Astronoomidel on tõsiseid probleeme Starlinki ja muude satelliitide tähtkujude osas

Pilt Maa ümbritsevast ruumist, mis on täidetud kümnete tuhandete sidesatelliitidega. See stsenaarium on aeglaselt tekkimas ja see on mures astronoomide pärast. Nüüd on rühm astronoome kirjutanud paberi, milles kirjeldatakse nende üksikasjalikke muresid ja kuidas kõik need satelliidid võivad maapealset astronoomiat tõsiselt ja negatiivselt mõjutada.

SpaceX ja teised ettevõtted heidavad oma innukalt kapitalisti pilgu kosmosesse Maa ümber. SpaceX ja OneWeb on seni ainsad ettevõtted, kes käivitavad oma satelliitide tähtkujude mis tahes osa. Kuid ka mitmed teised ettevõtted plaanivad sama teha ja lõpuks on kõigi nende satelliitide arv kümneid tuhandeid.

Astronoomiakogukond on nende satelliitide tähtkujude pärast muret tekitanud. Kuninglik astronoomiaühing ja Ameerika astronoomiaühing on avaldanud mõlemad avaldused, mis väljendavad nende muret ja soovi teha koostööd satelliidi tähtkujude valdkonnas tegutsevate ettevõtetega. Need avaldused on viisakad, kriitika osas ettevaatlikud ja kirjutatud koostöö vaimus.

Kuid see uus paber kirjeldab kõiki astronoomilise kogukonna muresid, on varundatud andmetega ja rõhutab nende seisukohta nõudlikumalt.

"Sajandeid on maapealsed astronoomilised vaatlused viinud erakordsete edusammudeni meie loodusseaduste teaduslikus mõistmises."

Alates teemast „Mured maapealsete astronoomiliste vaatluste pärast: samm astronoomilise taeva kaitsmiseks“

Satelliidi tähtkuju on rühm tehissatelliite, mis töötavad koos ülemaailmse või peaaegu globaalse side leviala tagamiseks. Neil on võimalus muuta kiire internet kättesaadavaks peaaegu kõikjal. Ilmselt on sellel palju eeliseid.

Kuid on ka kriitikat ja kolm Itaalia astronoomi on neid kriitika üksikasju esitanud. Kolm neist on Stefano Gallozzi, Marco Scardia ja Michele Maris. Nende ettekanne kannab pealkirja "Mured maapealsete astronoomiliste vaatluste pärast: samm astronoomilise taeva kaitsmiseks".

Kui liita kokku kõik satelliidid, mida ettevõtted tahavad oma tähtkuju osana käivitada, saate kuskil umbes 50 000 satelliiti. Küsimus on, millist mõju avaldavad need satelliidid maapealsele astronoomiale? Aruande autorid väidavad, et kõik need satelliidid kahjustavad paratamatult astronoomilisi vaatlusi.

Märkus lugejatele: inglise keel ei ole paberi autorite esimene keel, seetõttu sisaldavad mõned tsitaadid väikseid ebakõlasid, kuid tähendus on selge.

"Sõltuvalt nende kõrgusest ja pinnapeegeldusest ei ole nende panus taeva heledusse professionaalsete maapealsete vaatluste jaoks tühine," öeldakse raporti sissejuhatuses. „Kuna keskmise ja madala maa orbiidil plaanitakse käivitada tohutul hulgal umbes 50 000 uut tehissatelliiti telekommunikatsiooni jaoks, on tehisobjektide keskmine tihedus ruuttaeva kraadi korral üle 1 satelliidi; see kahjustab paratamatult professionaalseid astronoomilisi pilte. ”

Kuna SpaceX on nende tähtkuju juurutamisel kõige kaugemal ja nende nime hüpatakse paberil sageli. SpaceXi Starlinki süsteem on juba käivitanud peaaegu 250 nende satelliiti ja nad plaanivad paigutada kokku kuni 42 000 satelliiti. Paberi kohaselt paistavad need satelliidid pärast päikeseloojangut ja enne päikeseloojangut taevas 3. kuni 7. magnituudini.

Autorid väidavad, et kõik need satelliidid jätavad paratamatult jälgi astronoomilistesse piltidesse ja võivad pärssida Maa lähedal asuvate objektide otsimist. On teatav risk, et me ei pruugi kõigi nende satelliitide tõttu potentsiaalset mõju märgata.

Kuid raporti kohaselt ei mõjuta see ainult pilte. "Tõsised probleemid on ühised ka muudele maapinnaliseks uurimiseks kõlblikele lainepikkustele, eriti raadioastronoomia osas, mille detektorid on juba küllastunud satelliitide laialdase kiirgusega nii kosmosejaamadest kui ka maapinnalt."

Veel 2019. aasta mais üritas Elon Musk jätta kõik Starlinkiga seotud astronoomilised mured kõrvale. Tema kriitika üsna rabeda tagasilükkamise hulgas oli tema väide, et “Peame niikuinii teleskoobid <sic> orbiidile viima. Atmosfääri sumbumine on kohutav. ”

Muskil on kosmosekogukonnas tohutu profiil, nii et tema sõnad võisid mõnda veenda, et Starlinki ja astronoomia vahel pole probleeme. Kuid Musk on ettevõtja, mitte teadlane.

Kõigi saavutuste osas pole Musk astronoomia ega astronoomiliste vaatluste ekspert. Kas tema väide, et Starlinkil on ~ 0% mõju astronoomia edusammudele, on täpne ja teadlik?

Uue paberi kolm autorit ei paista nii arvavat. Need visandavad satelliidi tähtkujude astronoomiaga seotud riskid ja pole sugugi tähtis, kas nad on optilises valguses nähtavad. Nad märgivad, et väikeste satelliitide populatsiooni sellistest muutustest tuleneb ohtlik mõju. Visandatud on spetsiaalne strateegia kiireks sekkumiseks, et kaitsta ja kaitsta kõiki maapinnalt jälgitavaid astronoomilisi ribasid. "

"Ilma maapealsete vaatlusteta oleks suurem osa praegusest kosmosepõhisest astronoomiast kasutu või võimatu."

Alates teemast „Mured maapõhiste astronoomiliste tähelepanekute üle: astronoomilise taeva kaitseks vajalik samm”

Autorid alustavad alguses sellega, et juhivad tähelepanu maapealsete tähelepanekute tohututele edusammudele mõistmisel. "Sajandeid on maapealsed astronoomilised vaatlused viinud erakordsete edusammudeni meie loodusseaduste teaduslikus mõistmises." Sellega on raske vaielda.

Paberi esimeses osas räägitakse sellest, kuidas kosmosepõhine astronoomia ehk kosmoseteleskoobid on teadmistele kaasa aidanud. Kuid nad juhivad tähelepanu sellele, et maapealne ja kosmosepõhine astronoomia vajavad üksteist ja koos töötades annavad parima teaduse. "Ilma maapealsete vaatlusteta oleks suurem osa praegusest kosmosepõhisest astronoomiast kasutu või võimatu."

Võib kindlalt öelda, et autorid ei nõustu Muski väitega, mille kohaselt peame nagunii teleskoobid <sic> orbiidile viima. Atmosfääri sumbumine on kohutav. ”

Võib-olla pole Musk adaptiivsest optikast kunagi kuulnud. Adaptiivne optika võimaldab tänapäevastel maapealsetel teleskoopidel ületada atmosfääri mõju vaatlustele. Tulevastel teleskoopidel, nagu Euroopa eriti suur teleskoop ja kolmekümnemeetrisel teleskoobil, on nende kujunduse keskmes adaptiivne optika.

Autorid juhivad tähelepanu ka sellele, mis peaks olema selge kõigile, kes sellele väga kaua mõtlevad: võrreldes maapealse astronoomiaga on kosmosepõhised teleskoobid tohutult kallid. Ja riskantne.

Teleskoobi tehnoloogia edusamme tehakse siin Maa peal. Nende kasutuselevõtt on riskantne osa, kuid tehnoloogiaid on siin Maa peal juba katsetatud ja arendatud. Nagu paberi autorid märgivad, pole uute teleskoobitehnoloogiate katsetamine ja arendamine kosmoses teostatav.

"Kosmosepõhiste teleskoopide peamine piirang on see, et neid ei saa pärast turulelaskmist hooldada, uuendada ega parandada." Hubble on erand ja muid kosmoseteleskoope pole hooldatud. Kui nad on valmis, siis nad on tehtud.

„Võrreldes maapealsete vaatluskeskustega on kosmosepõhiste teleskoopide keskmine eluiga paarkümmend aastat või vähem. Vastupidi, maapealsed vaatluskeskused kestavad mitu aastakümmet, kosmoseajajärgu alguses paigaldatud teleskoobid töötavad taas kasumlikult. " Lühidalt - kosmoseteleskoobid muutuvad tehnoloogiliselt vananenuks, samal ajal kui nende maapealsed kolleegid töötavad edasi.

Me näeme seda Euroopa Lõunavaatluskeskuse (ESO) väga suure teleskoobiga (VLT). VLT koosneb neljast põhiseadmest ja esimene nägi esimest valgust 1998. aastal. Aastate jooksul on seda mitu korda täiustatud, suurendades iga kord selle vaatlusvõimet. Kaks selle instrumenti, SPHERE (esimene valgus juuni 2014) ja ESPRESSO (esimene tuli, september 2016), on mõeldud eksoplaneetide uurimiseks - midagi sellist, mis polnud VLT kavandamisel oluline. Eksoplaneetide uurimiseks täiustati ka teisi instrumente, näiteks VISIR (VLT Imager ja keskmise infrapuna spektromeeter).

Kosmoseteleskoobid on ka maapealsete teleskoopidega võrreldes kulukad. James Webbi kosmoseteleskoop on arenduses olnud 20 aastat ja see läheb maksma 10 miljardit USA dollarit. Kuid järgmise põlvkonna maapealsed teleskoobid, nagu hiiglasliku Magellani teleskoop ja Euroopa eriti suur teleskoop, maksavad igaüks umbes miljard dollarit. Ja tõenäoliselt ületavad nad JWSTi aastakümneteks.

Töö vihjetu osa käsitleb tegelikke probleeme, millega maapealne astronoomia satelliitide tähtkujudest silmitsi seisab. Mõne elektromagnetilise lainepikkuse korral on kosmoseteleskoobid palju efektiivsemad kui maapealsed teleskoobid. Näiteks kauges infrapunas takistab õhkkond suure osa sellest. Kuid see ei räägi kogu lugu.

Töös räägivad autorid taeva lagunemisest. See halvenemine ei tulene mitte ainult maapinnast tulevast valgusreostusest, vaid "selle põhjuseks on ka tehislike satelliidiparkide ületamine ja vaatluste järsud heledad paralleelsed triibud / rajad kõigil laiuskraadidel."

Ainuüksi Starlink soovib paigutada orbiidile kuni 40 000 satelliiti. See on vaid üks ettevõte mitmest, kes plaanib käivitada satelliidikomplekte. Keegi ei tea, kui palju neid lõpuks on, kuid on õiglane kasutada aruteluks 50 000 satelliidifiguuri.

"Astronoomid tunnevad suurt muret võimaluse pärast, et Maalt vaadatuna taeva võib varjata kümned tuhanded satelliidid, mis ületab paljus inimsilmale nähtavaid umbes 9000 tähte," ütlesid autorid. "See pole mingi kauge oht: see juba toimub."

Kolm astronoomi jagavad kõik Maa kasvava satelliidipargi numbrid. Vaatenurkade, kõrguse ja heleduse arvessevõtmine viib need järeldusele: „Seega on 50 000 satelliidi puhul normaalsus kunstlike objektidega rahvarohke taevas: igal taeva ruutkraadil on satelliit, mis indekseerib kogu selle ulatuses öösel ligipääsetav ja nähtav astronoomiliste kaamerate ja mitte ainult professionaalsete mõõteriistade abil. ”

Autorite sõnul kahjustab kogu see valgusreostus tõsiselt astronoomilisi vaatlusi. Nad tunnistavad, et SpaceX katsetab peegeldusvõime vähendamiseks ühte musta värviga satelliiti. Kuid nad juhivad tähelepanu sellele, et 75% satelliidi pinnast on päikesepaneelid, mida ilmselgelt ei saa värvida. Samuti juhivad nad tähelepanu satelliidi musta värvimisega seotud probleemidele: „Kui satelliidi kere takistab päikesevalgust peegeldama, neelab see võimalike riketega liiga palju soojendavat kiirgust, suurendab see tõenäoliselt kogu laevastiku riskijuhtimist ja muudab tumeda kattega lahus on ebaefektiivne või isegi kahjulik. ”

Siis on kogu raadioside häirete probleem. "Isegi parimate katte- ja leevendusprotseduuride abil, mis vähendavad visuaalsetele astronoomilistele vaatlustele avalduvat mõju, jäetakse või unustatakse sageli see, et telekommunikatsiooni tähtkujud säravad raadiolainepikkuse ribades, mis on maapinnalt jälgitavad."

Kosmoseajastu algusest peale on sõlmitud aastakümneid vanu kokkuleppeid, mis reserveerivad teatud raadiosagedused teatavaks kasutuseks. Teatud aatomite ja molekulide sagedused kosmoses on ette nähtud raadioastronoomia jaoks. Nende hulka kuuluvad vingugaas ja selle isotoobid ning H2O.

Raadioastronoomid peavad juba igasuguste häiretega hakkama saama. Autorite sõnul läheb see palju hullemaks. „Mida aga laialdaselt ei tunnustata, on see, et uusima põlvkonna telekommunikatsioonivõrkude (nii kosmosest kui ka Maalt) arendamisel on juba raadiostronoomilistele vaatlustele (kõigis alamribades) sügav mõju: LEO satelliidiparkidega on see üsna kindel et olukord võib muutuda väljakannatamatuks. ”

"Tulevastele põlvkondadele kuuluvatel isikutel on õigus saastamata ja kahjustamata Maale, sealhulgas puhtale taevale;"

UNESCO inimõiguste ülddeklaratsioon tulevastele põlvedele.

Seejärel on küsimus seaduslikkusest ja sellest, millised asutused võivad satelliitide tähtkujude kasutuselevõtmist lubada.

Autorid juhivad meie tähelepanu UNESCO (ÜRO haridus-, teadus- ja kultuuriorganisatsioon) 1994. aasta avaldusele. Selles avalduses öeldakse: „Tulevastele põlvkondadele kuuluvatel isikutel on õigus saastamata ja kahjustamata Maale, sealhulgas puhtale taevale; neil on õigus seda nautida kui inimajaloo kultuuri alust ja sotsiaalseid sidemeid, mis muudavad iga põlvkonna ja indiviidi ühe inimperekonna liikmeks. "

Sama UNESCO avaldus ütleb ka: „Siin on maailmapärand kogu inimkonna omand ja ehkki võivad olemas olla kaitseseadused, on selle jõustamine teine ​​asi, kuna seda tüüpi rahvusvahelise lepingu alusel saavad teised riigid kaevata ainult teisi riike. Riik vastutab oma jurisdiktsiooni piires toimuva tegevuse eest - olgu see siis volitatud või omavoliline. "

Kolm astronoomi rõhutavad, et kuna FCC ja muud USA asutused on Starlinki heaks kiitnud, võivad nad olla võimelised ka Starlinki peatama. Rahvusvahelise õiguse kohaselt võivad nad neid isegi kohustada.

Nad mainivad ka kosmoselepingut ja ütlevad: „Ja seaduslik protsess seisneb selles, et osariigi valitsus, seekord USA valitsus, vastutab kõigi kosmosesse saadetavate objektide eest, mis algavad USA piiridest. See tähendab, et kahju eest, mille on põhjustanud selle ettevõtte Starlink põhjustatud objektid orbiidile saates, vastutab USA valitsus. "

Dokumendis tehakse lõpp, viidates võimalikele õiguslikele meetmetele, mida rahvusvaheline üldsus võiks võtta satelliitide tähtkujude peatamiseks.

Nad võisid FCC kohtusse kaevata, kuna oma nõusolekul ei võtnud nad arvesse valguse saastet, mis rikub riiklikku keskkonnapoliitika seadust. Selle seaduse kohaselt peavad kõik föderaalsed ametid kaaluma nende poolt heakskiidetud projektide keskkonnamõju. Autorid väidavad, et FCC ei võtnud Starlinki põhjustatud valgusreostust piisavalt arvesse.

Rahvusvaheline astronoomiakogukond võiks "kohtusse kaevata USA FCC pädevuse ja kohtupraktika puudumise tõttu lubada teiste osariikide ja rahvaste jaoks eraviisilisi, mitte geostatsionaarseid satelliite". See seab kahtluse alla FCC õiguse lubada isegi satelliidi tähtkujusid, mis reisivad üle teiste rahvaste.

Siis on veel Rahvusvaheline Kohus (ICJ). Kolme autori sõnul võiks rahvusvaheline üldsus kaevata USA valitsuse Rahvusvahelises Kohtus ", et ta peataks edasised Starlinki kaatrid, et mõõta riigi rahanduse kaotust riiklike ja rahvusvaheliste astronoomiliste projektide kahjustamisel."

Rahvusvaheline astronoomiakogukond esitas petitsiooni 2020. aasta jaanuaris. Kogukond soovib Starlinki ja teiste kinnihoidmist, nad soovivad astronoomilise vaatluse jaoks kehtestada õiguskaitse ja soovivad piirata satelliitide tähtkujude arvu miinimumini.

"Kõik need taotlused tulenevad teadlaste südamlikust murest, mis tuleneb ähvardusest pääseda kosmose teadmistest täielikult ja inimkonnale mõõtmatu väärtusega immateriaalse vara kaotamisest," väidavad autorid.

Kosmos muutub aja möödudes üha enam seaduslikuks moraks. Milliseid tegevusi lubatakse, on ebaselge. Aastakümneid tagasi, kosmoseajastu alguse lähedal, pandi paika seadused ja kokkulepped, et hoida asju kontrolli all.

Kuid keegi ei näinud midagi sellist ette nagu satelliitide tähtkujud ja kosmosevaldkonda reguleeriv õiguslik raamistik tuleb tõenäoliselt suure surve alla.

Veel:

• Uurimistöö: mure maapealsete astronoomiliste vaatluste pärast: samm astronoomilise taeva kaitsmiseks
• Vikipeedia: Starlink
• Ameerika astronoomiaühing: asukohateade satelliitide tähtkujude kohta