Как и почему телефоны и Wi-Fi мешают изучению Вселенной?

Ученые, определяющие точное положение Земли во Вселенной, столкнулись с неожиданной проблемой: сигналы от мобильных телефонов, Wi-Fi и спутникового интернета мешают их работе. Эти измерения, выполняемые с помощью науки геодезии, необходимы для работы спутников, обеспечивающих навигацию, связь и наблюдение за Землей. Ключ к этим измерениям — черные дыры в далеких галактиках, но их слабые радиосигналы тонут в нарастающем шуме современных технологий. Об этом рассказывает геодезист Лусия МакКаллум. Рассказываем, почему черные дыры важны и как человечество рискует потерять точность глобальных систем.

Зачем нужны черные дыры?

Спутники стали неотъемлемой частью современной жизни: от GPS в смартфонах до мониторинга климата, управления энергосетями и онлайн-банкинга. Чтобы они работали корректно, необходимо точно знать их положение относительно Земли. Однако Земля движется вокруг Солнца, а Солнце — через галактику, что требует надежной системы координат.

Черные дыры в центрах далеких галактик — самые стабильные и удаленные объекты, которые ученые используют как точки отсчета. Эти черные дыры излучают радиоволны, поглощая звезды и газ. С помощью техники интерферометрии с очень длинной базой (VLBI) сеть радиотелескопов по всему миру улавливает эти сигналы, позволяя отделить движение Земли от орбит спутников. Это основа так называемой «глобальной геодезической цепочки», обеспечивающей точность навигационных систем.

Проблема: радиошум от технологий

Для улавливания слабых сигналов черных дыр ученые используют радиотелескопы, которые работают в определенных диапазонах радиочастот — своего рода «полосах» на «радиошоссе». Эти полосы строго регулируются международными соглашениями, и некоторые из них зарезервированы для радиоастрономии. Однако в последние десятилетия радиошум от человеческих технологий резко возрос:

• Мобильные сети: Шесть поколений мобильной связи (от 1G до 6G) заняли новые частоты.
• Wi-Fi: Беспроводные сети добавляют помехи в уже перегруженный спектр.
• Спутниковый интернет: Тысячи спутников, таких как Starlink, передают сигналы, перекрывающие астрономические наблюдения.

Ранее радиошоссе было относительно свободным, и геодезисты могли использовать частоты за пределами астрономических полос. Но сегодня сигналы черных дыр, которые и без того очень слабые, часто заглушаются мощными техногенными помехами. Это угрожает точности спутниковых систем, от которых зависят логистика, навигация и даже банковские операции.

Почему это важно?

Без точных геодезических измерений спутники могут терять ориентацию, что приведет к сбоям в:

• GPS-навигации: Ошибки в определении местоположения на несколько метров могут нарушить работу транспорта и логистики.
• Климатических исследованиях: Неточные данные с орбитальных спутников затруднят мониторинг изменений климата.
• Экономике: Сбои в энергосетях, онлайн-банкинге и глобальных цепочках поставок могут иметь серьезные последствия.

По оценкам ученых, даже небольшое снижение точности геодезии может увеличить ошибки в позиционировании спутников на 10–20 см, что критично для современных технологий.

Что можно сделать?

Чтобы сохранить точность геодезии, ученые предлагают несколько решений:

• Расширение радиочастот: На международных радиоконференциях геодезистам нужно больше зарезервированных частот для наблюдений за черными дырами.
• Зоны радиотишины: Создание защищенных зон вокруг ключевых радиотелескопов, где запрещены Wi-Fi и мобильные сигналы.
• Сотрудничество с операторами: Работа с провайдерами спутникового интернета, чтобы их сигналы не направлялись на телескопы.
• Технологические улучшения: Разработка более чувствительных телескопов, способных улавливать слабые сигналы в условиях помех.

Однако эти меры требуют глобальной координации. Радиочастоты регулируются на национальном уровне, что усложняет задачу, так как геодезия использует телескопы по всему миру, имитируя гигантский телескоп размером с Землю.

Контекст: радиошум и наука

Проблема радиопомех не нова. Еще в 1990-х годах астрономы начали переходить на более высокие частоты из-за появления мобильной связи. Но в 2025 году, с ростом спутниковых группировок (например, Starlink насчитывает более 6 000 спутников), ситуация стала критической. По данным Международного телекоммуникационного союза (ITU), радиочастотный спектр для науки сократился на 15% за последние 20 лет.

Публикации на X отражают обеспокоенность ученых и общественности. Один из пользователей написал: «Мы теряем космос из-за Wi-Fi и 5G. Если не защитим телескопы, навигация и наука окажутся под угрозой». В то же время некоторые считают, что новые технологии, такие как ИИ-обработка сигналов, могут помочь отделять сигналы черных дыр от шума.

Перспективы: баланс науки и технологий

Ученые подчеркивают, что первый шаг — повышение осведомленности. Пользователи редко задумываются, что их Wi-Fi или смартфон могут мешать фундаментальной науке. В будущем возможны такие решения, как:

• ИИ-фильтры: Алгоритмы, отсеивающие техногенные помехи.
• Новые телескопы: Инструменты, работающие на альтернативных частотах или использующие квантовые технологии.
• Глобальные соглашения: Международные договоры, защищающие астрономические частоты, как это было сделано для радиоастрономии в 1960-х.

Без этих мер геодезия рискует утратить точность, что поставит под угрозу многие аспекты современной жизни — от навигации до глобальных поставок.