Satelliet-mega-constellaties dreigen de astronomie voor altijd te verpesten

Starlink strepen zichtbaar bederven dit beeld van de nachtelijke hemel genomen door de DeCam DELVE Survey. CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/DeCam DELVE Survey

De astronomiegemeenschap staat op scherp. Het groeiende aantal satellieten dat door een lage baan om de aarde stroomt, maakt het bijna onmogelijk om een ​​duidelijk zicht op de lucht te krijgen.

De echte bedreiging die deze megaconstellaties vormen voor de astronomiegemeenschap begint nog maar net te worden begrepen. EEN verslag doen van vorige week vrijgegeven door de American Astronomical Society, concludeerden dat ze de astronomische waarneming voor optisch en nabij-infraroodonderzoek fundamenteel zullen veranderen. Nachtelijke beelden zonder de passage van een door de zon verlichte satelliet zullen niet langer de norm zijn, schrijven de auteurs.

De eerste Starlink-satellieten waren al duidelijk zichtbaar kort na lancering vorig jaar, en sommige observatoria vonden hun afbeeldingen van de nachtelijke hemel geruïneerd . Op donderdag zal SpaceX zijn nieuwste batch Starlink-satellieten lanceren, met een set van 60 om zich bij de vloot van 653 te voegen die sinds mei 2019 is gelanceerd. Over een aantal jaar zal het hele netwerk naar verwachting uitgroeien tot 12.000 satellieten, met een mogelijke uitbreiding tot 42.000. Het in Londen gevestigde OneWeb, dat door een jaar faillissement en nieuwe eigenaar , heb zojuist FCC-goedkeuring gevonden voor 1.280 satellieten om breedbanddiensten te leveren aan Amerikaanse consumenten, en het bedrijf stelt een constellatie voor die: zou uiteindelijk kunnen uitbreiden tot 48.000 satellieten . Amazon heeft eindelijk goedkeuring gekregen voor zijn Project Kuiper voorstel om 3.236 satellieten te lanceren voor zijn eigen satelliet-internetservice, en dit is waarschijnlijk nog maar het begin. Astronomie zoals we die kennen zal nooit meer hetzelfde zijn.

Een timelapse-video van de passage van een Starlink-satellietcluster boven Maunakea, Hawaii op 12-13 november 2019.

INTERNATIONALE GEMINI OBSERVATORIUM/NOIRLAB/NSF/AURA

De zichtbaarheid van de SpaceX Starlink-satellieten gaf iedereen een schok, zegt Megan Donahue, astronoom aan de Michigan State University en voormalig president van de AAS. Terwijl veel mensen gecharmeerd waren van het zien van een trein van felle lichten die door de lucht bewogen op een heldere nacht, wisten astronomen dat die lichten zouden eindigen als lange witte strepen op de beelden die door hun telescopen werden verzameld, waardoor de werkelijke sterren en hemellichamen die ze waren uitwist. proberen te observeren. Het is griezelig voor astronomen om je voor te stellen dat de lucht ermee kruipt, zegt ze.

Een photobombing-satelliet is niets nieuws - het zal zeker gebeuren met meer dan 2.600 actieve satellieten zoevend rond de aarde. Maar volgens Jeff Hall, de directeur van het Lowell Observatory en een co-auteur en redacteur van het AAS-rapport, is de overgrote meerderheid van hen zwak, vooral die op zeer grote hoogte. Als ze in de afbeelding verschijnen, zijn het hele kleine puntjes. Ze vormen nauwelijks een probleem.

Omdat deze nieuwe sterrenbeelden in lagere banen worden ingezet, zijn ze veel helderder, waardoor er lange heldere strepen op het beeld achterblijven en soms andere delen van de gegevens worden vervormd. En omdat het er zoveel zijn, is het een verloren spel om ze uit je gezichtsveld te houden. Vroeger kon misschien een van de 100 afbeeldingen niet worden gebruikt vanwege een storende satelliet. Astronomen worden nu geconfronteerd met de mogelijkheid dat ze tot tweederde van hun gegevens kunnen verliezen aan deze satellietsporen.

De nieuwe LEO-satellieten beïnvloeden niet elk astronomieprogramma op dezelfde manier. Het werk van Hall maakt bijvoorbeeld observaties van optische spectrografen (de golflengten van licht dat door een bron wordt uitgezonden) om zeer specifieke variaties in individuele sterren te meten. Deze beelden worden alleen beïnvloed als de satelliet vlak voor de telescoop vliegt.

Maar voor telescopen van de volgende generatie die extreem gevoelig zijn of grootveldobservaties doen die enorme delen van de lucht inspecteren, zullen Starlink en andere sterrenbeelden een verlammend probleem zijn. Observatoria die op zoek zijn naar objecten in de buurt, zoals de panoramische onderzoekstelescoop en het Rapid Response System (Pan-STARRS) van de University of Hawaii, zijn al het vinden van hun afbeeldingen vernield door Starlink-satellietbewegingen . Als er een asteroïde op ramkoers voor de aarde ligt, kunnen de gegevens nu te beschadigd zijn om het vroeg genoeg te vinden en een goede reactie te plannen.

Het meest prominente voorbeeld is waarschijnlijk het Vera C. Rubin-observatorium in Chili (voorheen de Large Synoptic Survey Telescope genoemd), een faciliteit van een miljard dollar die is ontworpen om astronomen te helpen extreem zwakke optische en nabij-infraroodsignalen te detecteren. Het zal worden gebruikt om kleine objecten die ver weg zijn in kaart te brengen en om te zoeken naar donkere materie en donkere energie. Simulaties suggereren dat maar liefst 30% van de afbeeldingen van Vera Rubin zal worden geplaagd door ten minste één Starlink-satellietspoor wanneer de volledige constellatie wordt ingezet. Honderden wetenschappelijke onderzoeken die op deze gegevens vertrouwen, kunnen tot stilstand komen, waardoor sommige ontdekkingen generaties lang worden uitgesteld.

Volgens Donahue zou een ideaal doel zijn om de helderheid van deze satellieten met een factor 100 te verminderen. Daartoe schetst het AAS-rapport verschillende mogelijke oplossingen die praktisch zouden moeten zijn voor zowel astronomen als satellietoperators. Nieuwe software kan astronomen bijvoorbeeld waarschuwen voor: wanneer en waar satellieten naar verwachting zullen passeren . Dat zou hen kunnen helpen om rond die tijd te werken of zelfs het licht van de satellieten te maskeren tijdens blootstelling, en het zou ook kunnen worden gebruikt bij beeldverwerking om satellietsporen van de gegevens zelf af te trekken.

Voor satellietoperators die op zoek zijn naar oplossingen, zijn er ook zakelijke doelen te overwegen. De snelste en meest effectieve oplossing zou immers zijn om te stoppen met het lanceren van sterrenbeelden - en dat is gewoon een non-starter.

Een optie is om de satellieten minder reflecterend te maken. SpaceX testte een prototype DonkerZat verf op een Starlink-satelliet in januari, maar het lukte niet om de helderheid aanzienlijk te verminderen . Het bedrijf installeert nu een inzetbaar zonnescherm genaamd VisorSat op al zijn toekomstige satellieten, maar er is enige discussie onder wetenschappers over of dit echt een effectieve oplossing is .

Volgens Hall is een van de beste benaderingen om de oriëntatie van de satelliet in de ruimte aan te passen, zodat het reflecterende oppervlak van de grond af is gericht, waardoor de heldere glans die wordt waargenomen door oppervlaktetelescopen wordt geminimaliseerd. Ik heb het zelf gezien met enkele van de SpaceX-satellieten waar ze hun houding hebben aangepast, zegt hij. Je kunt ze nog steeds voorbij zien komen, maar nauwelijks - ze zijn erg zwak.

Een van de grootste conflicten waarmee satellietoperators te maken zullen krijgen, is rond de hoogte van hun sterrenbeelden. OneWeb-oprichter Greg Wyler heeft betoogd dat de constellatie van zijn bedrijf minder snel zou leiden tot satellietbotsingen dankzij zijn hogere baan van 1.200 kilometer. Terwijl zoiets als Starlink de planeet probeert te bedekken met veel meer satellieten die op kortere afstand in een baan rond de aarde draaien, hebben satellieten in hogere banen een grotere communicatievoetafdruk, wat betekent dat ze elk een groter deel van de aarde kunnen bestrijken. Dat zou het totale aantal satellieten in de lucht kunnen verminderen.

Helaas, zoals de AAS-paper benadrukt, hoe hoger de baan, hoe langer de satelliet in het gezichtsveld blijft. Het is misschien iets minder helder, maar in alle opzichten is het net zo storend voor astronomische waarnemingen - mogelijk de hele nacht. Het rapport beveelt bedrijven aan om geen sterrenbeelden boven een hoogte van 600 kilometer te plaatsen.

Gelukkig zijn al deze bedrijven bereidwillige partners om uit te zoeken hoe het probleem kan worden opgelost. Het AAS-rapport bevatte uitgebreide input van zowel SpaceX als OneWeb. Ze vinden wat ze doen echt cool - en ze vinden wat we doen echt cool, zegt Hall. Dus we proberen hier naast elkaar te bestaan.

Astronomen moeten kunnen vertrouwen op deze goodwill van de satellietoperators. Er is geen technisch of regelgevend obstakel voor het lanceren van een constellatie van ultraheldere satellieten die veel of de meeste astronomieprogramma's onmogelijk zouden maken.

Hall en zijn collega's zijn van plan om deze lacune in de regelgeving aan te pakken en met aanbevelingen te komen tijdens een nieuwe ronde workshops die volgend voorjaar van start gaat. En ze verwachten dat SpaceX en anderen ook op dat vlak samenwerken. Satellietoperators over de hele wereld hebben een prikkel om de pure chaos te vermijden die zou kunnen ontstaan ​​als ze allemaal carte blanche hadden om wat ze maar wilden de ruimte in te lanceren.

Dit zijn beleidsaanbevelingen die naar de Verenigde Naties moeten, zegt Hall. Dit is een internationaal probleem. En het zal moeten worden opgelost in het kader van een internationale instantie. Wanneer de VN en haar lidstaten dergelijke regels daadwerkelijk zullen aannemen en handhaven, is echter een heel andere vraag.

Correctie 8-9-20: een verkeerd citaat van Hall is gecorrigeerd.

zich verstoppen