Rò rỉ tín hiệu từ Starlink đe dọa các tần số quan trọng nhất của thiên văn vô tuyến

Các nhà thiên văn học đã dành hàng thập kỷ để thiết kế kính viễn vọng Square Kilometre Array Low (SKA-Low) nhằm lắng nghe tiếng thì thầm yếu ớt nhất trong vũ trụ quan sát được — tín hiệu hydro trung tính từ kỷ nguyên bình minh vũ trụ, khi những ngôi sao đầu tiên lóe sáng cách đây khoảng 13 tỷ năm. Thay vào đó, họ lại thu được rò rỉ điện tử từ các vệ tinh của SpaceX.

Không phải những chùm sóng băng thông rộng mà Starlink cố ý phát đi, mà là tạp âm vô tình rò rỉ từ phần cứng trên vệ tinh, lan truyền qua cấu trúc vệ tinh và bức xạ trên những tần số không ai cấp phép.

Con số biết nói

Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Curtin, sử dụng Engineering Development Array 2 — một trạm nguyên mẫu của SKA-Low đặt tại Úc — đã phân tích khoảng 76 triệu hình ảnh vô tuyến trong 29 ngày. Kết quả công bố trên tạp chí Astronomy & Astrophysics không mấy dễ chịu.

Các nhà nghiên cứu đã ghi nhận 112.534 tín hiệu vô tuyến riêng lẻ từ 1.806 vệ tinh Starlink khác nhau, trải dài trên dải tần 73–235 MHz — đúng khoảng tần số mà SKA-Low cần. Một số vệ tinh còn phát ra những âm điệu chu kỳ 13 kHz ở khoảng 137 MHz, lặp lại mỗi 100 giây.

Đây không phải những đường xuống (downlink) được lên lịch mà nhà vận hành có thể chủ động né tránh. Chúng là rò rỉ phần cứng không thể dự đoán — và các nhà nghiên cứu không thể trừ đi một tín hiệu mà họ không thể mô hình hóa.

"Có thể so sánh với những nguồn vô tuyến tự nhiên sáng nhất trên bầu trời." — Steven Tingay, Đại học Curtin, nói về phát xạ rò rỉ của Starlink

Mức độ nghiêm trọng

Những con số kể lại câu chuyện một cách thẳng thắn:

• 112.534 tín hiệu phát hiện từ 1.806 vệ tinh Starlink riêng biệt
• Rò rỉ đạt tới 10⁶ Jy/beam, trong khi tín hiệu hydro thuở sơ khai vũ trụ cần độ nhạy quanh mức 10⁻⁵ Jy — tức tín hiệu Starlink mạnh hơn khoảng 10.000 lần
• Có tới 30% số hình ảnh ở một số tần số chứa can thiệp từ Starlink
• Phát xạ được tìm thấy bên trong hai băng tần được ITU bảo vệ — 73–74,6 MHz và 150,05–153 MHz — nơi tín hiệu lẽ ra không được tồn tại

SKA-Low săn tìm những tín hiệu đòi hỏi độ nhạy gần như không thể hình dung. Cố gắng phát hiện tín hiệu hydro cổ xưa đó khi có Starlink phía trên cũng giống như cố nghe một cuộc trò chuyện từ 13 tỷ năm trước trong khi hàng xóm mở loa siêu trầm hết công suất. Sự nhiễm bẩn không chỉ làm giảm chất lượng dữ liệu — nó có nguy cơ khiến toàn bộ các dải tần trở nên vô dụng về mặt khoa học.

Khoảng trống pháp lý

Các khuôn khổ quốc tế hiện hành để những phát xạ ngoài ý muốn của vệ tinh nằm trong vùng xám pháp lý, ngay cả khi chúng rơi vào các băng tần thiên văn được bảo vệ.

Vấn đề mang tính cấu trúc: không ai đang thực sự vi phạm quy định nào cả. Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU) bảo vệ một số băng tần thiên văn vô tuyến khỏi các phát xạ cố ý. Bức xạ điện từ ngoài ý muốn — tức rò rỉ phần cứng — phần lớn nằm ngoài khuôn khổ đó, vô hình về mặt pháp lý ngay cả khi nó tràn vào dải phổ được bảo vệ.

Có thể ví von đây như các quy định chống tiếng ồn chỉ áp dụng cho âm thanh cố ý nhưng phớt lờ hệ thống điều hòa của hàng xóm, bất kể nó chạy to đến mức nào lúc 3 giờ sáng.

SpaceX đã phản hồi, nhưng thách thức còn lớn

SpaceX từng hợp tác mang tính xây dựng trước đây — các tấm chắn (visor) trên vệ tinh giúp giảm độ sáng quang học, và một thỏa thuận phối hợp với Quỹ Khoa học Quốc gia Mỹ (NSF) đã giải quyết các băng tần vô tuyến cao hơn. Nhưng quản lý chùm tia không khắc phục được rò rỉ phần cứng ở tần số thấp.

ITU được cho là đang thảo luận về vấn đề này, nhưng thảo luận không phải là quy định — và chòm vệ tinh hiện đã vượt 6.000 vệ tinh. Các nhà nghiên cứu đã chia sẻ phát hiện với SpaceX, và phía công ty được cho là sẵn sàng đối thoại về những thay đổi phần cứng trong tương lai.

Các giải pháp giảm thiểu bằng thuật toán đang được khám phá, nhưng giới khoa học mô tả chúng còn ở giai đoạn "phôi thai" — có khả năng đòi hỏi sức mạnh tính toán ngang ngửa với chính khâu xử lý khoa học.

Ý nghĩa với Việt Nam và cộng đồng quốc tế

Câu chuyện này không chỉ liên quan đến giới thiên văn học. Khi các chòm vệ tinh Internet như Starlink, OneWeb hay Kuiper mở rộng phạm vi phủ sóng — bao gồm cả khu vực Đông Nam Á và Việt Nam — nguy cơ can thiệp tần số ngày càng tăng. Việt Nam đang trong quá trình thử nghiệm và cấp phép dịch vụ Internet vệ tinh, đồng thời cũng vận hành các đài quan sát và cơ sở nghiên cứu vô tuyến.

Các kỹ sư cho rằng giải pháp thực sự nằm ở các sửa đổi thiết kế, giống như cách thay đổi thiết kế đã giải quyết vấn đề độ sáng quang học. Câu hỏi đặt ra không chỉ là chuyện gì đang xảy ra với các nhà thiên văn, mà là ai quyết định bầu trời vô tuyến đáng được bảo vệ đến mức nào, và liệu quyết định đó có được đưa ra trước khi cánh cửa cơ hội khép lại hay không.