Tikai dažu gadu laikā satelītu mega zvaigznāju No globālo telekomunikāciju lielā solījuma tie ir kļuvuši par nopietnu astronomijas problēmu. Tas, kas kādreiz galvenokārt bija tehniskas debates, ir pārvērties par skaidru zinātnieku aprindu brīdinājumu: ja savlaicīgi netiks veikti pasākumi, satelīti zinātniskajos attēlos varētu būt redzamāki par pašām zvaigznēm.
Žurnālā publicēts jauns darbs daba Tas ir skaidri definējis problēmu, kuru daudzi astronomi iepriekš bija pamazām nosodījuši. Pētījumā secināts, ka zemas Zemes orbītaspiesātināts ar sakaru un novērošanas satelītiem, var nopietni apdraudēt kosmosa teleskopu lietderību, tostarp dažus svarīgus projektus, kuros piedalās Eiropa un kurus daļēji koordinē Spānija.
Debesis pilnas ar satelītiem: no 2.000 līdz simtiem tūkstošu
Starptautiskā Astronomijas savienība jau pirms dažiem gadiem brīdināja, ka pienāks laiks, kad Satelītu pēdas būtu bagātīgākas nekā zvaigznes daudzos novērojumos. Tas, kas toreiz izklausījās pēc ilgtermiņa brīdinājuma, sāk piepildīties daudz ātrāk nekā gaidīts, pateicoties orbītā esošo kosmosa kuģu flotes pieauguma ātrumam.
2019. gadā tika lēsts, ka bija aptuveni 2.000 satelīti darbojas visā Zemē. Šodien skaitļi svārstās no 12 000 līdz 15 000 vienībām, un šo pieaugumu veicināja palaišanas izmaksu samazināšana un ļoti vaļīgā starptautiskā regulējuma dēļ, kas ir veicinājis tādu privātu projektu kā Starlink (SpaceX), OneWeb vai citu nacionālu un komerciālu sistēmu paplašināšanos.
Jaunākās prognozes, maigi izsakoties, ir satraucošas. Saskaņā ar pētījumā izmantotajām plānoto izlaidumu datubāzēm un aprēķiniem, līdz gadsimta vidum varētu būt līdz pat 560.000 satelīti zemā Zemes orbītā, aptuveni 160 līdz 2.000 kilometru augstumā. Eiropas Kosmosa aģentūra (ESA) apsver arī scenārijus ar vairāk nekā 100 000 kosmosa kuģu līdz 2030. gadam.
Šī eksponenciālā izaugsme pārvērš zemo Zemes orbītu par sava veida ar mākslīgiem objektiem piesātināta šosejakur palielinās ne tikai sadursmju un kosmosa atkritumu risks, bet arī gaismas ietekme uz teleskopiem, kuriem ir nepieciešamas pēc iespējas tīrākas debesis, lai veiktu progresīvus zinātniskus pētījumus.
Jaunais pētījums: uzmanības centrā Habla teleskops, SPHEREx, ARRAKIHS un Sjuntiana teleskopi
Darbu vadīja pētnieks Alehandro Borlafs no NASAŠajā pētījumā pirmo reizi sistemātiski tiek analizēta šo megakonstelāciju ietekme uz četriem konkrētiem kosmosa teleskopiem. Divi jau darbojas kosmosā — pieredzējušais Habla un nākotnes SPHEREx, abi no ASV aģentūras, un divi citi atbilst misijām no Ķīnas (Xuntian) un ESA: projekts ARRAKIHS, zinātniski koordinēts no Spānijas.
Lai kvantificētu problēmu, komanda ir izmantojusi detalizētas simulācijas Šie modeļi atkārto zemās Zemes orbītas satelītu populācijas evolūciju no aptuveni 2019. gada līdz scenārijiem, kas prognozēti nākamajām desmitgadēm. Izmantojot publiski pieejamus zvaigznāju profilus un rīkus, piemēram, Skyfield astronomisko aprēķinu moduļus, tie ir modelējuši, kā katra teleskopa iegūtie attēli izskatītos, palielinoties satelītu skaitam.
Šī nav atsevišķa pirmā pieeja. satelītu piesārņojums jo zemes astronomija Tas ir labi dokumentēts, un tas pats attiecas uz pēdām, kas jau parādās daudzos attēlos no pašreizējiem kosmosa teleskopiem. Atšķirība ir tāda, ka līdz šim nebija... globāla un kvantitatīva vīzija problēmas, kas attiecas uz kosmosa observatorijām, kurām ir vienā augstumā ar megazvaigznājiem.
Pēc vairāku aptaujāto ekspertu domām, rezultāti nebūt nav iepriecinoši. Pētījumā secināts, ka, ja nozares paziņotie izvietošanas plāni tiks izpildīti, etalonteleskopi Viņi redzēs lielu daļu savu novērojumu piesārņotus., ar zinātniskām sekām, kuras ir grūti pieņemt.
Līdz pat 96% attēlu ir ietekmēti, un zinātnisko datu zudums
Pētījumā sniegtie skaitļi ir pārliecinoši. Attiecībā uz Habla kosmiskais teleskopsTiek lēsts, ka nākotnē aptuveni 39 % no tās attēliem saturēs vismaz vienu satelīta trasi, vidēji nedaudz vairāk kā divām ierīcēm vienā ekspozīcijā (2,14). Tas nozīmē, ka ievērojama daļa datu būs daļēji vai pilnībā neizmantojami noteiktiem pētījumiem.
Situācija ir vēl nopietnāka attiecībā uz pārējiem trim analizētajiem teleskopiem. SPHEREx, ARRAKIHS un XuntianModelis norāda, ka līdz pat 96% no tā attēliem varētu būt redzamas satelītu pēdas. Runājot par vidējo ierīču skaitu uz attēlu, simulācijas liecina, ka SPHEREx gadījumā ir aptuveni 5,6 redzamas pēdas, kas ir gandrīz 70 satelīti katrā attēlā ARRAKIHS un aptuveni 90 Xuntian gadījumā, skaitļi, kas ilustrē orbitālās vides piesātinājuma līmeni, kurā tie darbosies.
Autori uzsver, ka kosmosa teleskopi ir atkarīgi no ilga ekspozīcija un ārkārtējs kontrasts Lai noteiktu ļoti vājus objektus, piemēram, tālas galaktikas, tumšo matēriju vai smalkas struktūras eksoplanētu tuvumā. Kad spilgta svītra šķērso redzeslauku, tā var pilnībā sabojāt attēla zinātnisko vērtību, īpaši novērošanas programmās, kurās nepieciešams apvienot daudzus izcilas kvalitātes kadrus.
Vairāki pētnieki arī norāda, ka pētījuma aplēses varētu būt pat konservatīvas. Alehandro Sančess de Migels no Andalūzijas Astrofizikas institūta (IAA-CSIC) atzīmē, ka Ir zvaigznāji un privāti projekti, kas pat nav apsvērti jo ir grūti sekot līdzi visām jaunajām iniciatīvām, tāpēc reālā ietekme varētu būt lielāka.
Redzams spilgtums pat bez tiešiem saules stariem
Darbs neaprobežojas tikai ar satelītu skaita skaitīšanu, bet arī detalizēti analizē pēdu spilgtumsLai to panāktu, spektrālās enerģijas sadalījums tika simulēts, apvienojot vairākus avotus: no Saules un Mēness atstaroto gaismu, Zemes albedo un termiskā infrasarkanā emisija kas rodas no pašu satelītu elektroniskajām sastāvdaļām.
Secinājumi liecina, ka ļoti ievērojama daļa šo ierīču izrādās sastopams pat tad, ja to tieši neapgaismo sauleInfrasarkanajā diapazonā, kur darbojas daži no šiem teleskopiem, termiskā emisija padara daudzas trases īpaši spilgtas, vēl vairāk sarežģot attēlu tīrīšanas uzdevumu.
Tas nozīmē, ka vienkārši nepietiek ar novērojumu plānošanu noteiktā nakts laikā vai noteiktās ģeometrijās, lai izvairītos no satelītu atspīduma. Problēma praktiski kļūst par visuresošs noteiktās spektra joslās un debesu apgabalos, kurus ļoti noslogo megazvaigznāju orbitālie maršruti.
Pieaugošā instrumentu blīvuma, ievērojamā spilgtuma dažādos viļņu garumos un augstuma saskaņošanas ar teleskopiem kombinācija rada potenciāls milzīgs datu zudumsgan kvantitātes, gan kvalitātes ziņā, tieši ietekmējot progresīvas pētniecības jomas.
Spānija un Eiropa: ARRAKIHS un zinātne ir apdraudēta
Viens no jautājumiem, kas visvairāk satrauc Eiropas zinātnieku aprindas, ir ietekme uz ARRAKIHS, ESA teleskops, kura zinātniskā koordinācija atrodas Spānijā. Šī misija ir paredzēta, lai pētītu ļoti vājas struktūras tuvējo galaktiku oreolos un sniegtu norādes par tumšā matērija, kam nepieciešami ārkārtīgi tīri un dziļi attēli.
Saskaņā ar simulācijām ARRAKIHS varētu nonākt situācijā, kurā praktiski visi viņa novērojumi Tajos ir redzamas gaismas pēdas no satelītiem, un katru ekspozīciju šķērso desmitiem ierīču. Projektam, kas paredzēts sīku signālu uztveršanai, šāds traucējumu līmenis rada milzīgu izaicinājumu, kas varētu apdraudēt dažu tā zinātnisko mērķu sasniegšanu.
No iesaistītajiem Spānijas pētniecības centriem, piemēram, Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) un IAA-CSIC, tiek uzsvērts, ka ietekmīga Eiropas zinātne Tā darbība varētu tikt nopietni apdraudēta, ja orbitālās vides regulēšana netiks uztverta nopietni. ARRAKIHS nav atsevišķs gadījums: citi ESA kosmosa teleskopi, gan pašreizējie, gan nākotnes, saskarsies ar līdzīgām problēmām, ja orbītas turpinās piepildīties prognozētajā ātrumā.
Olga Zamora, IAC astronome, pētījuma rezultātus definē kā "postoši" un "satraucoši"Tas arī atgādina Elona Maska iepriekšējos izteikumus, kad viņš apgalvoja, ka vienkārša teleskopu izvietošana kosmosā būtu pietiekama, lai izvairītos no Zemes gaismas piesārņojuma. Jaunais scenārijs parāda, ka šis risinājums vairs nedarbojas: Piesārņojums sasniedz arī kosmosa observatorijas, kas darbojas tādā pašā vidē kā megakonstelācijas.
Zamorai situācija ir skaidra: ja masveida izvietošanas plāni tiks saglabāti, «Uz spēles ir likta nākotnes zinātne."Lēmumu atlikšana vai pilnīga paļaušanās uz daļējiem tehnoloģiskiem risinājumiem varētu atstāt veselu instrumentu paaudzi darbojamies apstākļos, kas ir krietni sliktāki par to, kādus pieļauj to konstrukcijas."
Ekspertu balss: no piesārņojuma līdz kultūras mantojumam
Zinātnieku aprindu bažas sniedzas tālāk par tehniskām neērtībām. Tādi pētnieki kā Alehandro Sančess de Migels masveida satelītu izvietošanu raksturo kā sava veida "nekontrolēts ģeoinženierijas eksperiments", kurā vide Zemes tuvumā tiek mainīta bez visaptveroša seku novērtējuma.
Šī ietekme neaprobežojas tikai ar profesionālo astronomiju. Pētnieks Horhe Ernandess Bernals no CNRS un Sorbonnas Universitātes uzsver, ka mega zvaigznāji Tie degradē kultūras mantojumu, ko pārstāv nakts debesis.Zvaigžņu vērošana ir centrālais elements daudzās kultūrās visā pasaulē. Dažas tradīcijas, pat tās, kas atzītas par nemateriālo kultūras mantojumu, prasa, lai zvaigžņu vērošana tiktu nodota no paaudzes paaudzē.
Ernandess Bernals brīdina arī par citiem riskiem, kas saistīti ar palielināts orbitālais blīvums: iespēja izraisīt Keslera sindromu — sadursmju kaskādi, kas rada vēl vairāk kosmosa atkritumu —, palaišanas skaita pieaugums ar ar tiem saistītajām emisijām vai orbitālo atkritumu sabrukšanas ietekme uz Zemes atmosfēra.
Daudziem speciālistiem šī problēma ir pārāk līdzīga citām globālām problēmām: pastāv sociālekonomiskā sistēma, kas veicina nepārtrauktu izaugsmi, spēcīga konkurence starp megakorporācijām un valstīm, kā arī tādu pārvaldības mehānismu trūkums, kas spētu noteikt skaidrus un taisnīgus ierobežojumus kosmosa izmantošanai.
Daļēji risinājumi un nepieciešamība pēc starptautiska regulējuma
Žurnālā Nature publicētajā pētījumā tiek pētīti arī iespējamie virzieni, kā mazināt ietekmi mega zvaigznājus kosmosa teleskopos. Viens no izvirzītajiem priekšlikumiem ietver satelītu izvietošanu zemākas orbītas nekā zinātnisko observatoriju, lai to pēdas tik bieži nešķērsotu redzes laukus.
Tomēr šai stratēģijai ir viens āķis. Darbība zemākā augstumā var ietvert vairāk atmosfēras atgriešanāsar emisijām un atkritumiem, kas varētu ietekmēt ozona slāni, kā arī prasa vairāk degvielas, lai uzturētu savas orbītas. Vairāki eksperti uzskata, ka šāda veida pasākumi labākajā gadījumā ir "Ielāpi", kas nenovērš problēmas saknikopējais satelītu skaits un kosmosa vides izmantošanas modelis.
Tādas institūcijas kā IAA-CSIC neatlaidīgi aicina sākt rīkoties. piemērot spēkā esošos kosmosa tiesību aktus un ka jāstiprina starptautiskie nolīgumi, lai ierobežotu nekontrolētu izvietošanu. Ideja ir tāda, ka Zemei tuvā kosmosa telpa tiek pārvaldīta kā kopīgs resurssun nevis kā teritorija, kurā valda likums par to, kurš pirmais ierodas un palaiž visātrāk.
Ernandess Bernals apgalvo, ka vienīgais reālistisks risinājums ir efektīva kosmosa demokratizācijakur lēmumi par to, kas tiek palaists, cik satelītu un kādiem mērķiem, tiek pieņemti daudzpusēji, pārredzami un ar pilsoniskās sabiedrības līdzdalību. Pretējā gadījumā, viņš brīdina, pastāv risks, ka daži uzņēmumi un lielvaras faktiski diktēs debesu novērošanas nākotni visai cilvēcei.
Tikmēr astronomi uzstāj uz steidzamību apturēt pašreizējo izlaidumu tempuMega zvaigznāju gandrīz eksponenciālā izaugsme atstāj arvien mazāk vietas reakcijai: jo apdzīvotāka ir zemā orbīta, jo grūtāk ir koriģēt kursu, neradot milzīgas izmaksas gan ekonomiskā, gan zinātniskā ziņā.
Jaunais pētījums un ekspertu vērtējumi rada priekšstatu, kurā satelītu mega zvaigznāju Tie draud būtiski mainīt kosmosa teleskopu spēju izpētīt Visumu. Bez izlēmīgas rīcības cilvēce varētu piedzīvot, ka daži no tās ambiciozākajiem instrumentiem darbojas gaismas skartās debesīs, izniekojot svarīgus novērojumus un apdraudot zinātnisko un kultūras mantojumu, kura veidošana ir prasījusi gadsimtiem ilgi.
