Las megaconstelaciones de satélites corren el riesgo de arruinar la astronomía para siempre

Rayas de Starlink visibles estropean esta imagen del cielo nocturno tomada por DeCam DELVE Survey. Encuesta CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/DeCam DELVE

La comunidad astronómica está al límite. El creciente número de satélites que se transmiten a través de la órbita terrestre baja hace que sea casi imposible obtener una vista clara del cielo.

La verdadera amenaza que representan estas megaconstelaciones para la comunidad astronómica apenas comienza a comprenderse. A reporte publicado la semana pasada por la Sociedad Astronómica Estadounidense concluyó que cambiarán fundamentalmente la observación astronómica para las investigaciones ópticas y del infrarrojo cercano en el futuro. Las imágenes nocturnas sin el paso de un satélite iluminado por el sol ya no serán la norma, escriben los autores.

Los primeros satélites Starlink ya estaban claramente visible poco después del lanzamiento el año pasado, y algunos observatorios encontraron sus imágenes del cielo nocturno arruinado . El jueves, SpaceX está listo para lanzar su último lote de satélites Starlink, con un conjunto de 60 para unirse a la flota de 653 que se han lanzado desde mayo de 2019. En varios años, se espera que toda la red aumente a 12,000 satélites, con una posible expansión a 42.000. OneWeb, con sede en Londres, empujando a través de un año de quiebra y nueva propiedad , acaba de encontrar la aprobación de la FCC para 1.280 satélites para proporcionar servicios de banda ancha a los consumidores estadounidenses, y la empresa propone una constelación que eventualmente podría expandirse a 48,000 satélites . Amazon finalmente recibió la aprobación para su Propuesta del Proyecto Kuiper lanzará 3.236 satélites para su propio servicio de Internet satelital, y esto probablemente sea solo el comienzo. La astronomía tal como la conocemos nunca volverá a ser la misma.

Un video de lapso de tiempo del paso de un grupo de satélites Starlink sobre Maunakea, Hawái, el 12 y 13 de noviembre de 2019.

OBSERVATORIO INTERNACIONAL GÉMINIS/NOIRLAB/NSF/AURA

La visibilidad de los satélites SpaceX Starlink realmente sorprendió a todos, dice Megan Donahue, astrónoma de la Universidad Estatal de Michigan y expresidenta de la AAS. Si bien muchas personas estaban encantadas de ver un tren de luces brillantes moverse por el cielo en una noche despejada, los astrónomos sabían que esas luces terminarían como largas rayas blancas en las imágenes recopiladas por sus telescopios, borrando las estrellas reales y los objetos celestes que eran. tratando de observar. Imaginar el cielo repleto de estos es espeluznante para los astrónomos, dice ella.

Un satélite fotobomba no es nada nuevo, es probable que suceda con más de 2600 satélites activos dando vueltas alrededor de la Tierra. Pero según Jeff Hall, director del Observatorio Lowell y coautor y editor del informe de la AAS, la gran mayoría de ellos son tenues, especialmente los que se encuentran a altitudes muy altas. Si aparecen en la imagen, son puntos muy pequeños. Apenas suponen un problema.

Debido a que estas nuevas constelaciones se están desplegando en órbitas más bajas, son mucho más brillantes y dejan largas rayas brillantes en la imagen y, a veces, distorsionan otras partes de los datos. Y debido a que hay tantos, tratar de mantenerlos fuera del campo de visión de uno es perder el juego de golpear a un topo. En los viejos tiempos, tal vez una de las 100 imágenes no podía usarse debido a la interferencia de un satélite. Los astrónomos ahora enfrentan la posibilidad de perder hasta dos tercios de sus datos debido a estos rastros de satélites.

Los nuevos satélites LEO no afectan a todos los programas de astronomía de la misma manera. El trabajo de Hall, por ejemplo, hace observaciones de espectrógrafos ópticos (las longitudes de onda de la luz emitida por una fuente) para medir variaciones muy específicas en estrellas individuales. Estas imágenes solo se verán afectadas si el satélite vuela justo en frente del telescopio.

Pero para los telescopios de próxima generación que son extremadamente sensibles o realizan observaciones de campo amplio que examinan grandes franjas del cielo, Starlink y otras constelaciones serán un problema agobiante. Los observatorios que buscan objetos cercanos, como el Telescopio de reconocimiento panorámico y el Sistema de respuesta rápida (Pan-STARRS) de la Universidad de Hawái, ya están encontrar sus imágenes destruidas por los movimientos del satélite Starlink . Si hay un asteroide en curso de colisión con la Tierra, es posible que los datos ahora estén demasiado dañados para que podamos encontrarlo lo suficientemente pronto y planificar una respuesta adecuada.

El ejemplo más destacado es probablemente el Observatorio Vera C. Rubin en Chile (anteriormente conocido como el Gran Telescopio de Exploración Sinóptica), una instalación de miles de millones de dólares diseñada para ayudar a los astrónomos a detectar señales ópticas e infrarrojas cercanas extremadamente débiles. Se utilizará para mapear objetos pequeños que están lejos y buscar materia oscura y energía oscura. Las simulaciones sugieren que hasta el 30% de las imágenes de Vera Rubin estarán plagadas de al menos un rastro de satélite Starlink cuando se despliega la constelación completa. Cientos de investigaciones científicas que se basan en estos datos podrían detenerse, retrasando algunos descubrimientos durante varias generaciones.

Según Donahue, un objetivo ideal sería reducir el brillo de estos satélites por un factor de 100. Con este fin, el informe de la AAS describe varias soluciones potenciales que se supone que son prácticas tanto para los astrónomos como para los operadores de satélites. Por ejemplo, un nuevo software podría dar a los astrónomos un aviso para cuándo y dónde se espera que los satélites pasen por encima . Eso podría ayudarlos a trabajar en esos momentos o incluso enmascarar la luz de los satélites durante la exposición, y también podría usarse en el procesamiento de imágenes para sustraer rastros de satélites de los datos mismos.

Para los operadores de satélites que buscan soluciones, también hay objetivos comerciales a considerar. Después de todo, la solución más rápida y efectiva sería dejar de lanzar constelaciones, y eso es simplemente imposible.

Una opción es hacer que los satélites sean menos reflectantes. SpaceX probó un prototipo SábadoOscuro pintura en un satélite Starlink en enero, pero no logró reducir significativamente el brillo . La compañía ahora está instalando un protector solar desplegable llamado VisorSat en todos sus satélites en el futuro, pero existe cierto debate entre los científicos sobre si esta es realmente una solución efectiva .

Según Hall, uno de los mejores enfoques es ajustar la orientación del satélite en el espacio de modo que la superficie reflectante quede alejada del suelo, minimizando el brillo que observan los telescopios de superficie. Lo he observado personalmente con algunos de los satélites SpaceX donde han hecho ajustes de actitud, dice. Todavía puedes verlos pasar, pero apenas, son muy débiles.

Uno de los mayores conflictos que enfrentarán los operadores de satélites será en torno a las altitudes de sus constelaciones. Greg Wyler, fundador de OneWeb ha argumentado que la constelación de su compañía era menos probable que resultara en colisiones de satélites gracias a su órbita superior de 1.200 kilómetros. Mientras que algo como Starlink busca cubrir el planeta con muchos más satélites orbitando a una distancia más cercana, los satélites en órbitas más altas tienen una huella de comunicaciones más grande, lo que significa que cada uno puede cubrir una mayor parte de la Tierra. Eso podría reducir el número total de satélites en el cielo.

Desafortunadamente, como destaca el documento de AAS, cuanto más alta es la órbita, más tiempo permanece el satélite en el campo de visión. Puede ser un poco menos brillante, pero para todos los efectos, es igual de perjudicial para las observaciones astronómicas, potencialmente durante toda la noche. El informe recomienda que las empresas se abstengan de poner constelaciones por encima de los 600 kilómetros de altitud.

Sin embargo, afortunadamente, todas estas empresas son socios dispuestos a descubrir cómo solucionar el problema. El informe de AAS contó con una gran cantidad de aportes tanto de SpaceX como de OneWeb. Piensan que lo que están haciendo es realmente genial, y piensan que lo que estamos haciendo es realmente genial, dice Hall. Así que estamos tratando de coexistir aquí.

Los astrónomos deben confiar en esta buena voluntad de los operadores de satélites. No existe ningún obstáculo técnico o reglamentario para el lanzamiento de una constelación de satélites ultrabrillantes que podría imposibilitar muchos o la mayoría de los programas de astronomía.

Hall y sus colegas planean abordar este vacío legal y presentar recomendaciones durante una nueva ronda de talleres que comenzará la próxima primavera. Y esperan que SpaceX y otros también cooperen en ese frente. Los operadores de satélites de todo el mundo tienen un incentivo para evitar el caos total que podría surgir si todos tuvieran carta blanca para lanzar lo que quisieran al espacio.

Estas son recomendaciones de políticas que tendrán que ir a las Naciones Unidas, dice Hall. Este es un problema internacional. Y tendrá que ser resuelto dentro del ámbito de un organismo internacional. Sin embargo, cuándo la ONU y sus países miembros realmente adoptarán y harán cumplir tales reglas es otra cuestión.

Corrección 8/9/20: Se ha corregido una cita errónea de Hall.

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