Komunikat prasowy

Nowe badanie ESO oceniło wpływ konstelacji satelitów na obserwacje astronomiczne

5 marca 2020

Ostatnio wśród astronomów pojawiły się obawy związane z wpływem satelitów z megakonstelacji na badania naukowe. Aby lepiej zrozumieć efekt, jaki tego typu konstelacje mogą mieć na obserwacje astronomiczne, ESO zleciło badanie naukowe, skupiające się na obserwacjach teleskopami ESO w zakresie widzialnym i podczerwonym, a także dotyczące innych obserwatoriów. Opracowanie rozważa łącznie 18 reprezentatywnych konstelacji satelitów, będących w trakcie przygotowywania przez SpaceX, Amazon, OneWeb i inne firmy, razem ponad 26 tysięcy satelitów [1]. Wyniki zostały właśnie zaakceptowane do publikacji w „Astronomy & Astrophysics”.

W badaniu ustalono, iż wielkie teleskopy, takie jak należące do ESO: Bardzo Duży Teleskop (VLT) i budowany Ekstremalnie Wielkie Teleskop (ELT), przez szykowane konstelacje satelitów. Efekt jest bardziej widoczny przy długich ekspozycjach (około 1000 sekund), z których około 3% zostanie zrujnowanych podczas okresu zmroku – w czasie pomiędzy świtem, a wschodem słońca oraz pomiędzy zachodem słońca, a zmierzchem. Krótkie ekspozycje będą mniej zaburzone, wpływ będzie na około 0,5% obserwacji. Obserwacje przeprowadzone w innych porach nocy również będą mniej zaburzone, ponieważ satelity będą w cieniu Ziemi, a przez to mniej rozświetlone. W zależności od przypadku naukowego, wpływ satelitów można zmniejszyć wprowadzając zmiany w harmonogramach pracy teleskopów ESO, chociaż będzie to kosztowne [2]. Ze strony przemysłowej efektywnym krokiem w celu minimalizacji wpływu byłoby pociemnienie satelitów.

Badanie wykazało także, że największy wpływ będzie na przeglądy szerokiego pola, w szczególności te wykonywane dużymi teleskopami. Na przykład do 30%, a nawet 50% ekspozycji wykonanych przy pomocy amerykańskiego Vera C. Rubin Observatory, należącego do National Science Foundation's (nie jest to obserwatorium ESO), będzie „poważnie dotkniętych”, w zależności od okresu roku, godziny w nocy i upraszczających założeń w badaniu. Techniki łagodzenia, które można zastosować w przypadku teleskopów ESO, nie będą działać dla wspomnianego obserwatorium, ale w sposób aktywny poszukiwane są inne strategie. Potrzebne są dalsze badania, aby w pełni zrozumieć naukowe skutki utraty danych obserwacyjnych oraz wzrost złożoności ich analizy. Teleskopy do przeglądów szerokich pól nieba, jak w Rubin Observatory, mogą skanować niebo szybko, co czyni je kluczowymi do dostrzegania krótkotrwałych zjawisk, takich jak supernowe lub potencjalnie niebezpieczne planetoidy. Ze względu na ich unikalne możliwości generowania bardzo wielkich zestawów danych i wyszukiwania celów do obserwacji dla wielu innych obserwatoriów, społeczność astronomiczna oraz agencje w Europie i w innych miejscach wskazują teleskopy do przeglądów szerokiego pola jako czołowy priorytet dla przyszłego rozwoju astronomii.

Zawodowi astronomie oraz miłośnicy astronomii podnoszą także obawy związane z tym, w jaki sposób megakonstelacje satelitów mogą wpłynąć na widok naturalnego nocnego nieba. Badanie pokazuje, że około 1600 satelitów z konstelacji będzie and horyzontem obserwatorium na średnich szerokościach geograficznych, a większość z nich będzie nisko  - do 30 stopni nad horyzontem. Powyżej – czyli w obszarze, w którym odbywa się większość obserwacji astronomicznych – w danym momencie będzie widocznych około 250 satelitów z konstelacji. Są one rozświetlane przez Słońce podczas wschodu i zachodu, a coraz mocniej wchodzą w cień Ziemi w trakcie upływu nocy. Badanie wykonane przez ESO zakłada pewną jasność dla wszystkich tych satelitów. Przy tym założeniu, do około 100 satelitów będzie wystarczająco jasnych, aby zobaczyć je gołym okiem podczas godzin zmroku, a około 10 z nich będzie powyżej 30 stopni od horyzontu. Wskazane liczby spadają w trakcie, gdy noc staje się ciemniejsza, a satelity wchodzą w cień Ziemi. Podsumowując, nowe konstelacje satelitów spowodują mniej więcej podwojenie liczby satelitów widocznych na nocnym niebie nieuzbrojonym okiem na wysokości ponad 30 stopni [3].

Wskazane liczby nie obejmują pociągów satelitów widocznych od razu po wystrzelenie. Są one spektakularne i jasne, ale krótkotrwałe i widoczne tylko krótko po zachodzie słońca lub tuż przed wschodem słońca, a w danym momencie tylko na bardzo ograniczonym obszarze Ziemi.

Badanie zlecone przez ESO używa uproszczeń i założeń, aby uzyskać konserwatywne oszacowania efektów, które w rzeczywistości mogą być mniejsze niż obliczone na papierze. Potrzebne jest bardziej wyrafinowane modelowane, aby precyzyjniej określić faktyczny wpływ. O ile skupiono się na teleskopach ESO, wyniki można zastosować także na podobne teleskopy, które nie należą do ESO, ale działają w zakresie widzialnym i w podczerwienie, mające podobne zestawy instrumentów i podobne obszary badań naukowych.

Konstelacje satelitów będą mieć także wpływ na obserwatoria radiowe, milimetrowe i submilimetrowe, w tym na Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) oraz Atacama Pathfinder Experiment (APEX). Wpływ ten będzie oceniony w kolejnych badaniach. 

ESO, razem z innymi obserwatoriami, Międzynarodową Unią Astronomiczną (IAU), Amerykańskim Towarzystwem Astronomicznym (AAS), brytyjskim Królewskim Towarzystwem Astronomicznym (RAS) oraz innymi towarzystwami, podejmuje działania mające na celu zwiększenie świadomości tego problemu na globalnych forach, takich jak Komitet ONZ ds. Pokojowego Wykorzystania Przestrzeni Kosmicznej (COPUOS), czy Europejska Komisja ds. Częstotliwości Radioastronomicznych (CRAF). Jednocześnie wraz z firmami kosmicznymi sprawdzane sa praktyczne rozwiązania, które mogą chronić wielkoskalowe instrumenty wytworzone w najnowocześniejszych naziemnych obserwatoriach astronomicznych. ESO wspiera rozwój regulacji prawnych, które ostatecznie zapewnią harmonijną koegzystencję wysoce obiecującego postępu technologicznego na niskiej orbicie okołoziemskiej z warunkami pozwalającymi ludzkości na kontynuowanie obserwacji i zrozumienie Wszechświata. 

Uwagi

[1] Wiele z parametrów charakteryzujących konstelacje satelitów, w tym całkowita liczba satelitów, często się zmienia. Badanie zakłada, że na orbicie wokół Ziemi będzie łącznie 26 000 satelitów w konstelacjach, ale liczba ta może być wyższa. 

[2] Przykłady środków łagodzących obejmują: obliczanie pozycji satelitów, aby uniknąć obserwacji w momencie, gdy przelatują; zamykanie migawki teleskopu dokładnie w momencie, gdy satelita przecina przez pole widzenia; ograniczanie obserwacji w obszarach nieba, które są w cieniu Ziemi do tych, w których satelity nie są oświetlone przez Słońce. Jednak wskazane metody nie są odpowiednie dla wszystkich obszarów badań naukowych.

[3] Szacuje się, że około 34 000 obiektów większych niż 10 cm znajduje się obecnie na orbicie okołoziemskiej. Z tego około 5500 to satelity, w tym 2300 działających. Pozostałe to kosmiczne śmiecci, w tym górne człony rakiet i adaptery startowe satelitów. Około 2000 z tych obiektów znajduje się and horyzontem w danym momencie czasu. Podczas godzin zmroku około 5-10 z nich jest oświetlonych przez Słońce i wystarczająco jasnych, aby być widocznymi dla nieuzbrojonego oka. 

Więcej informacji

Badanie pt. “On the impact of Satellite Constellations on Astronomical Observations with ESO Telescopes in the Visible and Infrared Domains”, O. Hainaut i A. Williams, ukase się w Astronomy and Astrophysics, I jest dostępne tutaj oraz na arXiv.

Linki

• Publikacja naukowa
• Ogłoszenie ESO pt. "Konstelacje satelitów i ich wpływ na astronomię"
• Komunikat prasowy IAU pt. "Understanding the Impact of Satellite Constellations on Astronomy"
• Informacja AAS pt. "AAS Works to Mitigate Impact of Satellite Constellations on Ground-Based Observing"
• Rubin Observatory Legacy Survey of Space and Time (LSST) "Impact on Optical Astronomy of LEO Satellite Constellations"

Kontakt

Olivier R. Hainaut
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6752
Tel. kom.: +49 151 2262 0554
E-mail: ohainaut@eso.org

Andrew Williams
ESO External Relations Officer
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 320 062 78
E-mail: awilliam@eso.org

Bárbara Ferreira
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6670
Tel. kom.: +49 151 241 664 00
E-mail: pio@eso.org

Krzysztof Czart (Kontakt dla mediów Polska)
Sieć Popularyzacji Nauki ESO oraz Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych