Le mega-costellazioni satellitari rischiano di rovinare per sempre l'astronomia

Starlink striature visibili segnano questa immagine del cielo notturno presa dal DeCam DELVE Survey. Sondaggio CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/DeCam DELVE

La comunità dell'astronomia è al limite. Il numero crescente di satelliti in streaming attraverso l'orbita terrestre bassa sta rendendo quasi impossibile avere una visione chiara del cielo.

La vera minaccia che queste mega-costellazioni rappresentano per la comunità dell'astronomia sta appena iniziando a essere compresa. UN rapporto pubblicato la scorsa settimana dall'American Astronomical Society ha concluso che cambieranno radicalmente l'osservazione astronomica per le indagini ottiche e nel vicino infrarosso andando avanti. Le immagini notturne senza il passaggio di un satellite illuminato dal sole non saranno più la norma, scrivono gli autori.

I primi satelliti Starlink erano già ben visibile poco dopo il lancio l'anno scorso e alcuni osservatori hanno trovato le loro immagini del cielo notturno rovinato . Giovedì, SpaceX lancerà il suo ultimo lotto di satelliti Starlink, con un set di 60 satelliti che si uniranno alla flotta di 653 che è stata lanciata da maggio 2019. In diversi anni l'intera rete dovrebbe aumentare fino a 12.000 satelliti, con una possibile espansione a 42.000. OneWeb con sede a Londra, spingendo attraverso a anno di fallimento e nuova proprietà , ho appena trovato l'approvazione FCC per 1.280 satelliti per fornire servizi a banda larga ai consumatori statunitensi e l'azienda ne propone una costellazione potrebbe alla fine espandersi a 48.000 satelliti . Amazon ha finalmente ricevuto l'approvazione per il suo Proposta del progetto Kuiper lanciare 3.236 satelliti per il proprio servizio Internet satellitare, e questo è probabilmente solo l'inizio. L'astronomia come sappiamo non sarà mai più la stessa.

Un video timelapse del passaggio di un cluster satellitare Starlink su Maunakea, Hawaii, dal 12 al 13 novembre 2019.

OSSERVATORIO INTERNAZIONALE DEI GEMELLI/NOIRLAB/NSF/AURA

La visibilità dei satelliti SpaceX Starlink ha davvero sconvolto tutti, afferma Megan Donahue, astronoma della Michigan State University ed ex presidente dell'AAS. Mentre molte persone erano innamorate di vedere un treno di luci luminose muoversi nel cielo in una notte limpida, gli astronomi sapevano che quelle luci sarebbero finite come lunghe strisce bianche sulle immagini raccolte dai loro telescopi, cancellando le stelle reali e gli oggetti celesti che erano cercando di osservare. Immaginare il cielo brulicante di questi è inquietante per gli astronomi, dice.

Un satellite per il photobombing non è una novità, è inevitabile che accada oltre 2.600 satelliti attivi sfrecciando intorno alla Terra. Ma secondo Jeff Hall, direttore dell'Osservatorio Lowell e coautore e redattore del rapporto AAS, la stragrande maggioranza di loro è debole, specialmente quelli ad altitudini molto elevate. Se compaiono nell'immagine, sono punti molto piccoli. Rappresentano a malapena un problema.

Poiché queste nuove costellazioni vengono distribuite in orbite inferiori, sono molto più luminose, lasciando dietro di sé lunghe strisce luminose sull'immagine e talvolta distorcendo altre parti dei dati. E poiché ce ne sono così tanti, cercare di tenerli fuori dal proprio campo visivo è un gioco perdente a colpi di talpa. Ai vecchi tempi, forse una delle 100 immagini non poteva essere utilizzata a causa di un satellite interferente. Gli astronomi devono ora affrontare la possibilità di perdere fino a due terzi dei loro dati a causa di queste tracce satellitari.

I nuovi satelliti LEO non influenzano tutti i programmi di astronomia allo stesso modo. Il lavoro di Hall, ad esempio, effettua osservazioni di spettrografi ottici (le lunghezze d'onda della luce emessa da una sorgente) al fine di misurare variazioni molto specifiche nelle singole stelle. Queste immagini saranno interessate solo se il satellite vola proprio davanti al telescopio.

Ma per i telescopi di nuova generazione che sono estremamente sensibili o effettuano osservazioni ad ampio campo che rilevano vaste aree del cielo, Starlink e altre costellazioni saranno un problema paralizzante. Gli osservatori che cercano oggetti vicini, come il Panoramic Survey Telescope e il Rapid Response System (Pan-STARRS) dell'Università delle Hawaii, sono già trovando le loro immagini distrutte dai movimenti del satellite Starlink . Se c'è un asteroide in rotta di collisione per la Terra, i dati ora potrebbero essere troppo danneggiati per trovarlo abbastanza presto e pianificare una risposta adeguata.

L'esempio più importante è probabilmente l'Osservatorio Vera C. Rubin in Cile (precedentemente denominato Large Synoptic Survey Telescope), una struttura da un miliardo di dollari progettata per aiutare gli astronomi a rilevare segnali ottici e nel vicino infrarosso estremamente deboli. Verrà utilizzato per mappare piccoli oggetti lontani e sondare la materia oscura e l'energia oscura. Le simulazioni suggeriscono che fino al 30% delle immagini di Vera Rubin sarà afflitto da almeno una scia satellitare Starlink quando l'intera costellazione è dispiegata. Centinaia di indagini scientifiche basate su questi dati potrebbero interrompersi, ritardando alcune scoperte di diverse generazioni.

Secondo Donahue, un obiettivo ideale sarebbe ridurre la luminosità di questi satelliti di un fattore 100. A tal fine, il rapporto AAS delinea diverse soluzioni potenziali che dovrebbero essere pratiche sia per gli astronomi che per gli operatori satellitari. Ad esempio, il nuovo software potrebbe mettere in guardia gli astronomi quando e dove dovrebbero passare i satelliti sopra la testa . Ciò potrebbe aiutarli a aggirare quei tempi o persino a mascherare la luce dei satelliti durante l'esposizione e potrebbe anche essere utilizzato nell'elaborazione delle immagini per sottrarre le tracce dei satelliti dai dati stessi.

Per gli operatori satellitari che cercano soluzioni, ci sono anche obiettivi di business da considerare. Dopotutto, la soluzione più veloce ed efficace sarebbe interrompere il lancio di costellazioni, e questo è semplicemente un non inizio.

Un'opzione è rendere i satelliti meno riflettenti. SpaceX ha testato un prototipo Dark Sat dipingere su un satellite Starlink a gennaio, ma non è riuscito a ridurre significativamente la luminosità . L'azienda sta ora installando uno schermo solare dispiegabile chiamato VisorSat su tutti i suoi satelliti in futuro, ma c'è qualche dibattito tra gli scienziati sul se questa è davvero una soluzione efficace .

Secondo Hall, uno degli approcci migliori è regolare l'orientamento del satellite nello spazio in modo che la superficie riflettente sia rivolta lontano dal suolo, riducendo al minimo la brillantezza osservata dai telescopi di superficie. L'ho osservato personalmente io stesso con alcuni dei satelliti SpaceX in cui hanno apportato modifiche all'assetto, dice. Puoi ancora vederli passare, ma a malapena: sono molto deboli.

Uno dei maggiori conflitti che gli operatori di satelliti dovranno affrontare sarà intorno alle altitudini delle loro costellazioni. Il fondatore di OneWeb Greg Wyler ha sostenuto che la costellazione della sua compagnia aveva meno probabilità di risultare collisioni satellitari grazie alla sua orbita più alta di 1.200 chilometri. Mentre qualcosa come Starlink cerca di ricoprire il pianeta con molti più satelliti in orbita a una distanza più ravvicinata, i satelliti in orbite più alte hanno un'impronta di comunicazione più ampia, il che significa che ognuno può coprire più della Terra. Ciò potrebbe ridurre il numero totale di satelliti nel cielo.

Sfortunatamente, come evidenzia il documento AAS, più alta è l'orbita, più a lungo il satellite rimane nel campo visivo. Potrebbe essere un po' meno luminoso, ma a tutti gli effetti è altrettanto dirompente per le osservazioni astronomiche, potenzialmente per l'intera notte. Il rapporto raccomanda alle aziende di astenersi dal mettere le costellazioni al di sopra di un'altitudine di 600 chilometri.

Fortunatamente, tuttavia, tutte queste aziende sono partner disponibili nel capire come risolvere il problema. Il rapporto AAS presentava un ampio contributo sia da SpaceX che da OneWeb. Pensano che quello che stanno facendo sia davvero fantastico e pensano che quello che stiamo facendo sia davvero fantastico, dice Hall. Quindi stiamo cercando di coesistere qui.

Gli astronomi devono fare affidamento su questa buona volontà degli operatori satellitari. Non vi è alcun ostacolo tecnico o normativo al lancio di una costellazione di satelliti ultraluminosi che potrebbe rendere impossibili molti o la maggior parte dei programmi di astronomia.

Hall e i suoi colleghi intendono affrontare questa lacuna normativa e formulare raccomandazioni durante un nuovo ciclo di seminari che inizierà la prossima primavera. E si aspettano che SpaceX e altri collaborino anche su questo fronte. Gli operatori satellitari di tutto il mondo hanno un incentivo ad evitare il caos che potrebbe sorgere se tutti avessero carta bianca per lanciare tutto ciò che vogliono nello spazio.

Queste sono raccomandazioni politiche che dovranno andare alle Nazioni Unite, dice Hall. Questo è un problema internazionale. E dovrà essere risolto nell'ambito della competenza di un organismo internazionale. Quando l'ONU ei suoi paesi membri adotteranno e applicheranno effettivamente tali regole, tuttavia, è tutta un'altra questione.

Correzione 9/8/20: una citazione errata di Hall è stata corretta.

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