Astronomen hebben last van elektromagnetische straling satellieten SpaceX

Radiotelescopen pikken straling op die onbedoeld weglekt uit de Starlink-satellieten van SpaceX en dit beïnvloedt astronomische metingen. Dat blijkt uit onderzoek van onder meer Nederlandse wetenschappers met de LOFAR-radiotelescoop. Zij pleiten voor aanpassing van de regelgeving voor satelliet-operators.

 

Wie met een radiotelescoop heel zwakke signalen uit de ruimte probeert op te pikken, wordt niet blij als daar radiogolven van vlakbij de aarde tussendoor lopen. Dat is wat er gebeurt met de Starlink-satellieten van SpaceX, waarvan er nu zo’n vierduizend om de aarde draaien. Die blijken onbedoeld elektromagnetische straling te verspreiden waar radioastronomen last van kunnen hebben omdat ze in het frequentiegebied zit waarin wordt gemeten.

Het probleem is niet nieuw. Radiotelescopen luisteren naar extreem zwakke signalen vanuit de ruimte en staan om die reden vaak ver van de bewoonde wereld, of in gebieden die afgeschermd zijn van aardse bronnen van radiostraling.

Met het snel groeiende aantal satellieten dat om de aarde heen beweegt, is er echter een probleem bijgekomen, blijkt nu. De Starlink-satellieten van SpaceX zenden onbedoelde elektromagnetische straling uit, vonden wetenschappers met de LOFAR-radiotelescoop, waarvan het hart in Nederland staat. Ze schrijven erover in het wetenschappelijke tijdschrift Astronomy & Astrophysics.

Deze bron van hinderlijke straling is nieuw, vertelt sterrenkundige Cees Bassa van ASTRON, een van de auteurs van het artikel. ‘De signalen die satellieten gebruiken vormden al langer een probleem voor ons radio-astronomen. Door de straling van bijvoorbeeld gps-satellieten verliezen wij een deel van het spectrum om in te meten.’
 

Kloksignaal

Maar daarover zijn duidelijke internationale afspraken gemaakt. Bij de Starlink-satellieten zorgt nu een onbedoeld bijeffect voor problemen. Bassa en collega’s hebben twee soorten lekstraling gemeten. Elektronische componenten aan boord ervan zenden ten eerste straling uit met frequenties van 125, 150, 175 en 135 megahertz, vertelt Bassa.

‘Dit zijn heel smalle frequentiebandjes en die vormen dus een minder groot probleem. De veelvouden van 25 megahertz doen trouwens vermoeden dat het gaat om veelvouden van een kloksignaal van 25 megahertz.’

De tweede soort straling uit de Starlink-satellieten is een groter probleem, want die is veel breedbandiger. ‘Elke keer als zo’n satelliet door ons beeld vliegt, gaat over een breed frequentiespectrum de ruis omhoog’, zegt Bassa. ‘Hierdoor wordt in sommige gevallen een deel van onze data onbruikbaar.’

Het probleem van de satellietstraling is nu nog gering van omvang, maar de onderzoekers vrezen voor een toekomst waarbij zo’n beetje elk moment een satelliet door het beeld beweegt. Dan kunnen radio-astronomen feitelijk wel inpakken.

 

 

Gesprek met SpaceX

Zover willen ze het niet laten komen en enkele medeauteurs van Bassa zijn al het gesprek aangegaan met SpaceX. Het bedrijf lijkt open te staan om te zoeken naar oplossingen. Voor de volgende generatie satellieten heeft het wijzigingen aan het ontwerp beloofd die de impact op de radioastronomie moeten verminderen.

De astronomen benadrukken dat SpaceX op dit moment niets verkeerd doet, volgens de huidige regelgeving. Bassa: ‘Die regels gelden voor transmissies, dus straling die voor een specifiek doel wordt uitgezonden. Deze straling valt daar zeer waarschijnlijk niet onder omdat het unintended straling is, onbedoelde straling.’
 

‘Nieuwe regels nodig’

Volgens Bassa heeft de sterrenkundige gemeenschap nieuwe internationale regels nodig om te voorkomen dat deze straling een probleem wordt wanneer SpaceX, maar ook andere bedrijven en organisaties, honderden tot duizenden satellieten gaan lanceren.

‘Want dit vormt niet alleen voor de radioastronomie een probleem, ook telescopen die zichtbaar licht opvangen hebben last van de satellieten. De Starlink-satellieten verschijnen als lange rechte strepen op telescoopbeelden’, zegt Bassa.

Maar het veranderen van regelgeving kan jaren duren. Tot die tijd is de hoop dat de bedrijven die satellieten lanceren willen meewerken om de storende straling te verminderen.
 

Anders ontwerpen

‘Aan satellieten die al in hun baan zitten, kun je helaas niets doen’, zegt Michiel Brentjens van ASTRON, collega van Bassa en medeauteur van het artikel. Aan nieuw te bouwen satellieten wel. ‘Als SpaceX kan identificeren welk onderdeel van de satellieten de radiostoring geeft, is het vermoedelijk vrij eenvoudig om dat wat anders te ontwerpen voor satellieten die nog niet zijn gebouwd.’

Brentjens heeft geen zicht op de details bij SpaceX, maar kan er wel wat algemeens over vertellen: ‘Wat we hier op aarde vaak zien bij bijvoorbeeld ledverlichting of zonnepanelen, is dat geschakelde voedingen de belangrijkste bron van storing zijn. Dat valt aan te pakken door de stralende component in een geleidende behuizing op te sluiten, een zogeheten kooi van Faraday. Ook kun je zogenoemde lowpass filters op de invoer- en uitvoerpaden van die component zetten.’

Wordt de satelliet daarmee niet veel duurder? Brentjens: ‘Op het hele kostenplaatje van een satelliet zal dat geen wereldschokkend bedrag zijn. Voor systemen op aarde met een vergelijkbaar stroomverbruik moet je denken aan maximaal enkele tientjes tot een paar honderd euro. Hoeveel dat voor een ruimteschip moet kosten, kan ik niet beoordelen.’
 

 

LOFAR

LOFAR is een radiotelescoop die bestaat uit duizenden antennes, verspreid over West-Europa. Het hart van de telescoop staat in Drenthe. LOFAR pikt zeer zwakke radiosignalen op uit de ruimte en kijkt zo miljarden lichtjaren ver weg.
 

Starlink

Starlink is een constellatie aan satellieten die dienen voor internettoegang in meer dan vijftig landen. Het bedrijf SpaceX heeft er inmiddels meer dan vierduizend in een lage baan om de aarde vliegen; het plan is dat aantal op te voeren tot twaalfduizend en op termijn zelfs meer. SpaceX is trouwens niet het enige bedrijf dat satellietconstellaties uitbaat.

 

Openingsbeeld: Fotocollage van een grote satellietconstellatie in een lage baan om de aarde die boven de LOFAR-telescoop cirkelt. Illustratie: Danielle Futselaar