Możliwość dostępu do Internetu lub korzystania z telefonu komórkowego w dowolnym miejscu na świecie jest coraz bardziej oczywista, ale jasność Internetu i satelitów telekomunikacyjnych, które umożliwiają globalne sieci komunikacyjne, może stwarzać problemy dla astronomii naziemnej. Inżynier lotniczy Urbana-Champaign z Uniwersytetu Illinois, Siegfried Eggl, koordynował międzynarodowe badanie potwierdzające, że niedawno rozmieszczone satelity są tak jasne, jak gwiazdy widziane gołym okiem.
„Z naszych obserwacji dowiedzieliśmy się, że BlueWalker 3 należący do AST Space Mobile – prototypowy satelita konstelacji wyposażony w antenę z układem fazowanym o powierzchni około 700 stóp kwadratowych – osiągnął szczytową jasność 0,4mag, co czyni go jednym z najjaśniejszych obiektów w nocy niebo” – powiedział Eggl. „Chociaż jest to rekord, sam satelita nie jest naszym jedynym zmartwieniem. Nieśledzony adapter pojazdu startowego miał pozorną jasność wizualną 5,5 mag, czyli także jaśniejszą niż zalecana przez Międzynarodową Unię Astronomiczną wielkość 7”.
Dla porównania, jasność gwiazd, które możemy zobaczyć gołym okiem, waha się od minus 1 do 6 magnitudo, przy czym minus 1 jest najjaśniejsze. Syriusz, najjaśniejsza gwiazda, ma jasność minus 1. Planety takie jak Wenus mogą czasami być nieco jaśniejsze – bliżej minus 4, ale najsłabsze gwiazdy, które możemy zobaczyć, mają jasność w przybliżeniu 6 mag.
„Można by pomyśleć, że jeśli istnieją jasne gwiazdy, kilka jasnych satelitów więcej nie zrobi różnicy. Jednak kilka firm planuje wystrzelić konstelacje” – powiedział Eggl. „Na przykład Starlink ma już pozwolenie na wystrzelenie tysięcy satelitów, ale prawdopodobnie ostatecznie otrzyma pełne zezwolenie na dziesiątki tysięcy.
„A to tylko jedna konstelacja satelitów. Europa i Chiny chcą własnych konstelacji, podobnie jak Rosja. Tylko te w Stanach Zjednoczonych, które są negocjowane z FCC, przewidują wystrzelenie 400 000 satelitów w najbliższej przyszłości. Jest tylko 1000 gwiazd, które można zobaczyć gołym okiem. Dodanie 400 000 jasnych, poruszających się satelitów mogłoby całkowicie zmienić nocne niebo.
Eggl jest członkiem Centrum Międzynarodowej Unii Astronomicznej ds. Ochrony Ciemnego i Cichego Nieba przed zakłóceniami konstelacji satelitów, IAU.
„BlueWalker 3 jest tak jasny, że większość dużych teleskopów, takich jak Obserwatorium Rubina, uważa, że może zatrzeć dużą część ekspozycji” – powiedział Eggl. „Muszą już unikać obserwacji Marsa i Wenus z tego samego powodu, ale wiemy, gdzie znajdują się planety, więc możemy ich unikać. Nie możemy dokładnie przewidzieć, gdzie będą wszystkie satelity z wieloletnim wyprzedzeniem. Akceptacja po prostu powtarzającej się utraty danych w wielu przypadkach obserwatoria warte miliardy dolarów również nie wchodzą w grę.”
Powiedział, że chociaż satelity niekoniecznie uszkodzą matryce CCD teleskopu lub urządzenia ze sprzężeniem ładunkowym, nadal będą powodować utratę danych w wyniku smug. Niezwykle jasne satelity mogą zrujnować całe pole widzenia, tak jak próba patrzenia w gwiazdy, gdy ktoś okresowo świeci ci latarką w oczy.
Eggl powiedział, że badanych jest kilka rozwiązań tego problemu we współpracy z Laboratorium Zaawansowanych Systemów Kosmicznych w Illinois i operatorami satelitów, takimi jak SpaceX.
„Starlink rozważa przyciemnienie powierzchni swoich satelitów, co pochłania więcej i odbija mniej widzialne światło słoneczne. Jednak absorpcja generuje ciepło. Satelity muszą wówczas emitować światło podczerwone, co oznacza, że obserwacje w zakresie fal optycznych nie stanowią tak dużego problemu , ale obserwacje w podczerwieni mogą. A ciepło to jeden z największych problemów inżynieryjnych, jakie mamy w kosmosie. Dlatego malowanie wszystkiego na czarno ma swoje konsekwencje” – powiedział.
Innym pomysłem SpaceX jest zwiększenie współczynnika odbicia paneli słonecznych satelitów za pomocą zwierciadeł dielektrycznych. Lustra pozwalają satelitom zmieniać kierunek odbicia, tak aby nie było ono skierowane bezpośrednio na Ziemię.
„Jeśli SpaceX zdoła ustawić panele słoneczne w innym kierunku, aby uniknąć odblasków, lub zastosuje te sztuczki z lusterkami, mogą rozwiązać wiele problemów, jakie mamy z rozbłyskami optycznymi satelitów Starlink” – powiedział Eggl. „W przypadku innych dostawców nie jest to takie proste. AST ma gigantyczne satelity z elektronicznymi układami fazowanymi o powierzchni setek stóp kwadratowych, które muszą komunikować się z telefonami komórkowymi naziemnymi. Gdyby zmniejszyli satelity, więcej ich sygnałów radiowych wyciekłoby przez tak zwane „płaty boczne”, które mogą potencjalnie oddziaływać na stanowiska radioastronomiczne.
Eggl powiedział, że AST woli także trzymać satelitę skierowaną w stronę powierzchni Ziemi, aby osiągnąć maksymalną wydajność. Rozwiązania Starlink mogą nie być łatwo przełożone na satelity AST i potrzebne są nowe strategie łagodzące.
„O ile to możliwe, staramy się współpracować z przemysłem kosmicznym” – powiedział. „Chcemy rozwiązać ten problem wspólnie, więc jest to wspólne przedsięwzięcie, do którego każdy może się dołączyć, ponieważ jest to najszybsza droga do załatwienia spraw”.
Doktorat student Nandakumar przeanalizował dane z tego pierwszego międzynarodowego badania, które zostało opublikowane przez centrum. Nandakumar współpracuje z Jeremym Tregloanem-Reedem na Universidad de Atacama w Chile.