NAUKA I EDUKACJA

Wpływ superkonstelacji Starlink na obserwacje z Ziemi. Nowe badania

Fot. ESA [esa.int]

Astronomowie z Polski i zagranicznych instytutów naukowo-badawczych połączyli siły, aby dokładniej zbadać wpływ nagromadzenia krążących wokół Ziemi satelitów superkonstelacji Starlink na obserwacje przestrzeni kosmicznej. Jak ustalono, notowany wzrost skali powodowanych utrudnień może już niebawem poważnie odbić się na możliwościach prowadzenia istotnych obserwacji - m.in. w obszarze poszukiwań pobliskich planetoid oraz prowadzenia pełnoskalowych przeglądów nieba. Postęp zmian jedynie częściowo przyhamowują wprowadzone przez SpaceX - właściciela konstelacji - techniki zmniejszające sygnatury odbicia promieni świetlnych od korpusów wystrzeliwanych satelitów.

Amerykańska firma SpaceX umieszcza na orbicie okołoziemskiej coraz więcej satelitów komunikacyjnych Starlink. Obecnie sieć ta składa się już z ponad 1800 minisatelitów, krążących głównie na wysokości 550 km nad Ziemią - niemniej, docelowa liczba takich obiektów może osiągnąć nawet 42 tysiące. W ślady SpaceX idą zresztą też inne firmy, rozmieszczające już własne superkonstelacje (OneWeb) złożone z setek satelitów krążących na niskich orbitach.

Działanie tych systemów - poza tym, że ma zapewnić niespotykane dotąd możliwości dostępowe w obszarze komunikacji internetowej - wzbudza nadal wiele kontrowersji. Na ich negatywny wpływ zwraca uwagę zwłaszcza społeczność naukowa (obawy o znaczące utrudnienia w prowadzeniu obserwacji astronomicznych z powierzchni Ziemi) oraz aktywiści na rzecz ochrony środowiska. Jak często się podkreśla w tym kontekście, superkonstelacje znacząco zmienią obraz nocnego nieba dla przyszłych pokoleń w stosunku do tego, co znamy dzisiaj.

Czytaj też

Na zdjęciach nocnego nieba wykonywanych przez teleskopy astronomiczne satelity wyglądają jak długie jasne smugi. Znacznie utrudnia to analizę danych, a czasami może ją wręcz uniemożliwić dla jakiegoś obiektu w danej chwili. Aby zbadać wpływ satelitów Starlink na prowadzenie obserwacji kosmosu, międzynarodowy zespół naukowców, którym kieruje dr Przemysław Mróz z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego, przeanalizował archiwalne obrazy nieba wykonane w ramach przeglądu nieba ZTF (ang. Zwicky Transient Facility). Projekt ZTF używa teleskopu w amerykańskim Obserwatorium Palomar do wykonywania regularnych (co dwa dni) zdjęć całego nieba. Celem jest poszukiwanie kosmicznych obiektów, które zmieniają jasność, poruszają się lub w jakiś inny sposób ulegają zmianom w czasie. Do takich obiektów należą na przykład planetoidy czy wybuchy supernowych.

W danych z okresu od listopada 2019 roku do września 2021 roku wykryto 5031 smug spowodowanych przez satelity Starlink. Większość z nich była widoczna w trakcie zmierzchu lub świtu, czyli tuż po zachodzie Słońca lub tuż przed jego wschodem. Wtedy bowiem światło słoneczne odbija się najmocniej od satelitów Starlink.

Czytaj też

Jak wskazuje w okolicznościowym komentarzu dr Mróz, w 2019 roku satelity Starlink obserwowano jedynie na 0,5 proc. wszystkich obrazów nieba z okresów zmierzchu i świtu. Natomiast obecnie już prawie 20 proc. zdjęć jest zanieczyszczonych w ten sposób. Według oszacowań badaczy, do 2027 roku - kiedy konstelacja Stalink będzie składać się dpmyślnie z 10 tysięcy satelitów - co najmniej jedna smuga będzie widoczna na praktycznie każdym zdjęciu nieba z okresu zmierzchu lub świtu. "Obserwacje wykonane w trakcie pozostałych części nocy są mniej podatne na wpływ satelitów Starlink, które chowają się wtedy w cieniu Ziemi. Nie możemy jednak wykluczyć, że w przyszłości inne firmy umieszczą swoje satelity na wyższych orbitach – mogłyby być one widoczne przez całą noc" - tłumaczy dr Mróz.

Współautor publikacji, prof. Tom Prince z California Institute of Technology wskazuje, że na projekty naukowe, w ramach których wykorzystuje się przegląd nieba ZTF, obecność satelitów Starlink w istotny sposób na razie nie wpływa. Pojedyncza smuga zajmuje mniej, niż 0,1 proc. obszaru całego zdjęcia, więc można przegapić planetoidę lub inny obiekt znajdujący się za smugą, ale w porównaniu do innych czynników (np. złej pogody) nie jest to poważny problem. Jednak gdy liczba satelitów znacznie wzrośnie, wtedy analiza danych ulegnie znacznemu skomplikowaniu, a niektóre obiekty mogą zostać bezpowrotnie utracone (w kontekście możliwości ich odkrycia lub wykrycia).

Czytaj też

W raporcie przeanalizowano także wpływ specjalnych osłon, które firma SpaceX zaczęła montować na swoich satelitach od 2020 roku. Działanie to podjęto, kiedy Międzynarodowa Unia Astronomiczną oraz inne organizacje i instytucje astronomiczne uświadomiły firmie problem, który tworzą jej urządzenia. Dzięki osłonom satelity są prawie pięciokrotnie słabiej widoczne (mają jasność widomą na poziomie ok. 6,8 magnitudo - czyli mniej niż najsłabsze gwiazdy widoczne gołym okiem). To jednak nadal zbyt skromne zmniejszenie jasności niż wymagania postawione podczas konferencji Satellite Constellations 1 (SATCON1), na której w 2020 roku przedstawiciele naukowców oraz firm sektora kosmicznego debatowali nad wpływem superkonstelacji satelitów na badania astronomiczne i środowisko. Zaproponowano wtedy, aby wszystkie satelity dawały blask słabszy niż 7 magnitudo.

Ogólnie przedstawiciele różnych środowisk astronomicznych wskazują, że prawo kosmiczne na poziomie ogólnoświatowym nie nadąża za rozwojem technologii satelitarnych i ich coraz większej powszechności – aktualnie jedyną możliwością ochrony nocnego nieba jest dobra wola ze strony firm sektora kosmicznego i próba wypracowania konsensusu pomiędzy naukowcami a biznesem w znalezieniu rozwiązań, które pozwolą w jak najmniejszym stopniu zaburzyć prowadzenie badań Wszechświata z powierzchni Ziemi.

Wskazuje się także, że teleskop ZTF jest stosunkowo niewielki (ma średnicę zwierciadła rzędu 1 metra), natomiast obserwacje prowadzone przy pomocy większych teleskopów, w tym gigantycznych teleskopów przyszłości (aktualnie budowanych w kilku miejscach na świecie – są to inwestycje rzędu miliarda EUR) mogą być znacznie bardziej dotknięte wpływem od konstelacji satelitów. Przykładowo duże problemy może mieć Obserwatorium im. Very Rubin (dawniejsza nazwa projektu: LSST) z 8-metrowym teleskopem budowanym obecnie w Chile – projekt jest poświęcony regularnemu i całościowemu przeglądowi nieba.

Wyniki badań zespołu przedstawiono w artykule, który ukazał się w czasopiśmie naukowym „Astrophysical Journal Letters”.

Czytaj też

Źródło: OA UW/PAP

Komentarze