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射電天文學家之煩惱

幾十年前，我們頭頂上的空間對於射電天文學家來說，還是非常安靜的處所。那時，即便使用最靈敏的天線，也只能接收到一些非常微弱的無線電波信號：產生於太古宇宙的微波背景輻射的嘶嘶聲，旋轉中的中子星發出的精確的鼓點聲（即脈衝星信號），閃電低沉的呼嘯聲……然後，有了廣播、電視，它們龐大的發射塔讓空中充滿了電磁噪音。現在，又加上了手機、GPS、閉路電視、無線寬頻等，而且一些還是可移動的。於是，平靜的太空終於嘈雜聲一片。

射電天文學家非常清楚這一切會導致什麼後果。干他們這一行，需要一個非常安靜的無線電波工作環境，因為只有這樣，才能探測來自宇宙深處的某些微弱信號。而當空間充滿了喧囂，安靜就越來越難覓到了。如今，射電天文學家們不得不為他們的一項基本權利——擁有安靜的權利——而鬥爭。

管理和分配無線電波

這些五花八門的無線電信號，事實上影響著我們每個人的生活。因為無線電信號，不像子彈只射向一個地方，它發射出去後，是要在整個空間瀰漫開來的——除非被阻擋住了，否則任何人在任何地方用適當的裝置都能接收到。因此，倘若不對電波進行管理，將到處出亂子：你家的電視信號可能在你每次打電話時被切斷，或者你拿手機撥個電話，飛機突然從天上栽下來，因為你的手機信號干擾了航班的正常飛行……

如何管理？那就要對無線電波的波段進行分配。因為無線電波的頻率範圍是很寬的，從3 kHz一直到300 GHz（頻率低於3 kHz叫超低頻波，高於300 GHz的叫遠紅外線）。分配就是對每個波段甚至某個特定頻率指定一個專門的用途，然後大家共同遵守，這樣各種設備就不會彼此干擾了。

國際上有專門的機構做這件事情。一個多世紀以來，國際電信聯盟主持下的世界無線電通信大會，每四年都要在日內瓦舉行一次會議，參加者來自各國商業界、科學界和政府部門，會議最重要的一項議題就是協商無線電波的分配。

由於國際間的協商，就有了大家一致遵守的某些規則，例如全球空中飛行器的無線電呼救信號頻率統一為121.5 MHz。此外，人們還詳盡地制訂出，什麼國家什麼機構可以在什麼地方使用哪些波段的無線電波等。結果是，電視和廣播播出的無線電波只能被電視和收音機接收，手機只能接收手機信號，還有GPS、氣象衛星、汽車停車雷達、用於檢測鐵路線上是否有障礙物的火車雷達，以及所有其他信號的發射和接收裝置，都可以在工作時井水不犯河水。

干擾日益嚴重

在世界無線電通信大會上，大家出於對科學研究的尊重，往往給射電天文學家預留某些波段，不參與分配。但對於射電天文學家來說，這樣做是不夠的，因為倘若其他用途的波段跟為他們預留的波段太接近，還是會對研究工作造成干擾。

舉個例子。宇宙中氫原子發射的無線電波，集中在從1400 MHz到1427 MHz的波段，此波段對應的波長約為21厘米。這個21厘米波揭示了以中性氫原子為主要成分的星際氣體雲的存在，可用於描繪銀河系旋臂和跟蹤它的旋轉。保護此波段不被人工信號干擾，對於射電天文學家十分重要。

過去傳統的電視、廣播，其使用的頻率都在幾KHz和幾MHz的量級，遠低於這個波段，所以干擾基本可以忽略。但是，電波的頻率越高，其帶寬越大，帶寬越大，信息傳輸速度越快。頻率從幾百MHz到幾GHz是移動3G、4G和寬頻業務的最佳波段。而隨著移動技術向5G業務推進，電信公司還要向更高頻率的波段「入侵」。這一切使得人類通訊對天文研究的干擾日益嚴重。

天文學家的對策

一般來說，射電天文學家在電波分配問題上擁有優先權。比如當別人申請使用的某個波段靠近預留波段時，他們會建議在兩者之間開闢一個「緩衝區」，不讓申請的波段太靠近預留波段，以防干擾信號的頻率「溢入」預留波段。

如果這還不夠，他們就要動用否決權。比如2015年，某國電信公司的一項申請威脅到21厘米波段時，天文學家經過評估認為，僅當一座射電天文台方圓500公里以內沒有電信發射基站時，才不會對研究造成影響，而電信公司表示無法做到這一點，於是它的申請被否決了。

另一個解決方案是是創建允許兩個或多個用途的共享波段。比如在無線電波的高頻區，共享會變得比較容易，因為無線電波被大氣吸收很快，特別是在數十GHz及以上的波段。只要大家事先協調好在哪裡和在何時進行信息傳輸，射電望遠鏡就可以避免受到干擾。

對於天文學家自身來說，他們還可以把射電望遠鏡建在與世隔絕的高海拔地區來減少干擾。未來，還可以考慮把射電望遠鏡建到南極甚至月球上。

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