美國國家射電天文臺的畢斯利先生在美國多個州以及美屬維爾京群島和智利使用過望遠鏡，他說：“資料確實就這樣丟失了，而且再也無法在某些無線電頻率上開展觀測了。”

這個問題在南非的哈特射電天文臺（HartRAO）天文臺十分突出，該天文臺曾經是NASA的深空跟蹤站，現在由南非射電天文臺負責管理。喬納斯教授說，由於毗鄰快速發展的約翰內斯堡，在低射頻範圍內它不再能夠進行任何探測研究。

約翰內斯堡西北部的哈特射電天文臺。

圖片來源：南非射電天文臺

十多年前，人們就開始討論建立平方千米［射電望遠鏡］陣列（Square Kilometer Array，SKA），這個全球性的專案旨在建立世界上最大的射電望遠鏡，以瞭解第一批恆星和星系的誕生，其中一個關鍵的考量因素就是找到一個相對來說不受干擾的位置。

科學家們最終選定了兩個地點：南非射電望遠鏡設施所處的卡魯地區和西澳大利亞的默奇森郡。默奇森郡被稱為“無鎮之城”，人口113人，居住在約5萬平方千米的範圍內。直觀點來看，5萬平方千米大致相當於3個北京市的面積。

儘管如此，嚴格的無線電靜默依舊難以得到保證。SKA望遠鏡的執行、維護保養和資料記錄都依靠電力系統，其中負責記錄資料的超級計算機會安置在嚴格遮蔽無線電訊號的建築物內。

澳大利亞聯邦科學與工業研究組織的SKA計劃負責人安東尼·辛克爾（Antony Schinckel）說：“避免自己成為自己最大的敵人，這是一個真正的挑戰。”

牧夫新媒體編輯部

『天文溼刻』 牧夫出品

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