In einem nicht von Experten begutachteten Artikel, den er auf der Website seines Labors veröffentlicht hat, behauptet Humphreys, die bisher vollständigste Charakterisierung der Signale von Starlink geliefert zu haben. Diese Informationen seien der erste Schritt zur Entwicklung einer neuen globalen Navigationstechnologie, die unabhängig von GPS oder seinen europäischen, russischen und chinesischen Äquivalenten funktionieren würde.
„Das Signal des Starlink-Systems ist ein streng gehütetes Geheimnis“, sagt Humphreys. „Sogar in unseren frühen Diskussionen, als SpaceX kooperativer war, haben sie uns nichts von der Signalstruktur preisgegeben. Wir mussten bei Null anfangen und im Grunde ein kleines Radioteleskop bauen, um ihre Signale zu belauschen.“
Um das Projekt in Gang zu bringen, erwarb UT Austin ein Starlink-Terminal und nutzte es, um rund um die Uhr hochauflösende Tennisvideos von Rafael Nadal von YouTube zu streamen. Dies bot eine konstante Quelle von Starlink-Signalen, die eine separate Antenne in der Nähe abhören konnte.
Humphreys erkannte schnell, dass Starlink auf eine Technologie namens Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM) setzt. OFDM ist eine effiziente Methode zur Codierung digitaler Übertragungen, die ursprünglich in den 1960er Jahren in den Bell Labs entwickelt wurde und jetzt in Wi-Fi und 5G verwendet wird. „OFDM ist in aller Munde“, sagt Mark Psiaki, GPS-Experte und Luft- und Raumfahrtprofessor an der Virginia Tech. „Es ist eine Möglichkeit, die meisten Bits pro Sekunde in eine bestimmte Bandbreite zu packen.“
Die Forscher von UT Austin versuchten nicht, die Verschlüsselung von Starlink zu knacken oder auf Benutzerdaten zuzugreifen, die von Satelliten herunterkamen. Stattdessen suchten sie nach Synchronisationssequenzen – vorhersagbare, sich wiederholende Signale, die von den Satelliten im Orbit abgestrahlt wurden, um den Empfängern zu helfen, sich mit ihnen zu koordinieren. Humphreys fand nicht nur solche Sequenzen, sondern „wir waren angenehm überrascht, dass sie [had] mehr Synchronisationssequenzen als unbedingt erforderlich“, sagt er.
Jede Sequenz enthält auch Hinweise auf die Entfernung und Geschwindigkeit des Satelliten. Da die Starlink-Satelliten etwa vier Sequenzen pro Millisekunde senden, „ist das einfach wunderbar für die duale Nutzung ihres Systems zur Positionsbestimmung“, sagt Humphreys.
Wenn der terrestrische Empfänger eine gute Vorstellung von den Bewegungen der Satelliten hat – die SpaceX online teilt, um das Risiko von Orbitalkollisionen zu verringern – kann er die Regelmäßigkeit der Sequenzen nutzen, um herauszufinden, von welchem Satelliten sie kamen, und dann die Entfernung zu diesem Satelliten berechnen . Durch die Wiederholung dieses Vorgangs für mehrere Satelliten kann sich ein Empfänger auf etwa 30 Meter genau orten, sagt Humphreys.