如果"星链"可以追踪气候变化会怎样？ 科学家们刚刚证明了这一点--利用它的信号监测地球重力和天气模式的变化。 现在，他们正在对这项技术进行微调，使其更加精确。
一种新方法正在解锁来自卫星巨型星团的隐藏数据，以实时跟踪地球的变化。通过利用多普勒效应，科学家们找到了一种分析星链和类似网络信号的方法，从而揭示了气候、海平面和天气模式。 精确度仍然是一个挑战，但全球观测的潜力是巨大的。
可靠的数据是科学研究中最宝贵的工具之一。 科学家能够获取的数据源越多，他们的研究结果就越准确。 直到最近，导航和卫星大地测量领域的研究人员还发现了一个错失的重大机遇--虽然数以千计的超大型卫星群绕地球运行，用于通信目的，但它们的信号却无法用于定位或地球观测。
现在，通过 FFG 项目 Estimation，格拉茨理工大学大地测量研究所的科学家们找到了利用这些以前未被利用的信号的方法。 通过将这些信号与来自导航卫星和研究卫星的数据进行整合，他们的目标是改进我们追踪地球环境变化的方式，使其更加精确。
接收到的 Startlink 卫星信号频谱。 资料来源：IFG - 格拉茨理工大学
基于卫星的地球观测依赖于探测海平面、地下水位和其他环境因素的变化，这些因素会改变地球的引力场--微妙地改变卫星的轨道。 通过分析这些轨道变化，科学家们可以提取有关地球的宝贵数据。
大地测量学研究所的 Philipp Berglez 说："卫星互联网的日益普及意味着我们可以利用大量的通信信号，这些信号在数量和信号强度上都大大超过了导航卫星。如果我们现在可以使用这些信号进行测量，我们不仅可以获得更好的信号可用性，而且由于卫星数量众多，我们还可以获得更好的时间分辨率。 这也使我们能够观测到短期变化。 这意味着，除了确定与气候研究相关的地球重力场的位置和变化外，还可以实时跟踪暴雨或海平面变化等天气现象。"
实现该项目的挑战之一是卫星运营商，包括 Starlink、OneWeb 和亚马逊项目 Kuiper，不披露任何有关其信号结构的信息，而且这些信号在不断变化。 此外，也没有精确的轨道数据或卫星距离测量数据，这些都是潜在的计算误差来源。
不过，通过分析星链信号，研究人员还是找到了实现预期应用的方法。 他们在信号中检测到了持续可闻的声音。 然后，他们利用多普勒效应，研究了这些恒定音调在卫星靠近和远离接收器时的频率偏移。 这使得确定位置的精度达到 54 米。 虽然这在大地测量应用中还不能令人满意，但在迄今为止进行的调查中，只使用了一个固定的商用卫星天线来测试和验证测量方法的基本原理。
星链卫星在格拉茨上空的能见度。 图片来源：IFG - 格拉茨理工大学
现在的目标是将精度提高到几米。 这将通过能够跟踪卫星或从不同方向接收信号的天线来实现。 此外，还将在多个地点进行测量，以提高精度和减少误差的影响。 有了更多的测量数据，研究人员就能计算出更精确的轨道数据，进而更准确地确定位置和计算地球引力场。 导航工作组还希望开发新的信号处理方法，从迄今为止在大地测量应用中还相当少见的信号中筛选出更精确的测量数据。
Philipp Berglez 说："通过利用通信信号进行大地测量，我们发现了对地球进行更详细调查和测量的巨大潜力。现在的关键是提高精度。 一旦我们成功地做到了这一点，我们就能更准确地了解我们的世界正在发生哪些变化。 为了安全起见，我想说明以下几点：我们在这里分析的是通信信号，但我们不能也不想知道它们的内容。 我们只是利用它们来定位和观测轨道，以便确定地球的引力场。"
编译自/ScitechDaily