Новое исследование влияния спутников Starlink на астрономию дает сообществу повод как для облегчения, так и для беспокойства. Starlink SpaceX — это сеть спутников, предназначенная для обеспечения широкополосного доступа в Интернет в отдаленных районах. В настоящее время на орбите компании находится 1848 работающих спутников, большинство из которых находятся на высоте около 500 километров над землей, но она подала заявку на запуск еще 40 000. И это только Starlink — другие компании, такие как Amazon Kuiper, британская OneWeb и китайская Guowang, подают заявки на отправку десятков тысяч спутников на все более переполненную низкую околоземную орбиту.
Эта растущая толпа потенциально может серьезно повлиять на астрономию, не говоря уже о космосе. Теперь астрономы, работающие с переходной установкой Цвики, телескопом и камерой, установленными для сканирования всего неба Северного полушария каждые два дня, изучили снимки, сделанные в период с ноября 2019 по сентябрь 2021 года, в поисках характерной полосы спутника Starlink, пересекающего поле зрения. Они опубликовали свои результаты в письмах в Астрофизический журнал.
Во-первых, плохие (хотя и неудивительные) новости: количество спутниковых следов, обнаруженных на астрономических снимках, особенно в сумерки, растет. “В 2019 году было затронуто 0,5% изображений сумерек, а сейчас затронуто почти 20%», — говорит руководитель исследования Пшемек Мроз (Варшавский университет, Польша). В конечном счете, по мере роста созвездия Starlink, почти все изображения сумерек будут содержать след Starlink, прогнозирует команда.
Съемка изображений в сумерках особенно важна для исследований потенциально опасных объектов, орбиты которых пересекаются с орбитами Земли — специализация переходной установки Цвикки. Астероиды и кометы, находящиеся вблизи или приближающиеся к Земле, также будут находиться рядом с Солнцем на небе, поэтому изображение в сумерках необходимо, если мы хотим их найти и отследить.
Кроме того, в то время как спутники Starlink находятся на низких орбитах и, следовательно, влияют только на сумеречные изображения, другие группировки спутников могут (и будут) подниматься на более высокие высоты. OneWeb, которая уже управляет 394 спутниками (из 6372 запланированных) на расстоянии 1200 км, повлияет на снимки, сделанные позже ночью, во время того, что должно быть настоящей темнотой.
“Ценность тщательного анализа данных наблюдений заключается в том, что он обеспечивает достоверность прогнозов моделирования, на которых основаны политические соображения”, — говорит Ричард Грин (Университет Аризоны), который помог организовать диалог астрономического сообщества со спутниковой индустрией. “Они уделили особое внимание видам наблюдений, которые наиболее важны для поиска потенциально опасных астероидов, что является обязанностью Конгресса для НАСА и особой заботой Комитета Организации Объединенных Наций по использованию космического пространства в мирных целях (КОПУОС)”.
Наука не затронута, пока
Есть и хорошие новости: несмотря на большое и растущее количество спутниковых полос, это не влияет на науку ZTF.
Это потому, что — в отличие от некоторых других обсерваторий — одиночные спутниковые следы достаточно слабы, чтобы они насыщали детектор ZTF. Это означает, что автоматический конвейер, который уже удаляет следы самолетов и тому подобное, может легко замаскировать спутник, пересекающий изображение. Таким образом, хотя теряется несколько пикселей (около 0,04% площади детектора), изображение в целом по-прежнему полезно.
“По нашим оценкам, как только SpaceX развернет всю группировку из 42 000 спутников, каждое изображение ZTF, сделанное в сумерках, будет загрязнено примерно четырьмя полосами спутников, — говорит Mróz. — Это означает, что будет потеряно около 0,2% всех пикселей (и поэтому вероятность того, что ZTF может пропустить переходный процесс в сумерках, составляет 0,2%)”. Даже тогда, поскольку ZTF переснимает все небо каждые два дня, они все равно, скорее всего, подберут все, что пропустили.
Ключевым аспектом этого является то, что сама SpaceX работает над уменьшением яркости своих спутников. Их новая модель “VisorSat”, которая использует экран для блокирования отраженного солнечного света, в среднем в 4,6 раза слабее, чем оригинальная модель. Но это все еще не совсем на уровне 7-й величины, который конгресс астрономов и профессионалов отрасли, известный как SATCON, рекомендовал для спутников на высоте 500 км.
Сообщество выбрало этот предел, потому что именно такая яркость будет насыщать сверхчувствительные детекторы широкого поля, такие как тот, который будет установлен в обсерватории Веры Рубин. На данный момент большинство спутников Starlink нарушат предел 7-й величины, перегрузят детектор и создадут “призрачные следы». Нет простого способа замаскировать спутниковые следы, как это сделал ZTF, если сами следы отражаются на изображении.
“На сегодняшний день все усилия отрасли не достигли цели, которая снижает влияние на астрономические данные до необходимого уровня”, — говорит Грин. “Как кодифицировать нынешние благие намерения или продолжать обеспечивать положительный стимул для сотрудничества отрасли в решении технических задач, остается сложной задачей».
Воздействие на небо, космос и Землю
В то время как новое исследование было сосредоточено на влиянии спутников на профессиональную астрономию, проблемы остаются и в других областях. Не в последнюю очередь это простое наблюдение за звездами; на текущем курсе одна команда астрономов предсказала, что один из каждых 15 огней, которые будущие наблюдатели увидят в небе, будет спутником.
Существует также управление космическим движением: растущее число спутников на низкой околоземной орбите, особенно ниже 600 км, приводит к увеличению числа близких промахов между спутниками и даже космическими станциями. Согласно твитам Хью Льюиса (Университет Саутгемптона, Великобритания), увеличение, по-видимому, линейно со временем (игнорирование переходов по звездным ссылкам рядом с другими звездными ссылками). Китай даже подал официальную жалобу в КОПУОС Организации Объединенных Наций, отметив два близких промаха между спутниками Starlink и его космической станцией Тяньхэ (на борту которой в то время находился экипаж).
Еще одна проблема связана с воздействием спутников на саму Землю. Спутники, которые возвращаются в нашу атмосферу, сгорают, уничтожая себя как космический мусор. Но в процессе они осаждают металлы в верхних слоях атмосферы. “Масса не просто исчезает”, — сказал Аарон Болей (Университет Британской Колумбии, Канада) на конференции ООН по темному и тихому небу в октябре; его исследования публикуются в научных отчетах.
Метеориты тоже сгорают в атмосфере, но Болей отмечает, что при достаточной космической активности люди могут стать доминирующим источником металлов в верхних слоях, что может иметь непредвиденные последствия.
“Это не значит, что мы не можем получить доступ к изучению космоса и использовать его, — сказал он, — но мы должны понимать последствия”.
