寻找寂静岭

在暗夜保护的工作范围中，除了控制光污染以外，还有另外两方面，分别是保护射电宁静区以保证射电天文观测顺利进行，以及如何减小巨型星座卫星给天文观测带来的损害。

澳大利亚平方公里阵先导（ Australian Square Kilometre Array Pathfinder，ASKAP）以创纪录的速度和细节对整个南方天空进行了首次射电观测，得到了全新的射电天图。版权／CSIRO

/ 可见光外

可见光只是电磁波谱中很小的一部分，绝大多数电磁波对于人类来说，可谓 " 视而不见 "。天体发射的电磁波也并非只有可见光部分，那些可见光之外的电磁波，诸如红外线、紫外线、X 射线、γ 射线、射电波等，都蕴含了大量来自宇宙天体的信息。不过，地球大气层是一道天然的屏障，很多电磁波都受到不同程度的阻隔，只给天文观测留下了两个窗口：可见光附近以及射电波段。倘若有朝一日人类能进化到可以看见射电波段的电磁波，抬头仰望时，或许会发现一个缤纷而凌乱的星空。

澳大利亚的射电频谱背景，从上至下分别为悉尼（600 万人），纳拉布里（约 6000 人）和默奇森（小于 10 人）。来源／AIP 会议文集

1965 年，贝尔实验室雇佣的射电天文学家彭齐亚斯和威尔逊在研究卫星系统中的噪声时，发现一个去不掉的噪音，而这个噪音来自于宇宙大爆炸的背景辐射，从而对初始宇宙起源的大爆炸提供了证据。然而随着人类对无线电的开发使用，天空中的各种射电信号变得嘈杂起来，虽然我们肉眼看不到，但若用射电望远镜 " 收听 "，就会听到各种射电信号的污染。

/ 受到保护的频率

人类使用无线电波主要是为了信号传输，这也意味着只有发送方和接收方之间使用相同的频率，才可能进行无线电通信。因此，我们只需要规范无线电的频率使用范围，就可以避开对射电天文观测干扰，专用频率被保护了下来，成为天文观测专用频率。

射电望远镜周边射电宁静区的警示标志。来源／GBT

约束这一使用的是《无线电规则》，为射电天文观测提供了不同级别的保护，其中一些频率尤为重要，例如，中性氢超精细跃迁 1420.4058MHz，一氧化碳分子的超精细跃迁 115.271GHz 和 230.538GHz，氨的超精细跃迁 23.694GHz、23.723GHz 和 23.870GHz 等。考虑到因视向速度而产生的多普勒效应，这些谱线的保护区域给予了适当展宽；对于中性氢而言，因为涉及到观测遥远星系，越遥远的星系退行速度越快，红移也就更高，因此中性氢波段在偏低的频率上也得到了保护。

/ 寻找寂静岭

然而，射电天文并非只使用这些固定的频率进行探测，对于地基射电观测来说，观测范围在 2MHz 至 1000GHz 以上的所有波段；对于空间射电观测而言，更是可以观测低达 10kHz 的甚低频射电波段，天文学家依然有机会用到这些频率之外的信号。因此，正如暗夜保护是为了保留夜晚纯净的星空，那么射电宁静保护就是要为天文射电观测保留一处无杂音的寂静之岭——射电宁静区。1958 年，为了尽量减少对绿岸射电天文观测站可能产生的干扰，世界上第一个射电宁静区建立：在弗吉尼亚州和西弗吉尼亚州之间的州边界附近，占地约 33 万平方千米的范围内设立了射电宁静区。

射电宁静区包含了三种基本类型。第一种是核心区，在某些频段禁止所有无线电传输，核心区毗邻主体望远镜，如 ALMA 射电阵列拥有 30 千米范围的核心区域，我国的 FAST 在大山深处，有着良好的射电屏障，但也拥有 5 千米 -10 千米 -30 千米的射电宁静区。第二类区域的管理相对宽松，地理范围也更加广阔，一般禁止无线电信号传输，但如需要传输，可以在符合条件的情况下，通过对传输地形、方向、功率等条件的限制之后传输信号。第三类区域是在协调的情况下允许特定频率的信号传输。但即便如此，射电天文观测仍要面临的一个现实是：在地面上已再难找到半个世纪前那种干净的电磁环境。