Planckton

Was die Lichtverschmutzung für die optische Astronomie ist, das sind die Auswirkungen drahtloser Technologie für die Radioastronomie. Wie das NRAO gegen Rasenmäher kämpft und warum man Mikrowellen in Teleskopen nicht vorzeitig öffnen sollte.

Wir leben heute in außerordentlich bequemen Zeiten. Fast alle Tätigkeiten des Alltags, die in der Vergangenheit noch mit Umständlichkeiten verschiedenster Art verbunden waren, werden uns heute durch immer intelligenter werdende Maschinen abgenommen. Nicht nur das Wäschewaschen konnten wir automatisieren, wir müssen auch kein Feuerholz mehr sammeln um stundenlang zu kochen, sondern stellen das Fertiggericht schnell in die Mikrowelle. Um zu kommunizieren muss man weder persönlich seinen Gesprächspartner aufsuchen, noch zum Postamt wandern, sondern man klappt einfach den Laptop auf. Vor diesem Hintergrund ist es fast erstaunlich, dass zwei Tätigkeiten in unserem Alltag so lange mit relativ großen Anstrengungen verbunden geblieben sind: das Staubsaugen und das Rasenmähen. Doch auch die Tage der Staubsauger und Rasenmäher, die noch von Hand geführt werden müssen, scheinen gezählt.

Wikipedia berichtet unter Berufung auf die International Federation of Robotics, dass bereits 2008 fast eine Million Staubsaugerroboter weltweit verkauft wurden. “Ein Geschenk, das fleißig reinigt, während ihre Mutter sich den wichtigen Sachen des Lebens zuwenden kann”, wie das amerikanische Unternehmen iRobot in wunderbarem Zusammenspiel von Fort- und Rückschrittlichkeit auf seiner Webpage verkündet. Doch nicht nur die Mütter können sich nun wichtigeren Dingen zuwenden, auch für die Väter kündigen sich neue Freiräume an, indem sie durch die Einführung von Rasenmährobotern von der lästigsten aller Gartenarbeitsdisziplinen befreit werden. Goldene Zeiten also für die Mütter und Väter dieser Welt. Jedenfalls sofern diese Mütter und Väter keine Radioastronomen sind.

© S. AnderlVereitelt die Beschäftigung mit den wichtigen Dingen im Leben – der gemeine Staubsauger.

Tatsächlich entwickelt sich derzeit ein Interessenkonflikt zwischen Astronomen und Gartenbesitzern, der darin begründet ist, dass die Firma iRobot eine technologische Revolution im Bereich der Mähroboter plant. Kurz gesagt soll das bisherige Prozedere, den Garten anhand eines eingegrabenen Drahtes mit einem elektronischen Zaun für den Roboter zu versehen, durch die Nutzung von Pfählen ersetzt werden, die mit dem Roboter drahtlos kommunizieren und ihm so den Weg weisen können. In diesem Februar reichte die Firma iRobot dafür den Antrag für eine Sondergenehmigung bei der Federal Communications Commission (FCC) ein, der amerikanischen Zulassungsbehörde für Kommunikationsgeräte. Die Regeln dieser Kommission untersagen im Allgemeinen die Einrichtung von “fixed outdoor infrastructure”, das heißt von Kommunikationsnetzwerken im Freien durch Privatpersonen, da diese mit autorisierten Kommunikationsdiensten interferieren könnten. Um für die neue Technologie dennoch Sendefrequenzen bei 6 GHz, also etwa 5 cm, verwenden zu dürfen, argumentiert iRobot gegenüber der FCC damit, dass durch die Rasenmäher keine weitläufigen Kommunikationsnetzwerke eingerichtet werden können und das Verbot daher nicht greife.

© Screenshot, https://apps.fcc.gov/ 

Der gewählte Frequenzbereich ist allerdings astrophysikalisch hoch sensibel, da er eine wichtige Emissionslinie des Methanol Moleküls beinhaltet. Dieses Molekül ist nicht nur aufgrund seiner Komplexität interessant, es kann auch als natürlicher Maser (d.h. als Laser bei Mikrowellenfrequenzen) beobachtet werden und ist dann aufgrund seiner starken und frequenzscharfen Strahlung ein überaus nützlicher Indikator für das Verständnis seiner kosmischen Umgebung, wie beispielsweise der Regionen in denen Sterne entstehen. Der Einsatz von Rasenmähern bei dieser Frequenz könnte solche astronomischen Beobachtungen nachhaltig stören.

Das NRAO, das National Radio Astronomy Observatory, das Teleskope wie das VLA und das Green Bank Telescope betreibt, war entsprechend wenig erfreut über das Anliegen von iRobot. In einem Kommentar an das FCC erinnert es an eine Fußnote in den Kommissionsregeln, die ausdrücklich den Schutz des Methanol-Frequenzbereiches fordert:

“In making assignments to stations of other services to which the bands … 6650 – 6675.2 MHz … are allocated … all practicable steps shall be taken to protect the radio astronomy service from harmful interference.”

Das FCC wird daher aufgerufen, eine Nutzung des geschützten Frequenzbereichs zu verhindern, sofern es zu Interferenzen mit astronomischen Beobachtungen kommen kann. Das NRAO betont insbesondere, dass es nicht, wie von iRobot vorgeschlagen, ausreiche, in der Betriebsanleitung des Rasenmähers darauf hinzuweisen, dass der Betrieb nur auf Privatflächen erlaubt ist. Die beantragte Technologie würde nach Berechnungen des NRAO noch im Umkreis von 89 Kilometern um die Teleskope zu Beeinträchtigungen astronomischer Beobachtungen führen.

© wikimedia, public domainEbenfalls drahtlos: historische Rasenmähmaschine.

iRobot wies daraufhin den Vorwurf zurück, es gebe eine große Wahrscheinlichkeit der Störung astronomischer Beobachtungen durch die Rasenmäher. Es würde bereits reichen, wenn die Ausschlusszone um Teleskope lediglich knapp 20 Kilometer groß sei. Außerdem habe die Firma auf der Grundlage einer Google maps Recherche ermittelt, dass die meisten Radioteleskope ohnehin von Wüste oder Wald umgeben seien und nicht von zu mähenden Rasenflächen:

“A review of the observatory locations on Google maps also shows that many are surrounded by desert or forests, not environments where residential lawn equipment is used. For these reasons, it is exceedingly unlikely that an RLM [Robotic Lawn Mower] designed for and limited to residential use would be used within the interference radius of an observatory.”

In Bezug auf das Arecibo und das Green Bank Telescope behauptet iRobot außerdem, dass das geologische Terrain sowie existierendes Laubwerk maßgeblich zur Abschirmung der Strahlung beitragen würde. Das Green Bank Telescope besäße insbesondere keine direkten Sichtlinien zwischen Rasenflächen und dem astronomischen Empfänger. Dieses Argument bezeichnete die NRAO in einem weiteren Kommentar als “freundlich ausgedrückt dumm” und liefert eine Reihe von Fotos, die das Gegenteil beweisen. Generell ergebe es außerdem keinen Sinn, jedes Teleskop einzeln in Bezug auf eine mögliche Beeinflussung zu betrachten, da alle iRobot-Mäher so konstruiert sein müssen, dass ein Schutz für alle Teleskope gewährleistet ist.

© Screenshot, https://apps.fcc.gov“Keine Sichtlinie zwischen dem Green Bank Telescope und Rasenflächen”

Wie der Kampf zwischen Teleskopen und Rasenmähern ausgehen wird, scheint derzeit noch unklar. Während sich Astronomen auf ihren Auftrag, das Wissen der Menschheit über das Universum zu mehren, berufen können, betonen die Vertreter von iRobot ihre Rolle als Kämpfer gegen Todesfälle und Verletzungen beim Rasenmähen, gegen unnötige Lärmbelastung und für die Verbesserung von Lebensqualität. Die in den sozialen Medien unter Astrophysikern kursierende Idee, lieber auf elektromagnetisch unauffällige Ziegen oder Schafe statt auf Roboter zurück zu greifen, sofern der Rasenbesitzer selbst zu faul zum Mähen ist, scheint dabei nur vordergründig als Kompromiss dienen zu können.

Rasenmäher sind allerdings nicht die einzige Bedrohung, der Radioastronomen zu begegnen haben. Die Gefahr kommt auch aus der Küche. Am australischen Parkes Radio Telescope und dem schweizer Bleien Radioteleskop wurden in den letzten Jahren Signale bei 1.4 GHz beobachtet, die eine zeitliche Verschiebung in Bezug auf ihre Frequenz aufweisen. Damit ähneln sie der Dispersion eines astrophysikalischen Pulses, der sich in kaltem Plasma fortbewegt hat und als Signal eines extragalaktischen “fast radio burst” interpretiert werden kann. Die Tatsache, dass die detektierten “Perytonen” in einem breiten Sichtfeld beobachtet werden und vor allem während der regulären Arbeitszeiten auftreten, macht sie aber zu wahrscheinlichen Kandidaten von Mensch-gemachter Radiointerferenz.

© Screenshot, https://arxiv.org/abs/1504.02165Signalpeak in der Mittagspause.

Eine Gruppe von Astronomen um Emily Petroff hat sich nun am Parkes Telescope auf die Suche nach der Ursache dieser Signale gemacht. Durch die Beobachtung der Radiointerferenzen bei anderen Frequenzen konnten sie zunächst feststellen, dass die Signale bei 1.4 GHz immer durch Signale bei 2.4 GHz begleitet wurden. In diesem Frequenzbereich werden in Australien Mikrowellen, drahtloses Internet und andere elektronische Geräte betrieben. Tatsächlich konnte gezeigt werden, dass die entsprechenden Signale bei 2.4 GHz eine Häufung um die Mittagszeit herum aufwiesen. Wenn tatsächlich eine der drei im Observatorium betriebenen Mikrowellen Ursache der Perytonen war, wie kam es dann aber zu einem Signal bei 1.4 GHz statt nur bei der normalen Betriebsfrequenz und warum war das Auftreten der Perytonen dann ein so relativ seltenes Ereignis im Vergleich zur Nutzung der Mikrowelle? Nach einigen zunächst erfolglosen Versuchen, absichtlich Perytonen mithilfe einer Mikrowelle zu erzeugen, fanden die Forscher schließlich die Lösung: Perytonen bei 1.4 GHz entstehen dann, wenn die Mikrowelle geöffnet wird, bevor sie von selbst ihr Programm beendet hat. Außerdem muss das Teleskop in einem bestimmten Winkel zur Mikrowelle stehen, so dass es eine direkte Sichtlinie zum Empfänger gibt.

Es scheint eine Ironie des Schicksals zu sein, dass uns durch moderne (Haushalts-)Technologien zwar zusätzliche Zeit gegeben wird, “uns den wichtigen Sachen des Lebens zu zu wenden”, uns dadurch aber immer mehr die freie Sicht ins Weltall genommen wird. Und wer schon einmal den klaren Blick in den Sternenhimmel ohne jede Mensch-gemachte Verschmutzung genießen konnte, weiß, wie sehr dieser Blick dabei helfen kann, die wichtigen Dinge im Leben neu zu beurteilen. Wie zum Beispiel die Vorzüge von Ziegen und Schafen gegenüber Robotern.