七台電波望遠鏡：静寂の中で宇宙に耳を傾ける

制作：中国科学普及協会

著者: 馬英秀、劉奇 (中国科学院新疆天文台)

プロデューサー: 中国科学博覧会

人間は生活の中で、耳を使って音を聞き、音を通じて外の世界で何が起こっているかを理解します。地球上には、宇宙の音を聞くことができるもう一つの「耳」があります。それが電波望遠鏡です。電波望遠鏡は、その設置場所と周囲の環境に対して非常に高い要件を課します。何故ですか？

宇宙に耳を傾ける大きな耳 - 電波望遠鏡

電波望遠鏡は人類が宇宙の「声」を聞き、宇宙の謎を解明するのに役立ちます。しかし、地球からの信号と比較すると、電波望遠鏡で受信される宇宙信号は非常に弱いです。例えば、現時点では、地球上のすべての電波望遠鏡で受信された信号のエネルギーを合計しても、地面に落ちる葉のエネルギーほど大きくはありません。

このような微弱な無線信号を聞くために、ビッグイヤー電波望遠鏡は周囲の環境における電磁ノイズに対して非常に厳しい要件を満たしています。これは、騒音の多い環境では針が地面に落ちる音が聞こえないのと同じです。

ウルムチ南山26m電波望遠鏡

（写真提供：新疆天文台）

家を見つける: 電波望遠鏡の収容問題の解決

電波望遠鏡が「住む」のに適した家とはどのような家でしょうか?天文学者たちは電波望遠鏡の適切な設置場所を探して世界中を旅します。最終的に、この家は新疆ウイグル自治区七台県板街溝鎮石河子村で発見されました。

この場所の所有者である七台電波望遠鏡（QTT）は、2022年9月21日に正式に基礎を築き、建設を開始し、世界の天文学界の注目を集めています。

QTT起工式

（写真提供：新疆天文台）

七台電波望遠鏡の本拠地を覗いてみましょう！

新疆ウイグル自治区七台県半街溝鎮石河子村は、見上げれば青い空、遠くには雪をかぶった山々、足元には草原が広がる、絵のように美しい村です。七台電波望遠鏡は三方を山々に囲まれた盆地に位置している。自然の山々は山の外からの無線信号や電磁ノイズを遮断し、風速も低下させます。ここの気候は乾燥しており、晴れの日が多く、光害はほとんどありません。平たく言えば、ここは静かな電磁ノイズ環境を持つ、電波望遠鏡にとっての「浄土」です。

QTTステーションサイト

（写真提供：新疆天文台）

招かれざる客 - 電波望遠鏡の信号を妨害する

七台電波望遠鏡は適切な設置場所を見つけたが、これはまだ第一歩に過ぎない。完成した電波望遠鏡が高品質の観測データを取得するまでには、電波望遠鏡に干渉してトラブルを引き起こす「招かれざる客」が数多く出現します。この「招かれざる客」とは誰でしょうか？対処する方法はありますか？

（１）民間または軍事衛星通信、レーダー、航空無線通信サービスなどの宇宙無線通信サービス。これらの無線信号を排除することは困難ですが、技術的な手段を使用して、信号を送信しているデバイスの位置、動作周波数帯域、動作時間などの関連パラメータを把握し、信号が天文観測に与える影響を分析し、特定の時間帯の観測を回避するための効率的な観測方法を開発し、データ処理方法を通じて無線信号が天文観測データに与える影響を軽減することができます。

レーダーおよび衛星機器

（写真提供：veerフォトギャラリー）

（２）移動通信、ラジオ・テレビ、マイクロ波中継、高圧電力伝送システム、その他の固定・移動無線通信サービス等の地上無線通信サービス。この種の干渉に対処するには、無線信号の少ない場所を選択し、無線静寂ゾーンを確立するしかありません。静穏区域内のさまざまなエリアには、さまざまな管理要件が課せられます。例えば、七台電波望遠鏡の無線静穏区域（下図参照）では、核心エリア（東西2.5km、南北4kmの長方形のエリア）では、いかなる無線局の設置や使用も禁止されており、電磁波を放射する施設の建設も固く禁じられている。制限区域および調整区域にも明確な建設および管理要件があります。

無線通信、高電圧塔からの干渉信号

（写真提供：veerフォトギャラリー）

QTTラジオクワイエットゾーン

（写真提供：新疆天文台）

（３）自動車、携帯電話、トランシーバー、デジタルカメラ、スマートウェアラブルなどの個人用電子機器も、程度の差はあれ電磁波を放射しており、電波天文観測に影響を及ぼす可能性があることをご存知ないかもしれません。機器の無線機能をオフにしたり、シャットダウンするなど、電子機器の持ち運びや使用を管理します。

携帯電話、車両等からの干渉信号

（写真提供：veerフォトギャラリー）

（4）電波望遠鏡の建設と運用の過程では、各種コンピュータネットワーク機器、望遠鏡の回転時に使用するモーターとその制御システム、ステーション内の監視カメラ、照明、空調、オフィス機器など、さまざまな電子機器が動作時にさまざまな周波数帯の電磁放射を発生します。カフェテリアで使用される電子レンジでさえ、強力な電磁放射を発しています。これらの装置の放射線放出ノイズは、望遠鏡自体とステーションの構造によって避けられないものとなります。こうした干渉に対処するため、新疆天文台には専門的な電磁両立性技術チームがあり、さまざまな種類の信号を測定および軽減する方法を研究しています。

エアコン、電子レンジ、カメラなどからの干渉信号（画像提供：veer Gallery）

干渉源に対処する「魔法の武器」-電磁両立性技術

大型電波望遠鏡に、よりよい「生存」環境を提供するために、科学者たちは多くの干渉防止技術を研究してきました。その中でも、電磁両立性技術は干渉源に対処するための効果的な方法の 1 つです。

大型電波望遠鏡の電磁両立性は、さまざまな電磁干渉の検出、信号の統計と特徴の分析、信号波の伝播と結合の分析、電磁保護と電磁両立性の設計など、複数のリンクに依存して、望遠鏡サイト周辺のさまざまな無線信号と自身の電子機器の放射線放出が電波天文観測に及ぼす悪影響を軽減する必要があります。

電磁干渉を遮断したい場合は、まず信号の発生源と特性を把握する必要があり、また成熟した電磁干渉検出システムと電磁両立性評価システムも必要です。新疆天文台の電磁両立性チームは、マルチシナリオ電磁干渉検出システムを開発し、南山ステーション、七台ステーション、国家時間サービスセンターなどの科学研究エリアで使用されている。同時に、科学研究チームは大型電波望遠鏡の電磁両立性評価システムも構築し、大型電波望遠鏡の電磁両立性制御と評価の技術的問題を解決しました。

高感度、完全自動化された電磁環境監視システム

（写真提供：新疆天文台）

新疆天文台暗室環境電磁両立性測定評価システム

（写真提供：新疆天文台）

第二に、望遠鏡自体と敷地内の電子機器からの放射放出干渉に対応するため、新疆天文台の電磁両立性技術チームは、ステンレス製の金網を使用して建物内の電子機器の放射ノイズを遮断し、建物内の電子機器の放射放出ノイズが天文観測に与える影響を軽減する低コストの建物遮蔽方法を提案した。

現在、この方法は七台電波望遠鏡敷地内の6つの建物に適用されています。テストにより、その遮蔽効果は顕著であることが示され、大規模な建物における遮蔽の難しさという技術的な問題が解決されました。

プロセス計画とシールド装置の開発

（写真提供：新疆天文台）

建物遮蔽ソリューションの応用

（写真提供：新疆天文台）

現在、その「居場所」を見つけた七台電波望遠鏡は建設中であり、プロジェクト契約の締結とアンテナ能動表面システムの入札は完了している。関連する技術交流活動やインフラも活発に行われています。

静かに宇宙に耳を傾ける——あなたと私は電波望遠鏡の守護者です

電波望遠鏡を設置するのに適した場所を見つけることは容易ではなく、また、見つけた後も長期間良好な電波環境を維持することはさらに困難です。

自然界の電磁干渉に比べ、人間が引き起こす干渉はより顕著です。技術者が信号干渉を減らすために懸命に努力する一方で、電波望遠鏡の近くにいる私たち一人ひとりも、電子機器管理規則を意識して遵守する必要があります。たとえば、従業員や敷地内の訪問者は、デジタルカメラ、ゲーム機、トランシーバー、WiFi などの電子機器や無線送信機器を使用することが禁止されています。

電波望遠鏡が本来の「浄土」でその使命を全うできるよう、電波環境の保護に努めていきましょう！