Floty prywatnych satelitów krążących wokół Ziemi będą widoczne gołym okiem w ciągu najbliższych kilku lat, czasami przez całą noc.
Firmy takie jak SpaceX i Amazon wystrzeliły setki satelitów na niskie orbity od 2019 roku, planując wystrzelenie kolejnych tysięcy – trend, który jest niepokojący dla astronomów. Celem tych satelitów „mega-konstelacji” jest udostępnienie szybkiego Internetu na całym świecie, ale te jasne obiekty grożą zakłóceniem zdolności astronomów do obserwacji kosmosu. „Dla astronomów jest nieciekawa sytuacja” – mówi radioastronom Harvey Liszt z National Radio Astronomical Observatory w Charlottesville w stanie Wirginia.
Teraz nowa symulacja potencjalnych pozycji i jasności tych satelitów pokazuje, że wbrew wcześniejszym przewidywaniom, zwykli obserwatorzy nieba również będą mieli zakłócony widok. A niektóre części świata ucierpią bardziej niż inne, jak donoszą astronom Samantha Lawler z Uniwersytetu Regina w Kanadzie i jej koledzy w artykule opublikowanym 9 września na arXiv.org.
„Jak wpłynie to na wygląd nieba w twoich oczach?” — pyta Lawler. „My, ludzie, patrzymy na nocne niebo i analizujemy tam wzorce. To część tego, co czyni nas ludźmi”. Te mega-konstelacje mogą oznaczać, że „po raz pierwszy w historii ludzkości zobaczymy wzór stworzony przez człowieka częściej niż gwiazdy”.
Płaskie, gładkie powierzchnie satelitów mogą odbijać światło słoneczne w zależności od ich pozycji na niebie. Wcześniejsze badania sugerowały, że większość nowych satelitów nie będzie widoczna gołym okiem.
Lawler wraz z Aaronem Boleyem z University of British Columbia i Hanno Reinem z University of Toronto w Scarborough w Kanadzie zaczęli budować swoją symulację na podstawie publicznych danych dotyczących planów startowych czterech firm — SpaceX Starlink, Amazon Kuiper, OneWeb i StarNet/ GW — które zostały złożone w amerykańskiej Federalnej Komisji Łączności i Międzynarodowej Unii Telekomunikacyjnej. Dokumenty zawierały szczegółowe informacje o oczekiwanych wysokościach i kątach orbity 65 000 satelitów, które mogą zostać wystrzelone w ciągu najbliższych kilku lat.
„Nie da się przewidzieć przyszłości, ale jest to realistyczne” – mówi astronom Meredith Rawls z University of Washington w Seattle, która nie była zaangażowana w nowe badania. „Wiele razy, kiedy ludzie robią te symulacje, wybierają liczbę z kapelusza. To naprawdę usprawiedliwia liczby, które wybierają”.
Według Biura ONZ ds. Przestrzeni Kosmicznej na orbicie okołoziemskiej znajduje się obecnie około 7890 obiektów, z których około połowa to satelity operacyjne. Jednak liczba ta szybko rośnie, ponieważ firmy wypuszczają coraz więcej satelitów. W sierpniu 2020 r. było tylko około 2890 działających satelitów.
Następnie naukowcy obliczyli, ile satelitów będzie na niebie o różnych porach roku, o różnych godzinach nocy i z różnych pozycji na powierzchni Ziemi. Oszacowali również, jak jasne mogą być satelity o różnych porach dnia i porach roku.
Ta kalkulacja wymagała wielu założeń, ponieważ firmy nie są zobowiązane do publikowania szczegółów na temat swoich satelitów, takich jak materiały, z których są wykonane, czy ich precyzyjne kształty, które mogą wpływać na współczynnik odbicia. Ale na orbicie jest wystarczająco dużo satelitów, aby Lawler i współpracownicy mogli porównać swoje symulowane satelity ze światłem odbitym na Ziemi przez te rzeczywiste.
Symulacje wykazały, że „sposób, w jaki zmieni się nocne niebo, nie wpłynie jednakowo na wszystkie miejsca” – mówi Lawler. Naukowcy odkryli, że miejsca, w których obserwacja gwiazd nieuzbrojonym okiem będzie najbardziej dotknięta, to regiony przecinające dolną Kanadę, znaczną część Europy, Kazachstan i Mongolię oraz południowe krańce Chile i Argentyny.
„Geometria światła słonecznego w lecie oznacza, że przez całą noc będą setki widocznych satelitów”, mówi Lawler. „Wszędzie jest źle, ale tam jest gorzej”. Dla niej to sprawa osobista: mieszka na 50°N.
Bliżej równika, gdzie znajduje się wiele obserwatoriów badawczych, zimą i w pobliżu równonocy wiosennej i jesiennej występuje okres około trzech godzin, w którym widać niewiele satelitów oświetlonych światłem słonecznym lub nie widać ich wcale. Ale latem przez całą noc w tych miejscach są setki oświetlonych słońcem satelitów.
Kilka widocznych satelitów może być zabawnym widowiskiem, przyznaje Lawler. „Myślę, że naprawdę jesteśmy w punkcie przejściowym, w którym teraz oglądanie satelity, a nawet pociągu Starlink, jest fajne i inne i wow, to niesamowite” – mówi. „Kiedyś patrzyłam w górę, gdy Międzynarodowa Stacja Kosmiczna znajdowała się nad głową”. Ale porównuje nadchodzącą zmianę do oglądania, jak jeden samochód jedzie 100 lat temu, z życiem obok ruchliwej autostrady.
„Co szesnasta gwiazda faktycznie się porusza” – mówi. „Mam nadzieję, że się mylę. Nigdy nie chciałam się mylić co do symulacji bardziej niż to. Ale bez łagodzenia, tak będzie wyglądało niebo za kilka lat”.
Astronomowie spotykają się z przedstawicielami firm prywatnych, a także prawnikami zajmującymi się przestrzenią kosmiczną i urzędnikami państwowymi, aby wypracować kompromisy i strategie łagodzenia. Firmy testują sposoby zmniejszenia odbicia, takie jak zacienianie satelitów „wizjerem”. Inne proponowane strategie obejmują ograniczenie satelitów do niższych orbit, gdzie na obrazach teleskopowych wydawałyby się jaśniejsze, ale poruszałyby się szybciej po niebie. Wbrew intuicji, jaśniejsze, szybsze satelity byłyby lepsze do badań astronomicznych, mówi Rawls. „Szybko usuwają się z drogi”.
Ale ta strategia niższej wysokości będzie oznaczać więcej widocznych satelitów dla innych części świata i więcej widocznych gołym okiem. „Nie ma jakiejś magicznej wysokości orbitalnej, która rozwiąże wszystkie nasze problemy” – mówi Rawls. „Istnieją pewne szerokości geograficzne na Ziemi, gdzie bez względu na wysokość, na której umieścisz swoje satelity, będą one znajdować się w całym cholernym miejscu. Jedynym wyjściem z tego jest mniej satelitów.
Obecnie nie ma przepisów dotyczących tego, jak jasny może być satelita ani ile satelitów może wystrzelić prywatna firma. Naukowcy są wdzięczni, że firmy chcą z nimi współpracować, ale obawiają się, że ich współpraca jest dobrowolna.
„Wielu ludzi, którzy pracują nad satelitami, dba o przestrzeń kosmiczną. Działają w tej branży, ponieważ uważają, że przestrzeń jest niesamowita” – mówi Rawls. „Dzielimy się tym, co pomaga. Myślę, że jak najszybciej musimy uzyskać jakiś rodzaj regulacji”.
Podejmowane są starania, aby zwrócić na ten problem uwagę Organizacji Narodów Zjednoczonych i spróbować wykorzystać istniejące przepisy dotyczące ochrony środowiska do wprowadzenia ograniczeń dotyczących wystrzeliwania satelitów, mówi współautor badania Boley (który również mieszka w pobliżu 50°N).
Analogie do innych globalnych problemów związanych z zanieczyszczeniem, takich jak śmieci kosmiczne, mogą dostarczyć inspiracji i precedensów, mówi. „Istnieje wiele dróg naprzód. Nie powinniśmy po prostu tracić nadziei. Możemy coś z tym zrobić.”
