Jaki wpływ na obserwacje astronomiczne mają i będą miały Starlinki? Zbadali to naukowcy

Amerykańska firma SpaceX umieszcza na orbicie okołoziemskiej coraz więcej satelitów komunikacyjnych Starlink. Obecnie sieć ta składa się z 1800 satelitów, krążących na wysokości 550 kilometrów nad Ziemią, ale docelowa liczba satelitów ma wynieść nawet 42 tysiące. Celem projektu jest objęcie dostępem do internetu dowolnego miejsca na planecie. 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 kontrowersje zwłaszcza 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 (zastanawiają się one na przykład nad tym, na ile takie konstelacje zmienią widok nocnego nieba w przyszłości).

Na zdjęciach nocnego nieba wykonywanych przez teleskopy 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 doktor 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 pochodzących 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 2019 roku satelity Starlink obserwowano jedynie na 0,5 procent 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 profesor 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 Astronomiczna 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.

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.

Wyniki badań zespołu przedstawiono w artykule, który ukazał się w czasopiśmie naukowym "Astrophysical Journal Letters". Wskazano w nim również, że teleskop ZTF jest stosunkowo niewielki (ma średnicę zwierciadła rzędu jednego 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.