Starlink-satellieten storen cruciale meetfrequenties van radioastronomie

Een radiotelescoop die is ontworpen om het zwakste signaal uit het vroege heelal op te vangen, wordt overstemd door duizenden satellieten die honderden kilometers hoger vliegen. Onderzoekers van Curtin University in Australië ontdekten dat Starlink-satellieten van SpaceX radiosignalen lekken die tot tienduizend keer sterker zijn dan de kosmische signalen die de radiotelescoop SKA-Low moet detecteren. Het gaat niet om signalen die de satellieten bewust uitzenden, maar om ongewenste straling van de boordelektronica zelf.

Duizenden storingen in beschermde banden

Het team gebruikte de Engineering Development Array 2, een proefopstelling voor SKA-Low in de Australische outback, om 29 dagen lang te luisteren naar de hemel. In ongeveer 76 miljoen radiobeelden vonden de onderzoekers 112.534 aparte signalen, afkomstig van 1.806 verschillende Starlink-satellieten. De storing trad op in het frequentiegebied van 73 tot 235 MHz, precies het gebied waar SKA-Low naar wil luisteren om neutrale waterstof uit het vroege heelal te detecteren. Dat signaal, vastgelegd in de zogeheten 21-centimeterlijn, verklapt hoe de allereerste sterren zo'n 13 miljard jaar geleden ontstonden.

Opvallend is dat een deel van deze straling terechtkomt in banden die door de Internationale Telecommunicatie Unie (ITU) juist zijn gereserveerd voor radioastronomie, zoals 73 tot 74,6 MHz en 150,05 tot 153 MHz. Daar zou helemaal geen signaal mogen zitten. Sommige satellieten sturen bovendien om de 100 seconden een kort tikje van 13 kilohertz rond 137 MHz uit. Omdat dit geen geplande uitzending is, kunnen astronomen het signaal niet voorspellen en dus ook niet uit hun metingen wegfilteren.

Te fel om te negeren

De cijfers laten zien hoe groot het contrast is. SKA-Low moet gevoelig genoeg zijn om signalen van rond de 10⁻⁵ Jansky op te pikken, extreem zwak dus. De gemeten Starlink-lekkage loopt echter op tot 10⁶ Jansky per bundel. Onderzoeksleider Steven Tingay vergelijkt de storing met een van de felste natuurlijke radiobronnen aan de hemel. Bij sommige frequenties bevatte tot 30 procent van de opgenomen beelden meetbare interferentie van de satellieten. Voor een telescoop die juist gebouwd is om het onmeetbaar zwakke te vangen, is dat een fors probleem: hele frequentiebanden dreigen wetenschappelijk onbruikbaar te worden.

Regels bieden geen bescherming

Het lastige is dat niemand hier officieel de regels overtreedt. De ITU beschermt radioastronomiebanden tegen bewuste uitzendingen, maar onbedoelde elektronische lekkage valt buiten die regelgeving over spectrumgebruik, ook als die lekkage in beschermde banden terechtkomt. SpaceX heeft in het verleden wel meegewerkt aan oplossingen: het bedrijf paste zonneschermen toe om de helderheid van satellieten voor optische telescopen te verminderen en sloot een overeenkomst met de Amerikaanse National Science Foundation over hogere radiofrequenties. Die aanpassingen verhelpen echter niet de lekkage bij lage frequenties, die voortkomt uit de interne elektronica van de satellieten zelf, die in een lage baan om de aarde vliegen.

Volgens de onderzoekers is SpaceX geïnformeerd over de resultaten en open voor gesprek over toekomstige hardware-aanpassingen. Ook wordt gekeken naar software die de storing achteraf uit de data kan filteren, maar die technologie staat nog in de kinderschoenen en vraagt mogelijk evenveel rekenkracht als de eigenlijke sterrenkundige analyse. Met inmiddels meer dan 6.000 Starlink-satellieten in een baan om de aarde, en concurrenten die vergelijkbare constellaties bouwen, groeit de druk om snel tot een oplossing te komen voordat waardevolle delen van de radiohemel definitief ontoegankelijk worden voor wetenschappelijk onderzoek.