Dalam beberapa tahun sahaja, the megaburuj satelit Mereka telah berubah daripada menjadi janji besar telekomunikasi global kepada menjadi kebimbangan serius untuk astronomi. Apa yang pernah menjadi perdebatan sebahagian besarnya teknikal telah berubah menjadi amaran jelas daripada komuniti saintifik: jika tindakan tidak diambil tepat pada masanya, satelit boleh menjadi lebih kelihatan daripada bintang itu sendiri dalam imej saintifik.
Karya baru yang diterbitkan dalam jurnal Alam Ia telah mentakrifkan dengan jelas masalah yang dikecam oleh ramai ahli astronomi secara berperingkat-peringkat. Kajian tersebut menyimpulkan bahawa orbit Bumi rendahtepu dengan satelit komunikasi dan pemerhatian, boleh menjejaskan kegunaan teleskop angkasa secara serius, termasuk beberapa projek utama di mana Eropah mengambil bahagian dan yang sebahagiannya diselaraskan oleh Sepanyol.
Langit yang penuh dengan satelit: dari 2.000 hingga ratusan ribu
Kesatuan Astronomi Antarabangsa telah memberi amaran beberapa tahun lalu bahawa masanya akan tiba Laluan satelit akan lebih banyak daripada bintang dalam banyak pemerhatian. Apa yang kemudiannya terdengar seperti amaran jangka panjang mula menjadi lebih awal daripada yang dijangkakan disebabkan oleh kadar di mana armada kapal angkasa di orbit berkembang.
Pada tahun 2019 dianggarkan terdapat sekitar 2.000 satelit beroperasi di sekeliling Bumi. Hari ini angkanya berkisar antara 12.000 dan 15.000 unit, satu lonjakan yang didorong oleh pengurangan kos pelancaran dan disebabkan oleh peraturan antarabangsa yang sangat longgar, yang telah memudahkan pengembangan projek swasta seperti Starlink (SpaceX), OneWeb atau sistem nasional dan komersial yang lain.
Unjuran terkini, boleh dikatakan, membimbangkan. Menurut pangkalan data keluaran yang dirancang dan anggaran yang digunakan dalam kajian, menjelang pertengahan abad mungkin terdapat sehingga 560.000 satelit di orbit Bumi rendah, pada ketinggian antara kira-kira 160 hingga 2.000 kilometer. Agensi Angkasa Eropah (ESA) juga sedang mempertimbangkan senario dengan lebih 100.000 kapal angkasa menjelang 2030-an.
Pertumbuhan eksponen ini menukar orbit Bumi rendah menjadi sejenis lebuh raya tepu dengan objek tiruandi mana bukan sahaja risiko perlanggaran dan serpihan angkasa meningkat, tetapi juga kesan cahaya pada teleskop yang memerlukan langit yang paling bersih untuk menjalankan sains canggih.
Kajian baharu: Hubble, SPHEREx, ARRAKIHS dan Xuntian dalam perhatian
Kerja yang diketuai oleh Alejandro Borlaff, seorang penyelidik di NASAKajian ini secara sistematik menganalisis, buat kali pertama, kesan megaburuj ini pada empat teleskop angkasa lepas tertentu. Dua sudah beroperasi di angkasa lepas-veteran Hubble dan SPHEREx masa depan, kedua-duanya dari agensi AS—dan dua lagi sepadan dengan misi dari China (Xuntian) dan ESA: projek ARRAKIHS, diselaraskan secara saintifik dari Sepanyol.
Untuk mengukur masalah, pasukan telah menggunakan simulasi terperinci Model-model ini meniru evolusi populasi satelit orbit Bumi rendah dari sekitar 2019 kepada senario yang diunjurkan untuk dekad akan datang. Menggunakan profil dan alatan buruj yang tersedia secara umum seperti modul pengiraan astronomi Skyfield, mereka telah memodelkan bagaimana imej yang diperolehi oleh setiap teleskop akan kelihatan apabila bilangan satelit meningkat.
Ini bukan pendekatan pertama yang terpencil. pencemaran satelit dalam astronomi berasaskan tanah Ia didokumentasikan dengan baik, dan perkara yang sama berlaku untuk kesan yang telah muncul dalam banyak imej dari teleskop angkasa semasa. Bezanya, sehingga kini, tiada... wawasan global dan kuantitatif masalah yang digunakan pada balai cerap angkasa yang berkongsi ketinggian dengan megaburuj.
Hasilnya, menurut beberapa pakar yang dirujuk, hampir tidak meyakinkan. Kajian itu menyimpulkan bahawa, jika rancangan penempatan yang diumumkan oleh industri dipenuhi, penanda aras teleskop angkasa Mereka akan melihat sebahagian besar pemerhatian mereka tercemar., dengan akibat saintifik yang sukar diterima.
Sehingga 96% imej terjejas dan kehilangan data saintifik
Angka yang dibentangkan dalam kajian adalah menarik. Dalam kes teleskop ruang hubbleDianggarkan pada masa hadapan, sekitar 39% daripada imejnya akan mengandungi sekurang-kurangnya satu trek satelit, dengan purata lebih sedikit daripada dua peranti bagi setiap pendedahan (2,14). Ini menunjukkan bahawa sebahagian besar daripada data akan menjadi sebahagian atau sepenuhnya tidak boleh digunakan untuk kajian tertentu.
Keadaan ini lebih serius untuk tiga teleskop lain yang dianalisis. SPHEREx, ARRAKIHS dan XuntianModel ini menunjukkan bahawa sehingga 96% daripada imejnya boleh menunjukkan trek satelit. Dari segi purata bilangan peranti bagi setiap imej, simulasi mencadangkan kira-kira 5,6 trek yang boleh dilihat untuk SPHEREx, hampir 70 satelit setiap imej dalam ARRAKIHS dan sekitar 90 dalam kes Xuntian, angka yang menggambarkan tahap ketepuan persekitaran orbit di mana ia akan beroperasi.
Penulis menekankan bahawa teleskop angkasa bergantung kepada pendedahan yang lama dan kontras yang melampau Untuk mengesan objek yang sangat samar, seperti galaksi jauh, jirim gelap atau struktur halus di sekitar exoplanet. Apabila coretan terang melintasi bidang pandangan, ia boleh merosakkan nilai saintifik imej, terutamanya dalam memerhati program yang memerlukan gabungan banyak tangkapan kualiti yang indah.
Beberapa penyelidik juga menunjukkan bahawa anggaran kajian itu mungkin konservatif. Alejandro Sánchez de Miguel, dari Institut Astrofizik Andalusia (IAA-CSIC), menyatakan bahawa Terdapat buruj dan projek swasta yang tidak dipertimbangkan kerana kesukaran untuk mengikuti semua inisiatif yang muncul, jadi kesan sebenar mungkin lebih besar.
Kecerahan yang boleh dilihat walaupun tanpa cahaya matahari langsung
Kerja ini tidak terhad kepada mengira bilangan satelit, tetapi juga menganalisis secara terperinci kecerahan kesanUntuk mencapai matlamat ini, pengagihan tenaga spektrum telah disimulasikan dengan menggabungkan beberapa sumber: cahaya yang dipantulkan dari Matahari dan Bulan, albedo Bumi, dan pelepasan inframerah haba berasal daripada komponen elektronik satelit itu sendiri.
Penemuan menunjukkan bahawa pecahan yang sangat ketara daripada peranti ini ternyata boleh dikesan walaupun tidak diterangi langsung oleh matahariDalam inframerah, di mana beberapa teleskop ini beroperasi, pelepasan haba menjadikan banyak trek sangat terang, merumitkan lagi tugas membersihkan imej.
Ini bermakna hanya menjadualkan pemerhatian pada waktu malam tertentu atau dalam geometri tertentu untuk mengelakkan silau satelit tidak mencukupi. Masalah menjadi praktikal hadir di mana-mana dalam jalur spektrum tertentu dan di kawasan langit yang sangat sesak oleh laluan orbit buruj mega.
Gabungan ketumpatan instrumen yang semakin meningkat, kecerahan yang ketara pada pelbagai panjang gelombang, dan pemadanan ketinggian dengan teleskop menghasilkan potensi kehilangan data secara besar-besaran, dari segi kuantiti dan kualiti, dengan kesan langsung ke atas bidang penyelidikan termaju.
Sepanyol dan Eropah: ARRAKIHS dan sains dipertaruhkan
Salah satu perkara yang paling membimbangkan komuniti saintifik Eropah ialah kesannya ARRAKIHS, teleskop ESA yang penyelarasan saintifiknya berpangkalan di Sepanyol. Misi ini direka bentuk untuk mengkaji struktur yang sangat lemah dalam lingkaran cahaya galaksi berdekatan dan memberikan petunjuk tentangnya perkara gelap, yang memerlukan imej yang sangat bersih dan mendalam.
Menurut simulasi, ARRAKIHS boleh menemui dirinya dalam senario di mana hampir semua pemerhatiannya Ia mengandungi laluan cahaya dari satelit, dengan berpuluh-puluh peranti melintasi setiap pendedahan. Untuk projek yang direka untuk menangkap isyarat minit, tahap gangguan ini mewakili cabaran besar yang boleh menjejaskan beberapa matlamat saintifiknya.
Daripada pusat penyelidikan Sepanyol yang terlibat, seperti Instituto de AstrofÃsica de Canarias (IAC) dan IAA-CSIC, ditekankan bahawa sains Eropah berimpak tinggi Prestasinya boleh terjejas dengan serius jika peraturan persekitaran orbit tidak diambil serius. ARRAKIHS bukanlah kes terpencil: teleskop angkasa ESA yang lain, semasa dan akan datang, akan menghadapi masalah yang sama jika orbit terus terisi pada kadar yang diunjurkan.
Olga Zamora, seorang ahli astronomi di IAC, mentakrifkan hasil kajian sebagai "memusnahkan" dan "membimbangkan"Ia juga mengimbas kembali kenyataan masa lalu Elon Musk, apabila dia berhujah bahawa meletakkan teleskop di angkasa sudah cukup untuk melarikan diri daripada pencemaran cahaya Bumi. Senario baharu menunjukkan bahawa penyelesaian ini tidak lagi berfungsi: Pencemaran juga sampai ke balai cerap angkasa lepas, yang beroperasi dalam persekitaran yang sama seperti megaburuj.
Bagi Zamora, keadaannya jelas: jika rancangan penempatan besar-besaran dikekalkan, «Ilmu masa depan dipertaruhkan."Menangguhkan keputusan atau bergantung sepenuhnya pada penyelesaian teknologi separa boleh menyebabkan seluruh generasi instrumen berfungsi dalam keadaan jauh di bawah apa yang dibenarkan oleh reka bentuk mereka."
Suara pakar: daripada pencemaran kepada warisan budaya
Kebimbangan komuniti saintifik melangkaui kesulitan teknikal. Penyelidik seperti Alejandro Sánchez de Miguel menggambarkan penggunaan satelit secara besar-besaran sebagai sejenis "percubaan geoengineering tidak terkawal", di mana persekitaran berhampiran Bumi sedang diubah suai tanpa penilaian menyeluruh tentang akibatnya.
Kesan ini tidak terhad kepada astronomi profesional sama ada. Penyelidik Jorge Hernandez Bernal, dari CNRS dan Universiti Sorbonne, menekankan bahawa megaburuj Mereka merendahkan warisan budaya yang diwakili oleh langit malam.Melihat bintang adalah elemen utama dalam pelbagai budaya di seluruh dunia. Sesetengah tradisi, malah yang diiktiraf sebagai warisan budaya tidak ketara, memerlukan peninjauan bintang untuk diturunkan dari generasi ke generasi.
Hernández Bernal juga memberi amaran tentang risiko lain yang berkaitan dengan peningkatan ketumpatan orbit: kemungkinan mencetuskan sindrom Kessler—lata perlanggaran yang menjana lebih banyak serpihan angkasa—, peningkatan dalam pelancaran dengan pelepasan yang berkaitan, atau kesan perpecahan serpihan orbit pada atmosfera Bumi.
Bagi kebanyakan pakar, masalah ini terlalu serupa dengan cabaran global yang lain: terdapat a sistem sosioekonomi yang memacu pertumbuhan berterusan, persaingan yang kuat antara syarikat mega dan negeri, dan ketiadaan mekanisme tadbir urus yang mampu mengenakan had yang jelas dan saksama ke atas penggunaan ruang.
Penyelesaian separa dan keperluan untuk peraturan antarabangsa
Kajian yang diterbitkan dalam Nature juga meneroka kemungkinan jalan untuk mengurangkan kesannya megaburuj pada teleskop angkasa. Salah satu cadangan yang telah dikemukakan melibatkan penempatan satelit di orbit yang lebih rendah daripada balai cerap saintifik, supaya jejak mereka tidak melintasi bidang penglihatan dengan kerap.
Walau bagaimanapun, strategi ini mempunyai tangkapan. Beroperasi di altitud rendah boleh melibatkan lebih banyak perkara kemasukan semula atmosferadengan pelepasan dan sisa yang boleh menjejaskan lapisan ozon, selain memerlukan lebih banyak bahan api untuk mengekalkan orbitnya. Beberapa pakar menganggap jenis langkah ini, paling baik, "Tampalan" yang tidak menangani punca masalah: jumlah bilangan satelit dan model untuk mengeksploitasi persekitaran angkasa lepas.
Institusi seperti IAA-CSIC mendesak agar tindakan dimulakan menggunakan perundangan angkasa lepas sedia ada dan perjanjian antarabangsa diperkukuh untuk mengehadkan penggunaan yang tidak terkawal. Ideanya ialah ruang berhampiran Bumi diuruskan sebagai a sumber biasadan bukan sebagai wilayah di mana undang-undang yang pertama tiba dan melancarkan yang paling cepat berlaku.
Hernández Bernal berhujah bahawa satu-satunya penyelesaian yang realistik terletak pada a pendemokrasian ruang yang berkesandi mana keputusan tentang apa yang dilancarkan, berapa banyak satelit, dan untuk tujuan apa dibuat secara multilateral, telus, dan dengan penyertaan masyarakat sivil. Jika tidak, beliau memberi amaran, terdapat risiko bahawa beberapa syarikat dan kuasa akan secara berkesan menentukan masa depan pemerhatian langit untuk semua manusia.
Sementara itu, ahli astronomi menegaskan tentang keperluan mendesak untuk menghentikan kadar keluaran semasaPertumbuhan megaburuj yang hampir eksponen menyebabkan semakin kurang ruang untuk tindak balas: semakin ramai penduduk orbit rendah, semakin sukar untuk membetulkan laluan tanpa menanggung kos yang besar, baik dari segi ekonomi mahupun saintifik.
Kajian baru dan penilaian pakar melukis gambaran di mana megaburuj satelit Mereka mengancam untuk mengubah secara mendalam keupayaan teleskop angkasa untuk meneroka alam semesta. Tanpa tindakan tegas, manusia dapat melihat beberapa instrumennya yang paling bercita-cita tinggi beroperasi di langit yang berparut dengan cahaya, mensia-siakan pemerhatian penting dan menjejaskan warisan saintifik dan budaya yang telah mengambil masa berabad-abad untuk dibina.
