位于新墨西哥州国家射电天文台的甚大阵射电望远镜（图片来源：Manamana/Shutterstock）天文学家与机器人割草机之间的一场小争执一直在成为头条新闻，听起来极具未来感。问题在于，Roomba 的制造商是否可以允许其自动割草机在望远镜用来观测宇宙的受限无线电频率上运行。而这一切，在另一个更微妙的方面，也同样具有未来感。机器人割草机只是即将到来的物联网设备中的一种，物联网是一个无线网络，我们日常的家电都将参与其中。正是这种未来让天文学家们感到不安。名词的网络 麻烦始于 iRobot 不希望其客户进行任何体力劳动——既不割草，当然也不用挖掘大多数自动割草机用来感知其活动范围边界的地下电缆沟。iRobot 向 FCC 申请使用无线发射器，其工作频率在 6240 至 6740 MHz 之间。然而，问题在于，太空中的甲醇也会在这些频率上广播无线电波。甲醇痕迹追踪恒星的形成，并告诉我们银河系的演化，这（极端地说）告诉我们我们是如何来到这里的。为了保护这个频段，FCC 表示“应采取一切可能的措施保护射电天文学服务免受有害干扰”。在该频段内，它禁止“固定室外基础设施”。国家射电天文台表示 iRobot 的引导信标违反了这一禁令，并坚持要求割草机器人远离其望远镜 55 英里。iRobot 表示，这“几乎没有干扰的风险”，12 英里就足够了。
物联网可以为我们节省时间和精力，但它却是天文学家的头痛问题。（图片来源：Chesky/Shutterstock）如果一个品牌的无线景观吞噬者能引起如此大的骚动，那么当我们的世界充满了能够相互以及与网络无线通信的自适应、联网设备时，会发生什么呢？它们都需要使用无线电“频谱”，但当越来越多的设备需要一块“地盘”时，它们将如何划分——以及如何与天文学家、其他行业和政府共享——还有待观察。智能恒温器可以通过监测室外天气来让您的房屋达到所需的温度。蓝牙信标可以帮助您找到钥匙。传感器可以监控库存并提醒自动售货机所有者 Fruitopia 已售罄。这就是物联网，它正在到来。“目前，物联网系统还没有遇到频谱瓶颈，”麻省理工学院 Auto-ID 中心联合创始人兼前执行董事 Kevin Ashton 告诉 Bloomberg BNA，“但我们已经看到 Wi-Fi 服务变得饱和，因为在可用频谱中，您只能塞进有限数量的频道。”划分频谱 物联网需要无线设备。如果一个 Nest 咖啡机旁边缠绕着网线，那看起来会很傻。如果您的可穿戴葡萄糖监测仪必须连接到路由器才能工作，您将永远无法远离家。每台设备都在特定的无线电频率上运行。在美国，FCC 控制着谁可以使用哪些频率。在某些频段，任何人都可以发射无线电波，只要其功率低于一定水平（大多数物联网设备在此工作）。其他频段需要许可证，政府通过（肯定很枯燥的）拍卖方式出售给组织。最后，一些频段保留给射电天文学。请查看此图表，了解其如何划分。
（图片来源：美国商务部）然而，射电天文学频段仅占频谱的一小部分，而射电天文学家对几乎所有频段都感兴趣。因此，虽然物联网可能会在其自己的小范围内运行（如果 iRobot 是一个预兆，那似乎是值得怀疑的），但太空中的物体却不受约束。它们将继续发出与您的视频聊天狗零食分配器相同频率的无线电波。您家狗狗的鲑鱼饼干视频信号可能会完全淹没一个已经穿越太空数十亿年的信号。但随着频谱变得越来越拥挤，我们更有可能看到其分配发生变化和挑战——就像 iRobot 的情况一样——这些变化和挑战会渗透到受保护的频段。
来自太空的无线电波 天文学家使用射电望远镜，例如位于弗吉尼亚州格林班克；新墨西哥州索科罗；英格兰乔德雷尔班克；波多黎各阿雷西博；以及澳大利亚帕克斯的望远镜来探测来自太空的无线电波。尽管宇宙中的无线电波来自黑洞、脉冲星和天然激光器等强大源，但在到达地球天线之前，它们已经传播了很长的距离。无线电波，就像可见光一样，离源越远，看起来越暗。如果您离一个脉冲星 1 光年远，然后后退到 2 光年远，无线电波的亮度将变为四倍。后退 4 光年，无线电波的亮度将变为 16 倍。当无线电波到达这里时，它们已经比以前弱得多，几乎只是阴影。例如，一个月球上的手机在射电波方面显示出的强度将超过天空中几乎任何其他物体。因此，当您将手机放在望远镜旁边，甚至远至几英里外时，它很容易淹没来自太空的微弱信号。想象一下，试图看到一个人拿手电筒挡在太阳前（提示：这是修辞问题）。
安静区域 为了保护他们进行射电天文学的能力免受您智能手机的干扰，天文学家将望远镜放置在偏远地区，最好是群山环绕的山谷，这些山谷可以吸收试图侵入的外部无线电波。但在一个充满发射无线电设备的世界里，远离人口中心还不够。任何人口都是一个问题——而不仅仅是手机这些显而易见的原因。几乎所有电子设备都会发射无线电波（证据？打开一个便携式收音机，调到一个空白的 AM 频道，然后把它靠近您的冰箱/荧光灯/数码相机/振荡风扇）。
格林班克望远镜坐落在阿勒格尼山脉的山谷中，以保护观测免受无线电干扰。（NRAO/AUI）一些天文台礼貌地要求人们关闭手机，就好像这是电影的开场一样，而不是宇宙理解的命运。但另一些，如格林班克，已经建立了“无线电静默区”，在那里许多正常活动都是非法的。天文台周围 13,000 平方英里的区域——包括弗吉尼亚州、马里兰州以及西弗吉尼亚州的部分地区——广播公司必须填写特殊文件，以确保望远镜无法“看到”其发射器。如果能看到怎么办？许可证被拒绝。因此，在格林班克周围大约一小时的半径范围内，无论您如何高举 iPhone，您都无法获得手机信号。“将手机服务排除在天文台附近会阻碍许多潜在的、不仅仅是与其蜂窝服务连接相关的多频段通信设备的实用性，”格林班克的天文台射频干扰工程师 Carla Beaudet 说。“国家无线电静默区为格林班克提供了直接和间接的保护。”在天文台周围较小的 10 英里半径范围内，规定更严格：禁止 Wi-Fi、微波炉、无绳电话、无线游戏控制器、蓝牙传输。这是一项可强制执行的法律，NRAO 拥有一辆卡车，可以追踪 rogue 无线电波。员工曾敲门寻找短路的电热毯、故障的电围栏、违禁的 Wi-Fi 路由器，甚至（至少据传说）被快速移动的松鼠的无线电追踪项圈所困扰。格林班克拥有最著名、最古老的静默区，该区域建立于 1958 年（很大程度上是因为政府的通信站 Sugar Grove 就在山谷下方）。但澳大利亚、南非和智利——下一代射电望远镜的所在地——已经或即将拥有自己的版本。“像国家无线电静默区这样的地理空间排斥区域（字面意思）可以极大地保护特定的射电天文设施，”Beaudet 说，“特别是如果还有地形障碍物（如山脉）的额外保护。”
聋子般的设备 但许多望远镜——如阿雷西博——只有地形障碍物，没有官方保护。很快，它们可能*只*在官方保护的射电天文学频段内才足够灵敏——而且这仅仅是如果公司遵守现有规则的话。“物联网对射电天文学的威胁程度将取决于监管标准能否在大量由私营部门资助的律师的冲击下得到维持，”Beaudet 说。“如果监管标准得到维护，而不是每次有人需要更多频谱就被修改，天文学家仍然会有很小的频谱窗口可以观测。”将来，静默区外的望远镜可能会探测到我们设备发出的太多“blah-blah-blah”，以至于它们无法捕捉到来自太空的低语般的对话。但生活在这些静默区里的人们将无法完全融入现代世界。他们的狗将不得不独自吃零食。他们的家庭供暖系统将非常低效。他们永远买不到应用程序。（注意：一些人喜欢这样，搬到格林班克这样的地方*因为*它在电磁方面是老派的。）如果我们生活在一个超连接的无线世界里，我们已经生活在这个世界里了，那么我们对宇宙的了解将不如只运行射电望远镜（至少在我们建造月球上的射电望远镜之前）那么丰富。但我们不会停止制造智能设备并将其连接起来，我们也不应该停止。我们将不得不找到一种方法来管理和平衡这些利益。不是每一个 iRobot 都能得到它想要的。不是每一个脉冲星都能被发现。国家射电天文台和 iRobot 之间的对话才刚刚开始。去弄点爆米花吧。您将难以置信接下来会发生什么。
