В целом 5G не представляет угрозы для здоровья или деятельности человека, но есть некоторые законные вопросы о помехах для приборов самолета.
Ключевые выводы
- Невидимые новые технологии вызывают понятное беспокойство и скептицизм.
- Хотя технология 5G не представляет угрозы для здоровья или деятельности человека, существует некоторая законная обеспокоенность по поводу вмешательства этой технологии в работу важных приборов самолета, в частности высотомера.
- Вне зависимости от того, реален риск или нет, могут быть реализованы довольно простые меры по смягчению, которые должны устранить любые опасения.
Невидимые новые технологии вызывают понятное беспокойство и скептицизм. Люди кажутся инстинктивно недоверчивыми к вещам, которые мы не можем увидеть или легко понять. Скептицизм в отношении излучателей и приемников электромагнитных волн, которые мы носим в карманах, прижимаем к лицу и пользуемся обнаженными в ванной, вполне справедлив. Как правило, эти опасения можно развеять, если понять природу радиоволн и узнать, что они несут слишком мало энергии, чтобы повредить нашу ДНК, и слишком мало энергии, чтобы причинить существенный вред нашим тканям.
Тем не менее, потенциально законная проблема возникла с новой технологией беспроводной сотовой сети 5G, которая в настоящее время развертывается в США. Чтобы понять, что происходит, нам нужно краткое введение в множество людей. сделал радиоволны, насыщающие наше небо.
Физика радиоволн
Земная атмосфера позволяет электромагнитным волнам огромного диапазона проходить по воздуху (распространяться), не теряя при этом слишком много своей мощности. За прошедшее столетие мы научились посылать и получать различные волны для самых разных целей. Среди них радиочастотные волны. Вы часто будете слышать радиопередачи, относящиеся к их частоте: 1290 AM - это 1 290 кГц, или волна с 1 290 000 циклов вверх и вниз в секунду. FM 98.1 составляет 98,1 миллиона циклов (МГц). Несколько диапазонов с частотами около 2,4 миллиарда циклов (ГГц), 5 ГГц, 6 ГГц и 60 ГГц поддерживают WiFi.
Радиоволны охватывают невероятные 12 порядков величины - от трех циклов в секунду до трех триллионов циклов в секунду. Правительства разрезают этот огромный кусок радиоволн на «диапазоны» и продают их с аукциона различным участникам торгов. В США список групп выглядит так:
Деление спектра радиоволн
Если вы не радиооператор, вы, вероятно, никогда не слышали о 99% этих диапазонов. Однако, если мы посмотрим, для чего они нужны, вы увидите множество знакомых вещей. Радио AM и FM занимают подмножество спектра. Старомодное аналоговое, а теперь и современное цифровое телевизионное вещание использует несколько фрагментов. Радиолюбители и радиолюбители используют другие диапазоны. Часть занимают бытовые беспроводные телефоны и микроволновые печи, а теперь и компьютерные сети Wi-Fi, Bluetooth-наушники и сотовые телефоны.
Но это всего лишь обычные коммерчески используемые полосы. Спутниковая связь, маяки и станции оповещения о погоде, проверки частоты, стандарты времени и навигационные маяки используют другие. Морские и авиационные радиостанции используют больше. Военная связь использует другие. Глубоко в диапазонах скрыты интересные участки для радиоастрономии, любительской спутниковой связи и нерегулируемых каналов. Причины, по которым те или иные полосы используются для определенных целей, можно сформулировать примерно: чем выше частота вещания, тем больше информации она может передать.
В 2021 году Федеральная комиссия по связи США продала с аукциона диапазон 3,7-3,98 ГГц крупным компаниям сотовой беспроводной связи за 81 миллиард долларов. Это полоса, используемая для развертывания нового покрытия 5G. Полосы ниже новых частот 5G (3,2-3,7 ГГц) используются для спутниковой связи, сотовых телефонов и радиолокации. Полоса выше нее (4,2-4,4 ГГц) отведена для авиационных высотомеров и радионавигационного оборудования. Вот тут-то и возникает нынешняя полемика.
Высотомер для самолетов и 5G
Высотомер отражает радиоволну от земли, когда самолет пролетает над головой. Разновидность радара, высотомер измеряет время, необходимое радиоволне, излучаемой самолетом, чтобы спуститься на землю и вернуться обратно в самолет. Время полета туда и обратно, умноженное на скорость света, и есть высота полета самолета.
Вообще, приемники различных спектральных диапазонов имеют электронные схемы, настроенные на резонанс и, таким образом, прием сигналов только в узком частотном диапазоне. Ваше радио, настроенное на 12:90, не улавливает 14:10, но может улавливать шум от 12:80. Вот почему между диапазонами существует некоторый разрыв, чтобы оборудование, работающее в одном диапазоне, не улавливало плохой сигнал (шум) из соседнего диапазона.
Итак, вот большой вопрос: достаточно ли велик разрыв между службой сотовой связи 3,98 ГГц 5G и высотомером самолета 4,2 ГГц, чтобы высотомер не улавливал шум и не вызывал потенциально катастрофическую неправильную высоту? расчет?
Кто прав? Кто знает?
Трудно ответить. В европейских и некоторых других странах между частотами сотовой связи 5G и частотами самолетов остался больший разрыв. (Часто 5G ограничен 3,7 или 3,8 ГГц.) Однако в Японии разрыв меньше (5G может поддерживаться до 4.1 ГГц). Насколько чувствителен конкретный высотомер к другим частотам, зависит от того, насколько хорошо его конкретная электроника отфильтровывает и подавляет близлежащие частоты. Это слишком сложный технический вопрос, чтобы его могли решить посторонние.
Вмешались конкурирующие заинтересованные группы с разными техническими и политическими взглядами. Подробный отчет, подготовленный группой, связанной с авиационной отраслью, можно найти здесь. Есть также статьи и инфографика в качестве опровержения, созданные группой, связанной с беспроводной индустрией.
Потенциально опасные частоты излучаются как телефонами, так и вышками, с которыми они связаны. Однако обратите внимание, что ваш мобильный телефон является относительно слабым радиопередатчиком. Телефоны, используемые в самолетах, слишком слабы, чтобы создавать помехи для высотомеров. (Что еще более важно, волна от вашего телефона должна пройти к земле и обратно, вызывая огромное падение мощности в процессе, чтобы достичь высотомера.) С другой стороны, вышка сотовой связи оснащена более мощным передатчиком, и это излучается в космос снизу, прямо на высотомер.
Решение проблемы с 5G-самолетами
На данный момент основные операторы сотовой связи согласились временно приостановить ввод в эксплуатацию вышек сотовой связи 5G возле коммерческих аэропортов США. Окончательное решение, скорее всего, будет относительно простым и безболезненным. Башни, построенные в непосредственной близости от аэропортов, могли бы использовать частоты дальше, чем те, которые используются высотомерами. Их схемы передачи могут быть сформированы и изменены, чтобы излучать меньшую мощность в направлениях, которые могут быть ложно приняты самолетами. Необходимо провести тестирование, чтобы экспериментально определить, видят ли высотомеры помехи на практике.
По состоянию на прошлую неделю многие самолетные высотомеры уже получили разрешение на посадку в аэропортах возле вышек 5G без дальнейших модификаций этих вышек.