Zbadano wpływ satelitów Starlink na obserwacje astronomiczne

Obecność satelitów Starlink na orbicie Ziemi już dziś wpływa na jakość obserwacji astronomicznych. Międzynarodowy zespół astronomów zbadał skalę tego wpływu w praktyce, o czym poinformował PAP dr Przemysław Mróz z Obserwatorium Astronomicznego UW, który kierował tymi badaniami.

Amerykańska firma SpaceX umieszcza na orbicie okołoziemskiej coraz więcej satelitów komunikacyjnych Starlink. Obecnie sieć ta składa się z 1800 satelitów, krążących na wysokości 550 km nad Ziemią, ale docelowa liczba satelitów ma wynieść nawet 42 tysiące. Dodatkowo inne firmy też zaczęły tworzenie swoich własnych konstelacji, złożonych z bardzo wielu satelitów krążących na niskich orbitach.

Satelity te mają swoje zalety, ale także wady. Budzą zwłaszcza kontrowersje wśród członków społeczności naukowej (obawy o znaczące utrudnienia w prowadzeniu obserwacji astronomicznych z powierzchni Ziemi) oraz w grupach społeczeństwa troszczących się o ochronę środowiska i przyszłe pokolenia (np. na ile takie konstelacje zmienią widok nocnego nieba dla przyszłych pokoleń w stosunku do tego, jaki znamy dzisiaj).

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 przez przegląd 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 od satelitów 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 od satelitów Starlink.

Jak wskazuje dr Przemysław Mróz w informacji prasowej przesłanej PAP, 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 zaburzonych w ten sposób. Według szacunków badaczy do 2027 roku - kiedy to konstelacja Stalink będzie składać się 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 (możliwość ich odkrycia lub wykrycia).

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 słabsze i mają jasność około 6,8 magnitudo (czyli mniej, niż najsłabsze gwiazdy widoczne gołym okiem). To jednak nadal zbyt małe 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 konstelacji 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 dogadanie się pomiędzy naukowcami, a biznesem w znalezieniu rozwiązań, które pozwolą w jak najmniejszym stopniu zaburzyć prowadzenie badań Wszechświata z powierzchni Ziemi.

W artykule wskazano 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 euro) 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 dedykowany regularnemu skanowaniu całego nieba.

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

Nauka. To Lubię Nowy projekt Elona Muska - Starlink