Satellietzwermen kunnen de natuurlijke sterrenbeelden van de nachtelijke hemel overtreffen

Vloten van particuliere satellieten die in een baan om de aarde draaien, zullen de komende jaren, soms de hele nacht, met het blote oog zichtbaar zijn.

Bedrijven zoals SpaceX en Amazon hebben sinds 2019 honderden satellieten in lage banen gelanceerd, met plannen om er nog duizenden te lanceren – een trend die astronomen alarmerend maakt. Het doel van deze “megaconstellaties” van satellieten is om snel internet over de hele wereld te brengen, maar deze heldere objecten dreigen het vermogen van astronomen om de kosmos te observeren te verstoren (SN: 3/12/20). “Voor astronomen is dit een soort broek-on-fire-situatie”, zegt radioastronoom Harvey Liszt van de National Radio Astronomical Observatory in Charlottesville, Virginia.

Nu blijkt uit een nieuwe simulatie van de potentiële posities en helderheid van deze satellieten dat, in tegenstelling tot eerdere voorspellingen, casual skywatchers zullen hun zicht verstoord hebben, te. En delen van de wereld zullen meer worden getroffen dan andere, melden astronoom Samantha Lawler van de Universiteit van Regina in Canada en haar collega’s in een paper die op 9 september op arXiv.org is geplaatst.

“Hoe zal dit van invloed zijn op de manier waarop de lucht naar uw oogbollen kijkt?” vraagt ​​Lawler. “Wij mensen kijken al zo lang als we mens zijn naar de nachtelijke hemel en analyseren daar patronen. Het maakt deel uit van wat ons mens maakt.” Deze megaconstellaties zouden kunnen betekenen dat “we voor het eerst in de menselijke geschiedenis meer een door de mens gemaakt patroon zullen zien dan dat we de sterren kunnen zien.”

Platte, gladde oppervlakken op satellieten kunnen zonlicht weerkaatsen, afhankelijk van hun positie aan de hemel. Eerder onderzoek had gesuggereerd dat de meeste nieuwe satellieten niet zichtbaar zouden zijn met het blote oog.

Lawler, samen met Aaron Boley van de Universiteit van British Columbia en Hanno Rein van de Universiteit van Toronto in Scarborough in Canada, begonnen hun simulatie te bouwen met openbare gegevens over de lanceringsplannen van vier bedrijven: Starlink van SpaceX, Kuiper van Amazon, OneWeb en StarNet/ GW — dat was ingediend bij de Amerikaanse Federal Communications Commission en de International Telecommunications Union. De deponeringen bevatten gedetailleerde informatie over de verwachte baanhoogten en -hoeken van 65.000 satellieten die de komende jaren zouden kunnen worden gelanceerd.

“Het is onmogelijk om de toekomst te voorspellen, maar dit is realistisch”, zegt astronoom Meredith Rawls van de Universiteit van Washington in Seattle, die niet betrokken was bij het nieuwe onderzoek. “Als mensen deze simulaties maken, kiezen ze vaak een getal uit een hoed. Dit rechtvaardigt echt de cijfers die ze kiezen.”

Er zijn momenteel ongeveer 7.890 objecten in een baan om de aarde, waarvan ongeveer de helft operationele satellieten zijn, volgens het UN Office for Outer Space Affairs. Maar dat aantal neemt snel toe naarmate bedrijven steeds meer satellieten lanceren (SN: 28/12/20). In augustus 2020 waren er slechts ongeveer 2.890 operationele satellieten.

Vervolgens berekenden de onderzoekers hoeveel satellieten er op verschillende tijdstippen van het jaar, op verschillende uren van de nacht en vanaf verschillende posities op het aardoppervlak in de lucht zullen zijn. Ze schatten ook hoe helder de satellieten waarschijnlijk zouden zijn op verschillende uren van de dag en tijden van het jaar.

Die berekening vereiste veel aannames omdat bedrijven geen details over hun satellieten hoeven te publiceren, zoals de materialen waaruit ze zijn gemaakt of hun precieze vormen, die beide de reflectiviteit kunnen beïnvloeden. Maar er zijn genoeg satellieten in een baan om de aarde die Lawler en collega’s hun gesimuleerde satellieten kunnen vergelijken met het licht dat door de echte naar de aarde wordt gereflecteerd.

De simulaties toonden aan dat “de manier waarop de nachtelijke hemel zal veranderen niet alle plaatsen in gelijke mate zal beïnvloeden”, zegt Lawler. De plaatsen waar sterrenkijken met het blote oog Het meest getroffen zullen zijn op de breedtegraden 50 ° N en 50 ° Z, regio’s die lager Canada, een groot deel van Europa, Kazachstan en Mongolië, en de zuidelijke punten van Chili en Argentinië doorkruisen, vonden de onderzoekers.

“De geometrie van zonlicht in de zomer betekent dat er de hele nacht honderden zichtbare satellieten zullen zijn”, zegt Lawler. “Het is overal slecht, maar daar is het erger.” Voor haar is dit persoonlijk: ze woont op 50° N.

Dichter bij de evenaar, waar veel onderzoeksobservatoria zijn gevestigd, is er een periode van ongeveer drie uur in de winter en rond de tijd van de lente- en herfst-equinoxen met weinig of geen door de zon verlichte satellieten. Maar in de zomer zijn er nog steeds honderden zonovergoten satellieten op deze locaties.

Een paar zichtbare satellieten kunnen een leuk spektakel zijn, geeft Lawler toe. “Ik denk dat we ons hier echt op een overgangspunt bevinden waar het zien van een satelliet, of zelfs een Starlink-trein, cool en anders is en wow, dat is geweldig”, zegt ze. “Ik keek altijd op als de… [International Space Station] boven was.” Maar ze vergelijkt de komende verandering met het kijken naar een auto die 100 jaar geleden over de weg rijdt, versus het leven naast een drukke snelweg nu.

“Elke zestiende ster zal daadwerkelijk bewegen”, zegt ze. ‘Ik hoop dat ik het mis heb. Ik heb nooit meer ongelijk willen hebben over een simulatie dan dit. Maar zonder mitigatie ziet de lucht er over een paar jaar zo uit.”

Astronomen zijn geweest ontmoeting met vertegenwoordigers van particuliere bedrijven, maar ook ruimtevaartadvocaten en overheidsfunctionarissen, om compromissen en mitigatiestrategieën uit te werken. Bedrijven hebben manieren getest om reflectiviteit te verminderen, zoals het in de schaduw stellen van de satellieten met een ‘vizier’. Andere voorgestelde strategieën omvatten het beperken van de satellieten tot lagere banen, waar ze helderder lijken in telescoopafbeeldingen maar sneller door de lucht bewegen. Contra-intuïtief zouden helderdere, snellere satellieten beter zijn voor astronomisch onderzoek, zegt Rawls. “Ze gaan snel uit de weg.”

Maar die strategie op lagere hoogte betekent meer zichtbare satellieten voor andere delen van de wereld, en meer die met het blote oog zichtbaar zijn. “Er is geen magische orbitale hoogte die al onze problemen oplost”, zegt Rawls. “Er zijn een aantal breedtegraden op aarde waar het niet uitmaakt op welke hoogte je je satellieten plaatst, ze zullen overal zijn. De enige uitweg is minder satellieten.”

Er zijn momenteel geen voorschriften over hoe helder een satelliet kan zijn of hoeveel satellieten een particulier bedrijf kan lanceren. Wetenschappers zijn dankbaar dat bedrijven met hen willen samenwerken, maar zijn nerveus dat hun medewerking vrijwillig is.

“Veel mensen die aan satellieten werken, geven om de ruimte. Ze zitten in deze branche omdat ze ruimte geweldig vinden”, zegt Rawls. “Dat delen we, dat helpt. Maar het lost het niet op. Ik denk dat we zo snel mogelijk een soort regulering moeten krijgen.” (Vertegenwoordigers van Starlink, Kuiper en OneWeb hebben niet gereageerd op verzoeken om commentaar.)

Er worden inspanningen geleverd om het probleem onder de aandacht van de Verenigde Naties te brengen en om te proberen bestaande milieuregels te gebruiken om limieten te stellen aan satellietlanceringen, zegt medeauteur Boley (die ook in de buurt van 50 ° N woont).

Analogieën met andere wereldwijde vervuilingsproblemen, zoals ruimteafval, kunnen inspiratie en precedenten bieden, zegt hij. “Er zijn een aantal manieren om vooruit te komen. We moeten niet alleen de hoop verliezen. Daar kunnen we wat aan doen.”