Satelity zrujnują zdjęcia Hubble’a. Symulacje są druzgocące
Nowe symulacje pokazują, że ekspansja komercyjnych satelitów grozi zalaniem zdjęć z kosmosu świetlnymi smugami. To cios dla nauki.
Do tej pory astronomowie najczęściej pokazywali zdjęcia z ziemskich teleskopów przecięte jasną, ukośną kreską, czyli śladem po przelocie satelity. Uważano, że kosmiczne obserwatoria, orbitujące setki kilometrów nad ziemią, będą przed tym zjawiskiem w dużej mierze chronione. Nowe obliczenia sugerują jednak, że jest to tylko niestety myślenie życzeniowe.
Zespół kierowany przez Alejandro Borlaffa z ośrodka NASA Ames przeprowadził komputerowe symulacje widoku z kilku teleskopów znajdujących się na niskiej orbicie okołoziemskiej. W pakiecie znalazły się: słynny Kosmiczny Teleskop Hubble’a, świeżo wystrzelona misja SPHEREx, planowany chiński teleskop Xuntian oraz europejski projekt ARRAKIHS, który ma wystartować w kolejnej dekadzie.
Badacze zasymulowali około półtora roku pracy każdego z tych instrumentów, podkładając pod ich wirtualne kamery różne scenariusze dotyczące liczby satelitów na orbicie. W najbardziej prawdopodobnym wariancie, odpowiadającym obecnym planom firm z branży kosmicznej, w przestrzeni wokół Ziemi miałoby krążyć około 560 tys. satelitów.
96 proc. skażonych zdjęć i dziesiątki smug na jednym kadrze
Najbardziej uderzające wnioski dotyczą skali zanieczyszczenia obrazów. Dla analizowanych teleskopów od 40 do ponad 96 proc. zdjęć zawierało przynajmniej jeden ślad po przelocie satelity. A to dopiero początek problemu. Symulacje pokazały, że pojedynczy kadr może zawierać nie jedną, ale całe dziesiątki takich śladów. Dla niektórych konfiguracji w jednym obrazie pojawiały się nawet ponad 90 smug po satelitach. Przy jeszcze bardziej agresywnym scenariuszu liczba śladów rosła do ponad 160 na pojedynczej klatce.
Oznacza to, że surowe dane z teleskopów musiałyby być niemal nieprzerwanie oczyszczane z artefaktów. Nawet jeśli część smug da się odfiltrować, zawsze pozostaje ryzyko, że w tym szumie przepadnie coś naprawdę ważnego: słaby ślad odległej galaktyki, poświata supernowej czy w najbardziej katastrofalnym scenariuszu punktowa plamka asteroidy zmierzającej w naszą stronę.
Strach przed fałszywymi asteroidami i utratą rzadkich zjawisk
Najpoważniejsza obawa astronomów dotyczy nie tyle samej estetyki zdjęć, ile realnego ryzyka przeoczenia ważnych obiektów. Ślady po satelitach w symulacjach przypominają jasne, przesuwające się punkty i kreski. Z naukowego punktu widzenia to bardzo podobny sygnał jak wiele badanych zjawisk: od bliskich Ziemi asteroid po rozbłyski krótkotrwałych, gwałtownych eksplozji w dalekim kosmosie.
Jeżeli znacząca część kadrów będzie pokryta dziesiątkami smug, to rozróżnienie, co jest niebezpieczną skałą lecącą w stronę Ziemi, a co tylko kolejnym satelitą, stanie się trudniejsze i o wiele bardziej czasochłonne. A z czasem może nawet staną się wręcz niemożliwe. W przypadku krótkotrwałych zjawisk, takich jak potężne błyski promieniowania gamma, liczą się tak naprawdę minuty – teleskop musi szybko wykryć sygnał, obliczyć jego położenie i przekazać je innym obserwatoriom. Każda dodatkowa warstwa szumu to ryzyko, że część takich wydarzeń po prostu nam umknie.
Szansą są krótsze ekspozycje, ale trzeba je planować z odpowiednim wyprzedzeniem
Autorzy pracy i komentujący ją badacze wskazują, że tak naprawdę istnieją techniczne sposoby ograniczenia szkód. Jednym z nich jest skracanie pojedynczych ekspozycji. Zamiast jednej długiej klatki, którą satelita ma dużą szansę przeciąć na całej długości, można zrobić serię krótszych zdjęć. Smuga pojawi się wtedy tylko na części z nich i będzie łatwiejsza do wycięcia na etapie obróbki danych.
Przeczytaj także:
Problem jednak w tym, że takie podejście trzeba uwzględnić już na etapie projektowania misji, a nie w jej trakcie. Kamera teleskopu, elektronika, a nawet sposób planowania obserwacji są przystosowane do określonych czasów naświetlania. Zmiana filozofii pracy instrumentu po jego wyniesieniu na orbitę jest bardzo trudna, a czasem po prostu niemożliwa.
Czy da się jeszcze podzielić niebo?
Autorzy badań podkreślają, że kluczem będzie tu także porozumienie między astronomami a firmami budującymi megakonstelacje. W grę wchodzi np. obniżanie orbit przyszłych satelitów, tak aby szybciej spalały się w atmosferze i spędzały mniej czasu w najbardziej newralgicznych pasach wysokości. Możliwe są również techniczne modyfikacje, takie jak powłoki zmniejszające odbicie światła słonecznego.
Część środowiska naukowego uważa jednak, że próby dogadania się są spóźnione i zbyt łagodne. Ich zdaniem przestrzeń wokół Ziemi traktowana jest jak darmowy surowiec, który można eksploatować bez oglądania się na konsekwencje dla nauki i długoterminowego bezpieczeństwa kosmicznego. Z tej perspektywy najnowsze symulacje są tak naprawdę ostatnim ostrzeżeniem, że jeśli nie wypracujemy nowych reguł eksploracji kosmosu, to przyszłe pokolenia astronomów mogą patrzeć w niebo przez szybę porysowaną śladami po naszych satelitach.
*Grafika wprowadzająca wygenerowana przez AI
