随着天空中来自数十亿智能手机的噪音日益增多,联邦机构正在就用于帮助预测气候变化的无线电波展开竞争。
一方是美国国家海洋和大气管理局(NOAA)和美国国家航空航天局(NASA)。他们开发了空间卫星,可以被动地捕获和解码水蒸气、温度、降雨和风的变化所发出的微弱能量信号,这些信号决定着未来的天气模式。
他们得到了天气和地球科学家的支持,这些科学家表示,这些信号正受到5G的威胁,5G是新兴的“第五代”无线通信设备,可能会在无线电频谱上产生足够的电子噪声,从而降低预报能力并扭曲预测气候变化进展所需的计算机模型。
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另一方是无线通信公司、智能手机制造商和联邦通信委员会(FCC),后者负责监管无线电频谱的使用。联邦通信委员会已开始采取一系列行动,允许公司“共享”联邦科学相关机构使用的频谱,以适应5G的快速增长。
自2016年以来,联邦通信委员会一直在支持5G,当时其前任主席汤姆·惠勒发起了一项名为“频谱前沿”的政策,以推动5G的发展。“在5G世界中,万物互联将完全实现,”他断言。“所有可以连接的东西都将被连接。”
他告诉记者,为数十亿智能手机和其他5G设备创造更多空间“非常重要”,“因为这意味着美国公司将率先走出困境。”
2019年,众议院科学、空间和技术委员会对美国国家海洋和大气管理局和美国国家航空航天局准备的两项研究提出了质疑,这两项研究预测,联邦通信委员会匆忙拍卖无线电频率内的空间会扰乱天气预报所需的天气数据。当时的联邦通信委员会主席阿吉特·派回应说,没有证据表明存在潜在的干扰,并继续进行拍卖。
委员会领导人呼吁政府问责局(GAO)进行审查。上个月发布的报告称,对频谱空间的需求“呈指数级增长”,到2025年,可能有250亿至500亿台设备争夺空间。
报告称,美国各机构之间就天气和气候预报问题进行的争论“极具争议”。根据政府问责局的说法,联邦通信委员会寻求了特朗普白宫的支持,尽管缺乏共识,但联邦通信委员会“频谱前沿”计划中较弱的规则成为美国的立场。
然后,位于瑞士日内瓦的国际电信联盟(ITU)也采纳了这一立场。该联盟制定了全球规则。
政府问责局报告称,美国国家海洋和大气管理局和美国国家航空航天局的官员担心,在国际电信联盟定于2023年举行的下一次会议上,对扩大共享与天气相关的频谱的宽松规则的推动将继续下去。
“这些数据绝对至关重要,”国家大气研究中心副主任、参与争端的科学相关机构负责人之一威廉·马奥尼三世解释说。
在一次采访中,他解释说,最大的问题涉及一个名为24千兆赫的频谱,天气卫星使用该频谱来监测大气中不同层面的水蒸气产生的自然微波信号。他们使用的设备是微波辐射计。
“这是大自然的馈赠,”马奥尼说,因为来自不同水蒸气存在的信号使卫星能够探索大气不同层中形成的天气。“目前三分之一的预报技能来自这些数据,”他补充说,并指出轨道卫星捕获的数据可以“使晴朗的天空和龙卷风天气之间产生差异”。
但是,在嘈杂的电话信号浪潮中,水蒸气和其他自然天气信号发出的信号变得越来越微弱。“如果您有一个大型的手机信号塔网络,在地面附近传输高出几个数量级的功率,其中一部分会向上反射,并且部分大气层会变得非常嘈杂,”马奥尼说。
丢失数据的风险很高。
“这不是学者或研究人员失去访问数据集的问题,而是关于没有必要的信息来保护生命和财产的问题,”马奥尼告诉众议院科学委员会的成员。
他补充说,准确的天气数据对于农业、航空、水资源管理、监测野火和管理能源生产以及美国国防机构都是必要的。
“隐蔽的”故障
第二个16兆赫的频谱将卫星与美国用于测量溪流和河流中的水位以及风速的各种自动化仪表发出的信号连接起来。卫星收集这些信号,并将结果数据发送给国家气象局和私人天气报告公司,马奥尼在采访中解释说,这些公司也担心“噪声水平”的上升。
美国天气和气候工业协会主席史蒂文·鲁特在给委员会的信中写道,共享频段造成的干扰“将严重威胁到美国天气和气候工业协会成员(如AccuWeather、UNISYS Weather和WeatherBank, Inc.)分发重要的天气信息,这些公司是美国依赖的,以便立即以最高质量的信息应对龙卷风、飓风和野火等危险天气。”
另一位专家证人告诉众议院小组,天气频谱上噪声水平上升的最“隐蔽”的影响将会在天气数据中造成未被发现的错误或空白。错误的数据可能会被纳入科学家用于预测未来气候行为的计算机模型中。
航空航天公司(一家由国会成立的非营利机构,为太空计划提供技术建议)的频谱问题项目负责人大卫·卢巴解释说,现在有新技术可以检测到“受污染的”数据。
卢巴说,从事这项技术的机构缺乏资金来开发并将其部署在新卫星上。“我很高兴举行这次听证会来审查这些问题,”他告诉小组。
联邦通信委员会接下来将如何处理其关于5G的“前沿频谱”政策尚不清楚。据众议院科学委员会称,它已经从29位中标者那里获得了近20亿美元的24千兆赫频段空间。
联邦通信委员会的一位发言人表示,该机构“现在正专注于与其联邦合作伙伴建立牢固的关系,并重振机构间协调流程,使其能够再次为美国消费者和经济带来成果。”
他说,这些机构之间更好的协调最终意味着更多的频谱和更多的创新,以帮助恢复美国的无线领导地位。“我们期待与其他联邦机构合作,审查政府问责局的建议。”
在国会在许多问题上存在严重分歧的情况下,众议院科学委员会似乎已达成两党共识,即在制定有关无线电频谱的国际法规之前,联邦机构之间仍有更多工作要做。
“政府问责局的报告清楚地表明,现有流程存在缺陷,并强调了协调崩溃的许多情况。我们不能再让这种情况再次发生。”该小组的最高共和党人、俄克拉荷马州众议员弗兰克·卢卡斯说。
科学委员会主席、德克萨斯州民主党众议员埃迪·伯尼斯·约翰逊在给E&E新闻的一份声明中表示,“必须对频谱拍卖的机构间流程进行改进。”
她说,“联邦通信委员会必须至少应用全球设定的标准来保护国内科学和我们的外交地位,”并补充说,她的小组将努力“确保我们使用科学证据来保护我们国家的重要服务。”
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