Astronomowie mają poważne obawy dotyczące Starlink i innych gwiazdozbiorów satelitarnych

Wyobraź sobie przestrzeń wokół Ziemi wypełnioną dziesiątkami tysięcy satelitów komunikacyjnych. Ten scenariusz powoli powstaje i budzi obawy astronomów. Teraz grupa astronomów napisała artykuł opisujący ich szczegółowe obawy i sposób, w jaki wszystkie te satelity mogą mieć poważny, negatywny wpływ na astronomię naziemną.

SpaceX i inne firmy rzucają swoje kapitalistyczne oczy na przestrzeń wokół Ziemi. SpaceX i OneWeb są jedynymi firmami - jak dotąd - które wprowadzają dowolne fragmenty swoich konstelacji satelitarnych. Ale wiele innych firm planuje zrobić to samo i ostatecznie wszystkie te satelity będą się liczyć w dziesiątkach tysięcy.

Społeczność astronomiczna wyraziła pewne obawy dotyczące tych konstelacji satelitów. Królewskie Towarzystwo Astronomiczne i Amerykańskie Towarzystwo Astronomiczne wydały oświadczenia wyrażające ich troskę i chęć współpracy z firmami z branży konstelacji satelitarnej. Te wypowiedzi są grzeczne, ostrożne w swojej krytyce i zapisane w duchu współpracy.

Ale ten nowy artykuł przedstawia wszystkie obawy społeczności astronomicznej, jest poparty danymi i podkreśla ich znaczenie.

„Przez stulecia naziemne obserwacje astronomiczne doprowadziły do ​​wyjątkowego postępu w naszym naukowym zrozumieniu praw natury”.

Z „Obawy o naziemne obserwacje astronomiczne: krok w kierunku ochrony nieba astronomicznego”

Konstelacja satelitów to grupa sztucznych satelitów, które współpracują ze sobą, aby zapewnić globalny lub prawie globalny zasięg łączności. Mogą potencjalnie udostępnić szybki Internet prawie wszędzie. Oczywiście ma to wiele zalet.

Ale są też krytyki, a trzech astronomów z Włoch szczegółowo je przedstawiło. Trzej trzej to Stefano Gallozzi, Marco Scardia i Michele Maris. Ich artykuł zatytułowany jest „Obawy o naziemne obserwacje astronomiczne: krok w kierunku ochrony nieba astronomicznego”.

Po zsumowaniu wszystkich satelitów, które firmy chcą wystrzelić w ramach swoich konstelacji, powstaje około 50 000 satelitów. Pytanie brzmi: jaki wpływ będą miały te satelity na naziemną astronomię? Autorzy raportu twierdzą, że wszystkie te satelity nieuchronnie uszkodzą obserwacje astronomiczne.

Uwaga dla czytelników: angielski nie jest pierwszym językiem autorów artykułu, więc niektóre cytaty zawierają małe niespójności, ale ich znaczenie jest jasne.

„W zależności od wysokości i odbicia powierzchni ich udział w jasności nieba nie jest bez znaczenia w przypadku profesjonalnych obserwacji naziemnych” - czytamy we wstępie raportu. „Przy ogromnej ilości około 50 000 nowych sztucznych satelitów dla telekomunikacji planowanych do uruchomienia na średniej i niskiej orbicie ziemskiej, średnia gęstość sztucznych obiektów wyniesie> 1 satelitę dla stopnia kwadratowego nieba; nieuchronnie zaszkodzi to profesjonalnym zdjęciom astronomicznym ”.

Ponieważ SpaceX jest najdalej w zakresie wdrażania ich konstelacji, a ich nazwa często pojawia się w gazecie. System Starlink SpaceX wypuścił już prawie 250 swoich satelitów i planuje rozmieścić łącznie 42 000 satelitów. Według artykułu satelity te „będą świecić na niebie od 3 do 7 jasności po zachodzie słońca i przed świtem”.

Autorzy twierdzą, że wszystkie te satelity nieuchronnie pozostawiają ślady na obrazach astronomicznych i mogą wstrzymywać wyszukiwanie obiektów w pobliżu Ziemi. Istnieje pewne ryzyko, że nie zauważymy potencjalnego wpływu z powodu wszystkich tych satelitów.

Według raportu nie tylko negatywnie wpłynie to na obrazy. „Poważne obawy występują również w przypadku innych długości fal kwalifikujących się do badań naziemnych, w szczególności w przypadku radioastronomii, których detektory są już nasycone wszechobecnym napromieniowaniem komunikacji satelitarnej ze stacji kosmicznych, a także z ziemi”.

W maju 2019 roku Elon Musk próbował odrzucić wszelkie obawy astronomiczne dotyczące Starlink. Wśród jego dość szorstkiej lekceważenia krytyki było stwierdzenie, że „Musimy przenieść teleskopy <sic> na orbitę. Tłumienie atmosferyczne jest straszne. ”

Musk ma ogromny profil w społeczności kosmicznej, więc jego słowa mogły przekonać niektórych, że Starlink nie ma problemów z astronomią. Ale Musk jest przedsiębiorcą, a nie naukowcem.

Mimo wszystkich swoich osiągnięć Musk nie jest ekspertem w dziedzinie astronomii ani obserwacji astronomicznych. Czy jego stwierdzenie, że Starlink „będzie miał ~ 0% wpływ na postępy w astronomii”, jest dokładne i świadome?

Trzej autorzy nowego artykułu nie sądzą. Przedstawiają zagrożenia, jakie konstelacje satelitarne stanowią dla astronomii, i nie chodzi tylko o to, czy są widoczne w świetle optycznym. Wskazują, że „zmiany w populacji małych satelitów są„ niebezpieczne ”. Przedstawiono specjalną strategię pilnej interwencji w celu zabezpieczenia i ochrony każdego pasma astronomicznego możliwego do zaobserwowania z ziemi. ”

„Bez obserwacji naziemnych większość obecnej astronomii kosmicznej byłaby bezużyteczna lub niemożliwa.”

Z „WĄTPLIWOŚCI O OBSERWACJACH ASTRONOMICZNYCH OPARTYCH NA MASIE: KROK OCHRONY NIEBA ASTRONOMICZNEGO”

Autorzy zaczynają od początku, wskazując na ogromny postęp w zrozumieniu dokonany przez obserwacje naziemne. „Przez stulecia naziemne obserwacje astronomiczne doprowadziły do ​​wyjątkowego postępu w naszym naukowym zrozumieniu praw natury”. Trudno się z tym kłócić.

W pierwszej części artykułu rozmawiają o tym, w jaki sposób astronomia kosmiczna lub teleskopy kosmiczne przyczyniły się do wiedzy. Wskazują jednak, że astronomia naziemna i kosmiczna potrzebują się nawzajem i współpracują ze sobą, tworząc najlepszą naukę. „Bez obserwacji naziemnych większość obecnej astronomii kosmicznej byłaby bezużyteczna lub niemożliwa.”

Można śmiało powiedzieć, że autorzy nie zgadzają się z twierdzeniem Musk glib, że „Musimy przenieść teleskopy <sic> na orbitę. Tłumienie atmosferyczne jest straszne. ”

Może Musk nigdy nie słyszał o optyce adaptacyjnej. Adaptacyjna optyka pozwala nowoczesnym teleskopom naziemnym przezwyciężyć wpływ atmosfery na obserwacje. Nadchodzące teleskopy, takie jak Europejski Ekstremalnie Duży Teleskop i Teleskop Trzydziestometrowy, mają adaptacyjną optykę w samym sercu swoich konstrukcji.

Autorzy zwracają również uwagę na to, co powinno być jasne dla każdego, kto myśli o tym bardzo długo: w porównaniu z astronomią naziemną teleskopy kosmiczne są niezwykle drogie. I ryzykowne.

Postępy w technologii teleskopów są dokonywane tutaj na Ziemi. Ich wdrożenie jest ryzykowną częścią, ale technologie zostały już przetestowane i opracowane tutaj na Ziemi. Jak podkreślają autorzy artykułu, testowanie i rozwój nowych technologii teleskopów nie jest możliwe w kosmosie.

„Głównym ograniczeniem teleskopów kosmicznych jest to, że nie można ich konserwować, odnawiać ani naprawiać po uruchomieniu”. Hubble jest wyjątkiem, a inne teleskopy kosmiczne nie zostały utrzymane. Kiedy skończą, skończą.

„W porównaniu z obserwatoriami naziemnymi średni czas życia teleskopów kosmicznych jest rzędu kilku dekad lub mniej. Przeciwnie, obserwatoria naziemne działają przez kilka dziesięcioleci, a teleskopy zainstalowane na początku ery kosmicznej znów działają w opłacalny sposób. ” Krótko mówiąc, teleskopy kosmiczne przestają być technologicznie przestarzałe, a ich naziemne odpowiedniki nadal działają.

Możemy to zobaczyć za pomocą bardzo dużego teleskopu Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO). VLT składa się z czterech głównych jednostek, a pierwsza z nich ujrzała pierwsze światło w 1998 roku. Przez lata była wielokrotnie ulepszana, za każdym razem zwiększając swoje możliwości obserwacyjne. Dwa z jego instrumentów, SPHERE (pierwsze światło czerwca 2014 r.) I ESPRESSO (pierwsze światło września 2016 r.), Są przeznaczone do badania egzoplanet, co nie było ważne, kiedy zaprojektowano VLT. Inne instrumenty, takie jak VISIR (termowizor VLT i spektrometr dla średniej podczerwieni) zostały zaktualizowane do badania egzoplanet.

Teleskopy kosmiczne są również kosztowne w porównaniu do teleskopów naziemnych. Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba jest rozwijany od 20 lat, a jego koszt wyniesie 10 miliardów USD. Ale następna generacja naziemnych teleskopów, takich jak Giant Magellan Telescope i European Extremely Large Telescope, będzie kosztować około 1 miliarda dolarów każdy. I prawdopodobnie przeżyją JWST o dekady.

Drobiazgowa część artykułu dotyczy rzeczywistych problemów, przed którymi stanie astronomia naziemna w konstelacjach satelitów. Na niektórych długościach fal elektromagnetycznych teleskopy są znacznie bardziej skuteczne niż teleskopy naziemne. Na przykład w dalekiej podczerwieni atmosfera blokuje znaczną jej część. Ale to nie mówi całej historii.

W artykule autorzy mówią o degradacji nieba. Degradacja ta wynika nie tylko z zanieczyszczenia światłem na ziemi, ale „wynika to również z faktu, że sztuczne floty satelitarne krzyżują się i obserwują blizny z jasnymi równoległymi smugami / szlakami na wszystkich szerokościach geograficznych”.

Sam Starlink chciałby umieścić na orbicie do 40 000 satelitów. To tylko jedna z kilku firm, które planują wprowadzić konstelacje satelitów. Nikt nie wie, ile ich ostatecznie będzie, ale sprawiedliwe jest wykorzystanie do dyskusji liczby 50 000 satelitów.

„Astronomowie są bardzo zaniepokojeni możliwością, że niebo widziane z Ziemi może być przykryte dziesiątkami tysięcy satelitów, co znacznie przewyższy liczbę około 9 000 gwiazd widocznych gołym okiem” - twierdzą autorzy. „To nie jest jakieś odległe zagrożenie: już się dzieje”.

Trzej astronomowie dzielą wszystkie liczby rosnącej na Ziemi floty satelitów. Biorąc pod uwagę kąty widzenia, wysokość i jasność, prowadzi ich do następującego wniosku: „W ten sposób przy 50 tys. Satelitów„ normalnością ”będzie niebo wypełnione sztucznymi przedmiotami: każdy stopień kwadratowy nieba będzie pełzał po nim satelita obserwowanie nocy dostępnej i widocznej przez kamery astronomiczne, a nie tylko przez profesjonalne oprzyrządowanie. ”

Zdaniem autorów całe to zanieczyszczenie światłem będzie poważną szkodą dla obserwacji astronomicznych. Potwierdzają, że SpaceX eksperymentuje z jednym „ciemnym” satelitą, który jest pomalowany na czarno w celu zmniejszenia odbicia. Wskazują jednak, że 75% powierzchni satelity to panele słoneczne, których oczywiście nie można pomalować. Wskazują również na problemy z pomalowaniem satelity na czerń: „Jeżeli ciało satelity zostanie zahamowane w celu odbicia światła słonecznego, zbyt mocno pochłonie promieniowanie ocieplające się z możliwymi awariami, a zatem prawdopodobnie zwiększy zarządzanie ryzykiem dla całej floty i sprawi, że ciemne rozwiązanie nieskuteczne, a nawet przeciwne do zamierzonego. ”

Potem jest cały problem zakłóceń pasma radiowego. „Nawet przy najlepszych procedurach powlekania i łagodzenia w celu zmniejszenia wpływu na wizualne obserwacje astronomiczne często pomija się lub zapominamy, że konstelacje telekomunikacyjne będą świecić w pasmach fal radiowych, które można obserwować z ziemi.”

Istnieją dziesięciolecia umów z początku ery kosmicznej, które rezerwują pewne częstotliwości radiowe dla określonych zastosowań. Częstotliwości niektórych atomów i cząsteczek w kosmosie są zarezerwowane dla radioastronomii. Należą do nich tlenek węgla i jego izotopy oraz H2O.

Radioastronomowie muszą już zmagać się z wszelkimi rodzajami zakłóceń. Według autorów będzie znacznie gorzej. „Nie jest powszechnie wiadomo, że rozwój sieci telekomunikacyjnych najnowszej generacji (zarówno z kosmosu, jak i z Ziemi) ma już ogromny wpływ na obserwacje radioastronomiczne (we wszystkich podpasmach): w przypadku flot satelitarnych LEO jest to całkiem pewne że sytuacja może stać się nie do zniesienia ”.

„Osoby należące do przyszłych pokoleń mają prawo do niezanieczyszczonej i nieuszkodzonej Ziemi, w tym do czystego nieba;”

Powszechna Deklaracja Praw Człowieka UNESCO dla przyszłych pokoleń.

Następnie pojawia się kwestia legalności i które organy mogą zezwolić na rozmieszczenie konstelacji satelitów.

Autorzy zwracają naszą uwagę na oświadczenie UNESCO z 1994 r. (Organizacja Narodów Zjednoczonych do spraw Oświaty, Nauki i Kultury). Oświadczenie to mówi: „Osoby należące do przyszłych pokoleń mają prawo do niezanieczyszczonej i nieuszkodzonej Ziemi, w tym do czystego nieba; są uprawnieni do korzystania z niej jako podstawy ludzkiej historii kultury i więzi społecznych, które czynią każde pokolenie i jednostkę członkiem jednej ludzkiej rodziny ”.

To samo oświadczenie UNESCO mówi również: „Tutaj dziedzictwo światowe jest własnością całej ludzkości i chociaż mogą istnieć prawa ochronne, egzekwowanie tego jest inną sprawą, ponieważ tylko państwa mogą pozwać inne państwa na podstawie tego rodzaju traktatu międzynarodowego. Państwo jest odpowiedzialne za działania, które mają miejsce pod jego jurysdykcją - niezależnie od tego, czy są one dozwolone, czy nieupoważnione. ”

Trzej astronomowie zwracają uwagę, że skoro FCC i inne organy w Stanach Zjednoczonych wyraziły zgodę na Starlink, mogą one być w stanie zatrzymać również Starlink. Mogą być nawet zobowiązani na mocy prawa międzynarodowego.

Wspominają również o Traktacie o przestrzeni kosmicznej i mówią: „A procesem prawnym jest to, że rząd stanowy, tym razem rząd USA, jest prawnie odpowiedzialny za wszystkie obiekty wysyłane w przestrzeń kosmiczną, które wystrzeliwują z granic USA. Oznacza to, że to rząd USA jest odpowiedzialny za szkody spowodowane przez korporację Starlink, która wysyła obiekty na orbitę, które powodują szkody. ”

Artykuł kończy się, wskazując możliwe działania prawne, które społeczność międzynarodowa mogłaby podjąć, aby powstrzymać konstelacje satelitów.

Mogliby pozwać FCC, ponieważ w swojej aprobacie nie wzięli pod uwagę zanieczyszczenia światłem, co narusza ustawę o krajowej polityce ochrony środowiska. Akt ten wymaga od agencji federalnej rozważenia wpływu zatwierdzonych projektów na środowisko. Autorzy twierdzą, że FCC nie uwzględniło odpowiednio zanieczyszczenia świetlnego Starlink.

Międzynarodowa społeczność astronomiczna może „wnieść pozew w sądzie z powodu braku jurysdykcji i orzecznictwa amerykańskiego FCC w celu zezwolenia na prywatne satelity niebędące geostacjonarnymi nad innymi stanami i narodami”. To podważa prawo FCC do nawet autoryzowania konstelacji satelitów podróżujących nad innymi narodami.

Jest też Międzynarodowy Trybunał Sprawiedliwości (MTS). Trzej autorzy twierdzą, że społeczność międzynarodowa może pozwać rząd Stanów Zjednoczonych do MTS „… o wstrzymanie kolejnych uruchomień Starlink w celu oszacowania utraty finansów publicznych w związku z niszczeniem krajowych i międzynarodowych projektów astronomicznych”.

Międzynarodowa społeczność astronomiczna wystosowała petycję w styczniu 2020 r. Społeczność chce zawiesić Starlink i innych, chce ochrony prawnej ustanowionej dla obserwacji astronomicznych i chce ograniczyć liczbę konstelacji satelitów do minimum.

„Wszystkie te prośby wynikają z głębokiego zaniepokojenia naukowców, wynikającego z grożącej odmowy dostępu do pełnej wiedzy o Kosmosie i utraty wartości niematerialnych o nieocenionej wartości dla ludzkości” - twierdzą autorzy.

Z upływem czasu przestrzeń kosmiczna staje się coraz bardziej legalna. Nie jest jasne, jakie rodzaje działań będą dozwolone. Kilkadziesiąt lat temu, na początku ery kosmicznej, wprowadzono prawa i porozumienia, aby utrzymać wszystko pod kontrolą.

Ale nikt nie przewidział czegoś takiego jak konstelacje satelitów, a ramy prawne dotyczące przestrzeni kosmicznej prawdopodobnie znajdą się pod dużą presją.

Więcej:

• Artykuł badawczy: Obawy o naziemne obserwacje astronomiczne: krok w kierunku ochrony nieba astronomicznego
• Wikipedia: Starlink
• American Astronomical Society: Oświadczenie o pozycji w sprawie konstelacji satelitarnych