خطرات و مضرات ۵G / آیا امواج میلی متری شبکه‌های ۵G امن هستند؟

در حالی که بسیاری بر این باورند که ارتباط ۵G می‌تواند مسیر‌های جدیدی پیش روی صنعت و فناوری بگذارد، بخشی دیگر بابت خطراتی که گفته می‌شود این فناوری برای سلامتی و بقای انسان دارد نگران هستند. چندی قبل بود که در بسیاری از مناطق اروپا اعتراضاتی با هدف جلوگیری از گسترش شبکه‌های مخابراتی ۵G صورت گرفت؛ اما به راستی این باور‌ها چقدر منطقی هستند و آیا جدیدترین شواهد و مدارک این ادعا را تایید می‌کنند؟

بدون شک یکی از مهم‌ترین رویداد‌های رخ داده در طی سال ۲۰۲۰ میلادی، معرفی و گسترش شبکه‌های ارتباطی ۵G در بخشی از نقاط دنیا بود. نسلی جدید از فناوری‌های مخابراتی که بسیاری از تحلیل گران و صاحب نظران بر این باورند که می‌تواند در طی سال‌های آینده دنیا را دگرگون کند و برای بسیاری از مسائل موجود راه حلی جدید و دائمی ارائه دهد. با وجود این، برخی بر این باورند که استفاده از این فناوری خطرات جدی را برای سلامتی انسان‌ها به همراه دارد.

این روز‌ها بسیاری از اپراتور‌های مخابراتی در سرتاسر دنیا مشغول ارتقا شبکه‌های اختصاصی خود هستند تا زمینه را برای راه اندازی و گسترش ارتباط پرسرعت ۵G فراهم کنند. در کشورمان هم به تازگی هردو اپراتور بزرگ کشور کار راه اندازی این شبکه را به صورت آزمایشی آغاز کرده اند و انتظار می‌رود که در سال آینده پوشش وسیع تری از این شبکه در دسترس عموم کاربران قرار گیرد.

همزمان با گسترش پوشش شبکه‌های ۵G در سرتاسر دنیا، اطلاعات مردم از نحوه عملکرد و فناوری‌های مورد استفاده در آن‌ها هم در حال افزایش است. به عنوان مثال در حال حاضر بخش عمده‌ای از افراد می‌دانند که شبکه‌های ۵G در فرکانس کاری بسیار بالاتری نسبت به فرکانس شبکه‌های ۴G LTE فعالیت می‌کنند. این موضوع سبب شده است که بسیاری از آن‌ها بابت تاثیر این افزایش فرکانس بر روی سلامتی انسان‌ها نگران باشند.

البته هنوز هم با گذشت چندسال از گسترش شبکه‌های ۳G و ۴G نگرانی بابت سلامتی امواج و فرکانس آن‌ها میان مردم وجود دارد؛ اما آن‌ها امیدوار هستند که در بدترین حالت، شبکه‌های ۵G نیز همین سطح خطر را ایجاد کرده و نسبت به آن‌ها اثر سوی بیشتری نداشته باشند.

اما نگاهی به نتایج جدیدترین بررسی‌های صورت گرفته بر روی امواج این شبکه‌های پرسرعت می‌تواند ضمن روشن‌تر کردن موضوع، به خوبی ما را از میزان این خطر و تاثیر آن‌ها بر روی سلامتی انسان‌ها آگاه  کند.

امواج میلی متری در شبکه‌های ۵G چه امواجی هستند؟

تاکنون اپراتور‌ها به منظور برقراری ارتباطات مخابراتی از محدوده فرکانسی ۶۰۰ مگاهرتز تا ۲.۶ گیگاهرتز استفاده می‌کردند. محدوده‌ای که با عنوان امواج کوتاه مایکروویو شناخته می‌شود. با وجود این، در شبکه‌های ۵G، امواج فرکانسی بالاتری مورد استفاده قرار می‌گیرد. امواجی که معمولاً آن‌ها را با عنوان امواج میلی متری معرفی می‌کنند.

البته باید توجه داشت که در حال حاضر اپراتور‌هایی نظیر T-Mobile و Sprint در کشور آمریکا از امواج با فرکانس پایین و در محدوده ۶۰۰ مگاهرتز تا ۲.۵ گیگاهرتز نیز برای شبکه‌های ۵G خود استفاده می‌کنند، اما باید گفت که آن‌ها به منظور اینکه بتوانند حداکثر سرعت و قابلیت‌های این شبکه را در اختیار کاربران قرار دهند به امواج با فرکانس بالاتری نیاز دارند. امواجی با فرکانس ۳.۵، ۶ و حتی ۳۰ گیگاهرتز و حتی بالاتر از آن. فرکانس ۳۰ گیگاهرتز دقیقاً جایی است که امواج میلی  متری آغاز می‌شوند.

در متون تخصصی و علمی معمولاً امواج با فرکانس در محدوده ۳۰ تا ۳۰۰ گیگاهرتز را «امواج میلی متری» یا «mmWave» می‌نامند. شبکه‌های ۵G که از این محدوده برای برقراری ارتباط و انتقالات اطلاعات استفاده می‌کنند نیز با عنوان mmWave شناخته می‌شوند. البته این شبکه‌ها گاهی از اوقات از امواج با فرکانس پایین‌تر و در محدوده ۲۴ گیگاهرتز نیز استفاده می‌کنند. این شبکه هایِ ۵G مبتنی بر فرکانس‌های پایین نیز با عنوان «Sub-۶GHz» نشان داده می‌شوند.

اگرچه سرعت در شبکه‌های mmWave بسیار بهتر از شبکه‌های با فرکانس پایین است، اما باید توجه داشت که این ارتباط محدوده عملکرد بسیار کوچکی دارد و برای استفاده از آن باید فاصله کاربران از دکل‌های مخابراتی آن‌ها حداکثر یک خیابان باشد. به همین دلیل استفاده از آن‌ها در مناطق حاشیه شهر و روستایی امکان پذیر نیست. استفاده از این شبکه در مناطق شهری نیز با مشکلاتی همراه است؛ چرا که امواج با فرکانس  بالای آن‌ها به راحتی توسط اشیا و حتی درختان مسدود می‌شود.

این مشکلات سبب شده است که شبکه‌های ۵G مبتنی بر فرکانس‌های بالا و از نوع mmWave هزینه راه اندازی بالایی داشته و تجهیزات مورد استفاده در آن‌ها هم مصرف انرژی بالایی داشته باشند. حتی گوشی‌هایی که قرار است به این شبکه متصل شوند نیز مصرف انرژی قابل توجهی خواهند داشت.

در حال حاضر اغلب گوشی‌های مجهز به ارتباط ۵G، به منظور دریافت اطلاعات از امواج با فرکانس پایین استفاده می‌کنند. این امواج، فرکانسی نزدیک به فرکانس در حال استفاده در شبکه‌های ۴G دارند. با وجود این، بخشی از گوشی‌های هوشمند نیز هستند که می‌توانند در هنگام اتصال به شبکه ۵G بعضی از اپراتورها، از امواج با فرکانس بالا و در محدوده ۳۰ گیگاهرتز (امواج میلی متری) استفاده کنند. به عنوان مثال هم اکنون دو گوشی وان پلاس ۸ و گلکسی A۷۱ در هنگام اتصال به شبکه ۵G اپراتور Verizon از این امواج استفاده می‌کنند.

در میان سری گوشی‌های آیفون ۱۲ که مدتی است از عرضه آن‌ها به بازار می‌گذرد هم تنها بعضی از مدل‌های آن‌ها از شبکه‌های mmWave پشتیبانی می‌کنند. اپل اعلام کرده است تمامی گوشی‌های آیفون ۱۲ عرضه شده در کشور آمریکا می‌توانند از مزایای این نوع از شبکه‌های ۵G بهره‌مند شوند؛ اما گوشی‌های عرضه شده در دیگر کشور‌ها تنها از شبکه‌های ۵G از نوع Sub-۶GHz پشتیبانی می‌کنند.

در هر صورت باید گفت که امواج میلی متری تنها در محدوده فرکانسی ۳۰ تا ۳۰۰ گیگاهرتز قابل دسترس هستند؛ چرا که فرکانس ۳۰ گیگاهرتز معادل با طول موج ۱۰ میلی متر است و فرکانس ۳۰۰ گیگاهرتز هم با طول موج ۱ میلی متر معادل می‌شود. به این ترتیب حتی اگر در آینده باند‌های مخابراتی با فرکانس بالا هم برای استفاده شبکه‌های ۵G آزاد شوند بازهم به احتمال فراوان این فناوری ارتباطی به محدوده امواج میلی متری محدود باقی خواهد ماند. گفته می‌شود در حال حاضر عموم شبکه‌های ۵G از نوع mmWave به فرکانس ۴۰ گیگاهرتز محدود هستند.

اکنون که با انواع مختلف شبکه‌های ۵G و محدوده عملکرد فرکانسی آن‌ها آشنا شدیم می‌توانیم به سوال مهم و اساسی زیر پاسخ دهیم.

آیا امواج میلی متری شبکه‌های ۵G امن هستند؟

امواج الکترومغناطیسی با افزایش فرکانس، سطح بالاتری از انرژی را در اختیار می‌گیرند. به همین دلیل است که امواج میلی متری در شبکه‌های mmWave نسبت به امواج قابل استفاده در شبکه‌های Sub-۶GHz، سطح انرژی بالاتری دارند. اکنون بخشی از افراد معتقد هستند که افزایش فرکانس  در امواج میلی متری و شبکه‌های mmWave می‌تواند به سلامتی انسان‌ها آسیب وارد کند. خوشبختانه باید گفت این تفکر تا حدود زیادی غلط است.

شاید در وهله اول تصور کنیم امواج با فرکانس ۳۰ گیگاهرتز می‌توانند خطرناک باشند، اما به سادگی می‌توان گفت که این امواج با امواج پر انرژی که می‌توانند به سلامتی انسان‌ها آسیب وارد کنند فاصله فراوانی دارند. در واقع باید گفت سطح انرژی امواج قابل استفاده در شبکه‌های mmWave حتی به سطح انرژی امواجی که می‌توانند خطرناک باشند نزدیک هم نیست. این موضوع حتی در مورد امواج با فرکانس ۳۰۰ گیگاهرتز هم صدق می‌کند.

بنا به دلایلی، در حال حاضر انبوهی از امواج الکترومغناطیسی با فرکانس‌های بسیار بالاتر در سطح زمین وجود دارد که میزان آن‌ها حتی از حدود استاندارد نیز گذشته است و آن‌ها می‌توانند نسبت به امواج شبکه‌های ۵G بسیار خطرناک‌تر باشند. در قیاس با این امواج الکترومغناطیسی با فرکانس بسیار بالا، نه تنها امواج با فرکانس ۳۰ گیگاهرتز بلکه امواج ۳۰۰ گیگاهرتزی نیز خطرناک محسوب نمی‌شوند.

به نظر می‌رسد پاسخ به سوال کلیدی زیر می‌تواند موضوع این بحث را روشن‌تر کند.

فراتر از امواج میلی متری، در محیط اطراف چه امواج دیگری وجود دارد؟

تاکنون متوجه شدیم که امواج میلی متری و قابل استفاده در شبکه‌های ۵G به قدری قدرتمند نیستند که بتوانند برای انسان‌ها مضر باشند؛ اما اکنون این سوال مطرح می‌شود که چه امواجی در فضای زمین وجود دارد که می‌تواند سلامتی موجودات زنده را به خطر بی اندازد.

همانطور که در بالا گفته شد امواج میلی متری می‌توانند تا باند‌های فرکانسی ۳۰۰ گیگاهرتز را اشغال کنند. در این حالت بلندترین طول موج این امواج به ۱ میلی متر می‌رسد. باید گفت که این فرکانس پایان محدوده امواج ماکروویو از کلیه پرتو‌های الکترومغناطیسی است و پس از آن با امواج فروسرخ یا مادون قرمز (Infrared) روبرو می‌شویم.

در طیف پرتو‌های الکترومغناطیسی، محدوده وسیع فروسرخ فرکانس‌های ۳۰۰ گیگاهرتز تا ۳۸۵ تراهرتز (هر تراهرتز معادل ۱۰۰۰ گیگاهرتز) را اشغال می‌کند تا این امواج بتوانند طولی موجی از ۱ میلی متر (کوتاه‌ترین طول موج امواج ماکروویو) تا ۷۸۰ نانومتر (هر نانومتر معادل ۰.۰۰۱ میلی متر) را در اختیار بگیرند.

امواج فروسرخ بر روی سطح زمین مصارف بسیار زیادی دارند و اگرچه فرکانس آن‌ها می‌تواند حتی به ۳۸۵ تراهرتز برسد بازهم نمی‌توان آن‌ها را جز پرتو‌های الکترومغناطیسی خطرناک دسته بندی کرد. جالب است اگر بدانید که بیش از نیمی از انرژی خورشید که به سطح زمین می‌رسد و موجودات زنده آن را به عنوان گرما حس می‌کنند به صورت امواج فروسرخ تابیده می‌شود. این محدوه از امواج الکترومغناطیسی همچنان توسط چشم قابل مشاهده نیستند.

با افزایش فرکانس و انرژی امواج الکترومغناطیسی، پس از پرتو‌های فروسرخ نوبت به امواجی با طول موج ۷۰۰ تا ۴۰۰ نانومتر می‌رسد که می‌توانند محدوده فرکانسی ۴۳۰ تا ۷۹۰ تراهرتز را در اختیار بگیرند. این محدوده امواج نیز با عنوان «نور مرئی» شناخته می‌شوند. امواجی که همه روزه آن‌ها را با چشم مشاهده می‌کنیم و به خودی خود برای انسان‌ها خطرناک نیستند.

پس اوضاع چه زمانی خطرناک می‌شود؟

اما بالاخره امواجی که پس از طیف‌های مرئی ظاهر می‌شوند ما را وارد بخش پرتو‌های خطرناک می‌کنند. این بخش از امواج با عنوان فرابنفش (Ultraviolet) شناخته می‌شوند و محدوده طول موجی ۴۰۰ تا ۱۰ نانومتر، معادل ۷۹۰ تراهرتز تا ۳۰ پتاهرتز (هر پتاهرتز معادل است با ۱ میلیون گیگاهرتز) را اشغال می‌کنند.

معمولاً ابتدای بازه طول موجی از پرتو‌های فرابنفش به عنوان امواج مضر دسته بندی نمی‌شود؛ اما با گذر به پرتو‌های با طول موج پایین تر، از محدوده امواج غیریون ساز به امواج یوننده یا یون ساز می‌رسیم که می‌توانند برای انسان و دیگر موجودات زنده خطرناک باشند.

پرتو‌های یون ساز یا یوننده نوعی از امواج الکترومغناطیسی هستند که انرژی لازم برای برهم زدن ساختار مولکولی یا اتمی مواد مختلف را دارند. به این ترتیب این نوع از پرتو‌ها می‌توانند در ماهیت مواد مختلف تغییر ایجاد کنند و از این رو مطمئناً برخورد آن‌ها به بدن انسان و دیگر موجودات زنده نیز می‌تواند خطرناک باشد. به این ترتیب باید گفت بخشی از پرتو‌های فرابنفش می‌توانند موجب تغییر ماهیت مولکول‌ها و اتم‌ها شوند و باید از آن‌ها دوری کرد.

پس از پرتو‌های فرابنفش و با کوچکتر شدن طول موج به پرتو‌های ایکس می‌رسیم که محدوده طول موجی ۱۰ نانومتر تا ۰.۱ نانومتر یا محدوده فرکانسی ۳۰ پتاهرتز تا ۳۰ اگزاهرتز (EHZ) را شامل می‌شود. تمامی پرتو‌هایی که با کوچک‌تر شدن طول موج پس از پرتو‌های فرابنفش ظاهر می‌شوند در دسته امواج یوننده یا یون ساز قرار می‌گیرند و باید آن‌ها را خطرناک بنامیم.

به این ترتیب پرتو‌های ایکس هم باید جز پرتو‌های یون ساز دسته بندی  شوند. البته باید توجه داشت که تابش میزان کم و در کوتاه مدت از این پرتو می‌تواند خطرات ناچیزی داشته باشد و حتی در علوم پزشکی برای تصویربرداری از اعضای بدن انسان مورد استفاده قرار بگیرد.

پایان طیف امواج الکترومغناطیسی نیز به پرتو‌های گاما مربوط می‌شود که طول موج آن‌ها کمتر از ۰.۱ نانومتر است و فرکانس آن‌ها نیز از ۳۰ اگزاهرتز تجاوز می‌کند. این نوع از پرتو‌ها به دلیل ماهیت خود می‌توانند به راحتی در مواد مختلف نفوذ کنند و به همین دلیل از آن‌ها تحت شرایط بسیار ویژه و به صورت کاملا کنترل شده استفاده و نگهداری می‌شود. این پرتو‌ها نیز در علوم دارویی و صنایع مختلف کاربرد‌هایی دارند.

جمع بندی و صحبت پایانی

با این تفاصیل باید گفت که پرتو‌ها و امواج الکترومغناطیسی در دو بخش یون ساز و غیر یون ساز دسته بندی می‌شوند. امواج یون ساز شامل پرتو‌های فرابنفش، ایکس و گاما می‌شود و برای انسان و دیگر موجودات زنده خطرناک هستند. اما دیگر پرتو‌ها در دسته غیر یون ساز معرفی می‌شوند و قرارگرفتن در معرض آن‌ها خطراتی به دنبال ندارد.

در بالا دیدیم که شبکه‌های مخابراتی ۵G از امواج با فرکانس بالا استفاده می‌کنند و این امواج در قیاس با امواجی که در دیگر شبکه‌های مخابراتی مورد استفاده قرار می‌گیرد از فرکانس بیشتری برخوردار هستند؛ اما باید توجه داشت که حتی این امواج با فرکانس بالا نیز در بخش پرتو‌های ماکروویو و امواج میلی متری دسته بندی می‌شوند و به این ترتیب می‌توان آن‌ها را در رده امواج غیر یون ساز و غیرخطرناک به شمار آورد.

اگرچه عبارت «امواج میلی متری» در ظاهر امر خطرناک تصور می‌شود، اما باید گفت که طول موج و فرکانس عملکرد آن‌ها از پرتو‌های خطرناک برای انسان و موجودات زنده فاصله بسیار زیادی دارد. به همین دلیل می‌توان گفت که شبکه‌های مخابراتی ۵G به خودی خود نمی‌توانند خطرناک محسوب شوند و استفاده از آن‌ها در زندگی روزمره در کنار اینکه قابلیت‌ها و امکانات جدیدی را در اختیار قرار می‌دهند، برای سلامتی مضر هم نیست.

البته باید توجه داشت که ممکن است امواج میلی متری قابل استفاده در شبکه‌های ۵G در طولانی مدت اثرات مخربی را بر روی سلامتی موجودات زنده ایجاد کند. مطمئناً بررسی این موضوع به پژوهش‌های گسترده‌تر و وسیع تری نیاز دارد. با وجود این، حداقل در اینجا متوجه شدیم که این امواج نمی‌توانند در کوتاه مدت خطراتی را برای سلامتی به دنبال داشته باشند.

منبع:شهر سخت افزار