Zanieczyszczenie światłem weszło na nowy poziom. Smog orbitalny oślepia teleskopy
Do niedawna astronomowie martwili się głównie o smugi światła odbitego od satelitów, psujące zdjęcia wykonywane z powierzchni Ziemi. Naukowcy z NASA Ames Research Center piszą jednak na łamach najnowszego wydania „Nature”, że problem przeniósł się wyżej i dotyczy bezpośrednio instrumentów astronomicznych pracujących w kosmosie. Od 2019 r. liczba satelitów wzrosła z ok. 2 tys. do 15 tys., a wnioski składane do amerykańskiej Federalnej Komisji Łączności (FCC) i Międzynarodowego Związku Telekomunikacyjnego (ITU) sugerują, że do końca lat 30. XXI w. wokół Ziemi będzie krążyć nawet ponad pół miliona takich obiektów. Badacze sprawdzili więc, jak ten gwałtowny wzrost może wpłynąć na jakość danych naukowych.
Słynny Hubble także zagrożony
Pod lupę wzięto obecny na orbicie słynny teleskop Hubble’a, wystrzelony tym roku SPHEREx (NASA) oraz planowane misje: ARRAKIHS (Europejska Agencja Kosmiczna) i Xuntian (Chiny). Wyniki okazały się alarmujące. Jeśli zgłoszone konstelacje – liczące łącznie ok. 560 tys. satelitów – zostaną w pełni zrealizowane, to w przypadku Kosmicznego Teleskopu Hubble’a „zanieczyszczą” prawie 40 proc. zdjęć. Dla pozostałych trzech teleskopów, które mają szersze pola widzenia, odsetek zepsutych ujęć może przekroczyć nawet 96 proc. Oznacza to m.in., że na każdym zdjęciu, które zostanie wykonane np. przez chiński teleskop Xuntian, pojawią się średnio aż 92 ślady satelitów, a dla europejskiego ARRAKIHS liczba ta wyniesie ok. 69. Nieco lepiej sytuacja wygląda dla działającego już SPHERExa, gdzie średnia wyniesie blisko 6 śladów na jedno ujęcie.
Mechanizm powstawania tych zakłóceń jest prosty: satelity są oświetlane przez Słońce, a ich błyszczące powierzchnie działają jak przemieszczające się lusterka. Ponieważ teleskopy wykonują zdjęcia z długim czasem naświetlania, przelot takiego obiektu jest rejestrowany jako jasna smuga. Nawet jeśli linia nie przetnie bezpośrednio badanego ciała niebieskiego, rozprasza światło wewnątrz instrumentu, tworząc poświatę niszczącą kontrast zdjęcia.
Czytaj także: Poszukiwacze ciemnego nieba
Co ciekawe, stosowane dotychczas metody maskowania, takie jak malowanie satelitów na czarno, nie działają w przypadku teleskopów kosmicznych. Wynika to z geometrii: operatorzy celowo ustawiają satelity tak, by ich panele fotowoltaiczne odbijały jak najmniej światła w stronę Ziemi i nie „zaśmiecały” nocnego nieba. Niestety, ta strategia sprawia, że dla teleskopu krążącego na orbicie stają się one doskonale widoczne jako szerokie, skąpane w słońcu powierzchnie.
Precyzyjne prognozy niedostępne
Autorzy analizy sugerują, że rozwiązaniem mogłoby być umieszczanie konstelacji satelitów na orbitach niższych niż te, na których pracują teleskopy. Dzięki temu satelity dłużej przebywałyby w cieniu Ziemi. To podejście ma jednak swój ekologiczny koszt. Utrzymywanie flotylli na bardzo niskich wysokościach wiąże się z częstszym spalaniem ich w atmosferze, co prowadzi do uwalniania w stratosferze nanocząsteczek tlenku glinu. One zaś mogą niszczyć warstwę ozonową.
Zobacz także: Gdy widać ciemność
Warto przy tym zaznaczyć, że precyzyjne prognozy wpływu satelitów na obserwacje astronomiczne są utrudnione ze względu na ograniczony dostęp do danych technicznych od operatorów komercyjnych. Dlatego przeprowadzone przez naukowców z NASA Ames Research Center symulacje opierają się na uproszczonych założeniach, a ponadto parametry misji będących w fazie przygotowywania, takich jak Xuntian czy ARRAKIHS, mogą jeszcze ulec zmianie.