Toenemende radioruis bemoeilijkt sterrenonderzoek

De door de mens ontwikkelde technologie produceert steeds meer storende radiosignalen. Dit bemoeilijkt wetenschappelijk onderzoek, waaronder het gebruik van radiotelescopen voor sterrenonderzoek. Tijdens het RF Technology event spreekt Michiel Brentjens van Astron over dit probleem.

Door: Dimitri Reijerman

Brentjens doet namens Astron fundamenteel onderzoek naar het vroege heelal, ongeveer 300 miljoen jaar na de Big Bang toen de eerste melkwegstelsel en sterren zich vormden. Hij vertelt: “We hebben het over de eerste populatie sterren die met ultraviolet licht het gas in de omgeving een beetje opwarmen. Dat gas is met een golflengte van 21 centimeter radiogolven gaan uitzenden. Wij proberen met de LOFAR radiotelescoop die signalen op te vangen.”

De LOFAR-radiotelescoop beslaat een groot deel van het Europese continent en gaat van Ierland tot Letland en van Zweden tot Duitsland. “En over drie jaar hebben we ook een antennestation in Italië staan”, vertelt Brentjens. “Alles bij elkaar zijn dat zo’n zeventig antenne-velden. Deze stations zijn met een 10 gigabit-link aan een centrale locatie verbonden.”

Maar het onderzoek naar de vroege sterrenstelsel wordt er niet gemakkelijker op, vertelt de astronoom: “De afgelopen tien tot vijftien jaar is de hoeveelheid achtergrondruis, afhankelijk waar je in Nederland bent, met een factor tien tot duizend heftiger geworden. Dat is vrijwel geheel toe te schrijven aan stroomomvormers en LED-verlichting. Dat zijn onderdelen die cruciaal zijn voor de overschakeling naar duurzame energie. Maar we moeten ons er wel van bewustzijn tussen het verschil van enkele LED-lampen in een straat en enkele duizenden LED-lampen.”

Hij vervolgt: “Het gaat om de elektrische apparatuur die we ontwikkelen. En dan hebben we het vooral over apparatuur die niet bedoeld is om radiostraling uit te zenden, maar dat toch doet. Vooral spanningsomvormers dus: vrijwel alles heeft tegenwoordig een accu. Deze accu’s draaien allemaal op 3,6V of een veelvoud daarvan. En elektronica werkt vaak op 5V en moet bovendien altijd gelijkspanning krijgen, dus er moet omgezet worden. Die powerconverters geven relatief veel radioverstoring. En ook LED-verlichting kan voor ons als sterrenkundigen flinke radioverstoring geven. Tot soms wel een kilometer ver weg kunnen wij LED-lampen detecteren.”

Brentjens werkt vanuit een kantoorgebouw in Dwingelo. Toch worden ook bij sterrenkundigen soms fouten gemaakt, zo vertelt hij anekdotisch: “Op onze antennefaciliteiten zelf is geen LED-verlichting de vinden. Maar toch, de Ieren hadden een nieuw antennestation gebouwd met daarnaast een bezoekerscentrum. Daar hing heel milieubewust overal LED-verlichting. Toen de lampen in het bezoekerscentrum voor het eerst aangingen, konden ze dat met hun antenneveld prima zien. Die zijn dus allemaal vervangen.”

Om de problemen met radiostorende signalen te verminderen, is er een brede aanpak nodig volgens de astronoom: “Er zijn twee stappen nodig: een maatregelenpakket en de handhaving. Beide moeten nog gebeuren. Als alle elektronica goed voldoet aan de specificaties die ervoor gelden, en ook de gecombineerde installaties daaraan blijven voldoen, kunnen we een aardig eind komen. Maar uit een nog intern TNO-onderzoek bijvoorbeeld bleek dat LED-lampen die je bij de bouwmarkt kunt kopen vaak niet de componenten bevatten die de straling juist moet tegengaan.”

Maar er doemen meer potentiële storingsbronnen op. Zo wil Elon Musk, bekend van Tesla en SpaceX, tienduizenden kleine satellieten rond de aarde brengen om via het StarLink-netwerk overal snel internet mogelijk te maken. Brentjens: “Qua radio houden we goed in de gaten of de zenders van de StarLink-satellieten schoon genoeg zijn. Op het moment dat de satellieten zich houden aan de precieze zendfrequenties die internationaal zijn afgesproken, en er ook niks naast lekt, dan gaat het waarschijnlijk goed.”

Toch is Brentjens er nog niet helemaal gerust op. Hij wijst op de Iridium communicatiesatellieten van Motorola die in zijn ogen ‘de kantjes er vanaf lopen’ met hun zenders: “Van Iridium hebben we serieus last. Omdat de zenders van deze satellieten slordig gemaakt zijn, zenden ze ook in frequentiekanalen uit die beschermd zijn.” Maar omdat de Iridium satellieten door de VS als nationaal veiligheidsbelang worden bestempeld, kan er in de praktijk weinig aan worden gedaan, verzucht Brentjens.

In Europa proberen de sterrenkundigen inmiddels de krachten te bundelen en een overzicht te maken welke bedreigingen deze satellieten kunnen vormen. “Ook proberen we te voorkomen dat er bronnen van dit type bijkomen”, zegt Brentjens. “Dat doen we onder andere samen met Agentschap Telecom. Zo hebben we extra strenge eisen voor windmolenparken of zonneparken die in de buurt van de LOFAR-telescoop worden neergezet.”

Tijdens zijn lezing op het RF Technology event 2020, dit jaar in een digitale editie, zal Brentjens dieper ingaan op de materie rondom verstorende radiosignalen en mogelijke mitigaties. Maar zijn afsluitende woorden zijn duidelijk: “Technologie heeft soms onbedoelde bijeffecten. Maar ik wil ook benadrukken dat er technieken bestaan waarmee je kunt lokaliseren waar een storing vandaan komt. En veel problemen zijn simpelweg op te lossen door te gaan praten met de eigenaar van de bron. Dat is iets wat we heel veel doen: opsporen en praten. Want als je met technici onder elkaar bent, wordt er vaak alleen gezocht naar technische oplossingen, terwijl je bij sommige problemen juist met een sociale aanpak veel verder komt.”

Wilt u deze lezing online bijwonen? Registreer u kosteloos op de website van het RF Technology event.