Ile satelitów to za dużo? Astronomowie biją na alarm

Ostatnie lata w astronomii upłynęły pod znakiem narastających obaw o przyszłość obserwacji prowadzonych z powierzchni Ziemi. Rewolucja NewSpace i wywołany przez nią wykładniczy wzrost liczby satelitów na orbicie, napędzany przede wszystkim ekspansją megakonstelacji Starlink, coraz silniej zanieczyszczają nocne niebo światłem.

Obecnie na orbicie znajduje się około 14 tys. satelitów. Tylko od 2019 r. wystrzelono ich więcej niż przez cały wcześniejszy okres od początku ery kosmicznej w 1957 r. Do 2030 r. nad Ziemią może krążyć już ponad 100 tys. satelitów. Gdyby natomiast zrealizowano wszystkie zgłaszane dzisiaj plany megakonstelacji, wysuwane głównie przez amerykańskie firmy i Chiny, ich liczba mogłaby w przyszłości przekroczyć 1,7 mln.

Największe zagrożenia: SpaceX i Reflect Orbital

Według ESO liczby te „przekraczają granicę” tego, co astronomia może jeszcze tolerować. Szczególne zagrożenie dla przyszłości obserwacji naziemnych mają stanowić dwie planowane megakonstelacje. Pierwsza to proponowana przez SpaceX konstelacja miliona satelitarnych centrów danych, która sama odpowiadałaby za zdecydowaną większość przyszłych obiektów na orbicie.

W tym przypadku zabójcza jest przede wszystkim skala. Jak wyjaśnia astronom Olivier Hainaut: „Gdy satelita przelatuje przez obserwowany przez nas obszar, pozostawia na obrazie jasną smugę, przesłaniając wszystko, co znajduje się za nim”. Przy milionie satelitów na każdym zdjęciu mogłoby pojawiać się kilkadziesiąt, a być może nawet więcej takich smug. Według obliczeń ESO oznaczałoby to utratę około 28 proc. pola obserwacji. I to przy założeniu, że satelity pozostają niewidoczne gołym okiem. Gdyby były jaśniejsze, większość wykonywanych zdjęć mogłaby stać się bezużyteczna do celów naukowych.

Jeszcze większym zagrożeniem dla obserwacji astronomicznych mogłaby stać się planowana megakonstelacja satelitów-luster amerykańskiego start-upu Reflect Orbital, przeznaczona do oświetlania wybranych obszarów Ziemi nocą. Byłyby to najjaśniejsze satelity na nocnym niebie. Nawet gdyby nie kierowały światła w pobliże obserwatoriów, rozproszone światło słoneczne mogłoby nadawać im jasność porównywalną z Wenus. Różnica polegałaby jednak na skali: takich obiektów byłoby tysiące.

Oprócz bezpośredniego zakłócania obserwacji przez przelatujące satelity, obecność blisko dwóch milionów zarówno jasnych, jak i słabszych obiektów zwiększyłaby ogólną jasność nocnego nieba. Szczególnie dotkliwy byłby wpływ superjasnych satelitów-luster, które mogłyby podnieść jasność nocnego tła nawet trzy- lub czterokrotnie względem obecnego poziomu.

Jak skomentował wyniki obliczeń ich autor, wspomniany już Olivier Hainaut: „Byłoby to całkowitym zabójstwem dla wszelkich obserwacji wymagających ciemnego nieba”. W takich warunkach wiele odległych i słabo widocznych obiektów, takich jak galaktyki, egzoplanety czy asteroidy, stałoby się zbyt blade na tle rozjaśnionego nieba, aby można je było dostrzec podczas ekspozycji trwającej jedną noc.

W obronie ciemnego nieba: technologie i regulacje

Astronomowie nie zamierzają jednak biernie czekać, aż nocne niebo stanie się niemożliwe do obserwacji, proponując rozwiązania zarówno technologiczne, jak i regulacyjne. Pierwszy kierunek zakłada ścisłą współpracę astronomów i inżynierów nad projektowaniem mniej jasnych i słabiej widocznych satelitów, między innymi poprzez odpowiedni dobór materiałów, kształtów oraz orientacji na orbicie. Drugim są regulacje krajowe i międzynarodowe, które ograniczałyby zarówno liczbę satelitów, jak i ich dopuszczalną jasność.

Według ESO limit ten wynosi około 100 tys. satelitów, przy założeniu, że większość z nich pozostawałaby niewidoczna gołym okiem. Jak wskazuje Hainaut, taka liczba utrzymałaby straty obserwacyjne na poziomie porównywalnym z innymi akceptowalnymi stratami technicznymi, wynikającymi na przykład z awarii sprzętu. Gdyby jednak satelity były jaśniejsze, dopuszczalny limit musiałby być znacznie niższy.

Otwartym, lecz niestety budzącym poważne wątpliwości pytaniem pozostaje możliwość wdrożenia takich regulacji na poziomie międzynarodowym. Choć ESO i inne organizacje starają się wywierać presję na organy takie jak Komitet ONZ ds. Pokojowego Wykorzystania Przestrzeni Kosmicznej (COPUOS), erozja porządku międzynarodowego opartego na zasadach oraz narastająca rywalizacja mocarstw w kosmosie nie napawają optymizmem co do ich sukcesu.

Ograniczenia liczby i jasności satelitów godziłyby bowiem w interesy gospodarcze i geopolityczne największych graczy, zarówno państw, jak i firm, pozostawiając bardzo niewielkie pole do kompromisu. Bo właściwie kto i dlaczego powinien otrzymać pozostałe miejsca na orbicie?

Gdzie leży przyszłość astronomii?

Z tego względu tak ważne staje się opracowywanie zarówno technologii satelitarnych ograniczających jasność i widoczność obiektów na orbicie, jak i naziemnych rozwiązań redukujących negatywne konsekwencje rosnącej liczby satelitów. Trzeba również poważnie zastanowić się, czy przyszłością astronomii, zwłaszcza przy dalszym spadku kosztów wynoszenia ładunków, nie będzie coraz większe poleganie na obserwatoriach kosmicznych, takich jak teleskopy Jamesa Webba i Keplera.

Szczególnie atrakcyjne mogą okazać się odwrotna strona Księżyca oraz punkty Lagrange’a w dalszej przestrzeni kosmicznej, zapewniające izolację od zakłóceń pochodzących z Ziemi, w tym od coraz bardziej zatłoczonej orbity okołoziemskiej.