Μια νέα μελέτη του Ευρωπαϊκού Νοτίου Αστεροσκοπείου (ESO) διαπιστώνει ότι οι σημερινές προτάσεις για την εκτόξευση περισσότερων από 1,7 εκατομμυρίων δορυφόρων σε τροχιά, συμπεριλαμβανομένων εξαιρετικά φωτεινών δορυφόρων, θα είχαν «καταστροφικές συνέπειες για την αστρονομία». Σύμφωνα με τη μελέτη, για να διαφυλαχθεί η δυνατότητα παρατήρησης του νυχτερινού ουρανού με τα σύγχρονα τηλεσκόπια, δεν θα πρέπει να περιφέρονται γύρω από τη Γη περισσότεροι από 100.000 αμυδροί δορυφόροι, οι οποίοι να μην είναι ορατοί με γυμνό μάτι. Πρόκειται για την πρώτη μελέτη που υπολογίζει σε ποιο βαθμό οι μεγάλοι και ιδιαίτερα φωτεινοί δορυφορικοί αστερισμοί, οι οποίοι έχουν ήδη προκαλέσει ανησυχίες για τις επιπτώσεις τους στην υγεία και το περιβάλλον, θα επηρεάσουν τις αστρονομικές παρατηρήσεις αυξάνοντας τη φωτεινότητα του νυχτερινού ουρανού.
Από το 2019, ο αριθμός των δορυφόρων σε τροχιά γύρω από τη Γη έχει αυξηθεί ραγδαία, ξεπερνώντας σήμερα τους 14.000, με κυρίαρχους τους τηλεπικοινωνιακούς δορυφόρους Starlink της SpaceX. Παράλληλα, οι προτάσεις για νέες δορυφορικές συστοιχίες αυξάνονται τόσο σε αριθμό όσο και σε πιθανές επιπτώσεις. Το γενικό σύνολο των δορυφόρων ανεβαίνει σε 32.000 αν συμπεριληφθούν ανενεργοί δορυφόροι και διαστημικά σκουπίδια.
«Μέχρι σήμερα διαχειριζόμαστε την κατάσταση, όμως τα πράγματα επιδεινώνονται», τονίζει ο Olivier Hainaut, ο οποίος συμμετέχει εδώ και χρόνια στην ανάπτυξη συστάσεων για τον περιορισμό των επιπτώσεων των δορυφορικών αστερισμών στην αστρονομία. Αν και εταιρείες όπως η SpaceX έχουν λάβει μέτρα ώστε οι δορυφόροι τους να είναι λιγότερο φωτεινοί, οι σημερινές προτάσεις «ξεπερνούν το όριο» που μπορεί να αντέξει η αστρονομία. Ο Hainaut, αστρονόμος στο ESO για περισσότερα από 30 χρόνια, είναι ο συγγραφέας της επιστημονικής μελέτης, η οποία έχει γίνει δεκτή προς δημοσίευση στο περιοδικό Astronomy & Astrophysics.
Η SpaceX σχεδιάζει να θέσει σε τροχιά ένα εκατομμύριο δορυφόρους για τη δημιουργία διαστημικών κέντρων δεδομένων, γεγονός που θα άλλαζε δραστικά την όψη του ουρανού. Η νέα μελέτη δείχνει ότι, για μεγάλο μέρος κάθε νύχτας, θα είναι ορατοί εκατοντάδες δορυφόροι, ενώ σε ορισμένες χρονικές στιγμές ο αριθμός τους θα φτάνει τις αρκετές χιλιάδες, συγκρίσιμος με τον αριθμό των άστρων που μπορεί να διακρίνει κανείς με γυμνό μάτι κάτω από ιδανικές συνθήκες. Επιπλέον, άλλοι σχεδιαζόμενοι δορυφορικοί αστερισμοί, όπως οι Cinnamon της E-Space και οι CTC-1 και CTC-2 της Κίνας, θα προσθέσουν εκατοντάδες χιλιάδες ακόμη δορυφόρους, επιδεινώνοντας περαιτέρω το πρόβλημα.
Η αμερικανική νεοφυής εταιρεία Reflect Orbital σκοπεύει να εκτοξεύσει έναν αστερισμό πολύ μεγάλων δορυφόρων με ανακλαστικές επιφάνειες, ώστε να παρέχουν ηλιακό φως κατά τη διάρκεια της νύχτας, δημιουργώντας ανακλώμενες δέσμες φωτός που θα κάλυπταν τουλάχιστον πέντε τετραγωνικά χιλιόμετρα στην επιφάνεια της Γης. Η εταιρεία σχεδιάζει να ξεκινήσει με έναν δοκιμαστικό δορυφόρο φέτος και να αυξήσει τον στόλο της σε 50.000 δορυφόρους έως το 2035.
Οι δορυφόροι αυτοί θα είναι οι φωτεινότεροι που έχουν ποτέ τεθεί σε τροχιά, με ιδιαίτερα επιβλαβείς συνέπειες για τους σκοτεινούς ουρανούς της Γης. Οι υπολογισμοί του Hainaut δείχνουν ότι η πλήρης συστοιχία θα γέμιζε τον νυχτερινό ουρανό με εκατοντάδες εξαιρετικά φωτεινούς δορυφόρους.
Για έναν παρατηρητή που θα βρισκόταν μέσα στην ανακλώμενη δέσμη φωτός, ο δορυφόρος που θα παρείχε τον φωτισμό θα φαινόταν τέσσερις φορές φωτεινότερος από την Πανσέληνο. Ακόμη και όταν καμία δέσμη δεν κατευθύνεται προς τον παρατηρητή, κάθε δορυφόρος θα είναι τόσο λαμπρός όσο ο πλανήτης Αφροδίτη, το γνωστό «άστρο της αυγής». Σε μια πόλη με έντονη φωτορύπανση, όπως το Μόναχο, οι εκατοντάδες αυτοί δορυφόροι θα αποτελούσαν ουσιαστικά τα μοναδικά «άστρα» ορατά στον ουρανό.
Οι νέες προτάσεις, σε συνδυασμό με άλλες που εξετάζονται στη μελέτη, θα αυξήσουν δραματικά τη φωτεινότητα του νυχτερινού ουρανού, δυσχεραίνοντας την παρατήρηση αμυδρών κοσμικών αντικειμένων, όπως μακρινοί γαλαξίες, πλανήτες παρόμοιοι με τη Γη γύρω από άλλα άστρα, αλλά ακόμη και αστεροειδείς που ενδέχεται να αποτελούν απειλή για τη Γη.
Φωτεινά ίχνη και φωτεινότερος ουρανός
Ο Hainaut εξηγεί ότι «οι δορυφόροι, φωτιζόμενοι από τον Ήλιο, είναι πολύ φωτεινότεροι από τους μακρινούς γαλαξίες. Όταν ένας δορυφόρος διασχίζει το πεδίο παρατήρησης, αφήνει μια έντονη φωτεινή γραμμή στην εικόνα, εξαφανίζοντας ουσιαστικά ό,τι βρίσκεται πίσω της».
Για να υπολογίσει τις επιπτώσεις αυτού και άλλων φαινομένων, ο Hainaut προσομοίωσε τις θέσεις, τις κινήσεις και τη φωτεινότητα όλων των υπαρχόντων και σχεδιαζόμενων δορυφορικών αστερισμών.
Για τη γιγαντιαία συστοιχία δορυφόρων της SpaceX, διαπίστωσε ότι δύο ώρες μετά τη δύση του Ηλίου θα εμφανίζονταν δεκάδες ίχνη δορυφόρων σε κάθε εικόνα που θα λαμβανόταν με το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο (VLT) του ESO στο Αστεροσκοπείο Παρανάλ στη Χιλή, προκαλώντας απώλεια έως και 28% του πεδίου παρατήρησης.
Αυτό ισχύει ακόμη και με την παραδοχή ότι οι δορυφόροι θα είναι αρκετά αμυδροί ώστε να μην είναι ορατοί με γυμνό μάτι. Αν όμως είναι λίγο φωτεινότεροι, ορισμένα όργανα θα επηρεαστούν ακόμη περισσότερο. Για παράδειγμα, μια κάμερα όπως αυτή του Αστεροσκοπείου Vera C. Rubin θα μπορούσε να καταστήσει το μεγαλύτερο μέρος των εικόνων της άχρηστο για αρκετές ώρες κάθε νύχτα.
Σε κάμερες όπως αυτή του Αστεροσκοπείου Rubin, οι οποίες διαθέτουν ηλεκτρονικά συστήματα υψηλής πυκνότητας και μεγάλης πολυπλοκότητας, ένα ίχνος δορυφόρου αρκετά φωτεινό ώστε να προκαλέσει κορεσμό (saturation) του ανιχνευτή δεν δημιουργεί μόνο μια πλατιά φωτεινή λωρίδα στην αστρονομική εικόνα. Προκαλεί επίσης μια σειρά από «φαντασματικά» ίχνη (ghost trails), τα οποία πολλαπλασιάζουν την απώλεια χρήσιμων δεδομένων και ενδέχεται να μολύνουν ουσιαστικά ολόκληρη την εικόνα.
Οι προσομοιώσεις υπέθεσαν επίσης ότι κανένας δορυφόρος της Reflect Orbital δεν θα κατευθύνει τη δέσμη του προς ή κοντά σε κάποιο παρατηρητήριο. Ακόμη κι έτσι, το ίχνος ενός μόνο δορυφόρου με κάτοπτρο θα μπορούσε να καταστρέψει μια παρατήρηση με κάμερα όπως του Rubin Observatory. Αν η πλήρης συστοιχία τεθεί σε τροχιά, κάθε εικόνα που θα λαμβάνεται από τέτοια κάμερα θα χάνεται όσο οι δορυφόροι φωτίζονται από τον Ήλιο.
Ωστόσο, δεν είναι μόνο τα ίχνη των δορυφόρων που περιορίζουν τις παρατηρήσεις. Το φως τους αυξάνει τη φωτεινότητα ολόκληρου του ουρανού. Οι αμυδροί δορυφόροι δημιουργούν ένα διάχυτο πέπλο φωτός, ενώ το φως των φωτεινότερων διασκορπίζεται προς όλες τις κατευθύνσεις καθώς διέρχεται από την ατμόσφαιρα. Και οι δύο συνεισφορές αυξάνουν τη συνολική φωτεινότητα του ουρανού. Η συγκεκριμένη μελέτη είναι η πρώτη που εξετάζει συστηματικά αυτή τη μορφή φωτορύπανσης από δορυφόρους, αποκαλύπτοντας το πραγματικό μέγεθος του προβλήματος.
Ιδιαίτερα οι πολύ φωτεινές συστοιχίες, όπως εκείνη της Reflect Orbital, θα είχαν εξαιρετικά σημαντική επίδραση. Με τους 50.000 δορυφόρους της εταιρείας σε τροχιά, ο νυχτερινός ουρανός θα ήταν συνολικά τρεις έως τέσσερις φορές φωτεινότερος.
Περιορισμός των δορυφόρων για την προστασία του νυχτερινού ουρανού
Ο Hainaut καταλήγει ότι οι προτεινόμενοι 1,7 εκατομμύρια νέοι δορυφόροι θα είχαν δραματικές συνέπειες για την επίγεια αστρονομία. Οι επιπτώσεις αυτές μπορούν να αποφευχθούν μόνο αν ο συνολικός αριθμός, τόσο των υπαρχόντων όσο και των μελλοντικών δορυφόρων, περιοριστεί σε περίπου 100.000, με την προϋπόθεση ότι θα είναι αρκετά αμυδροί ώστε να μην διακρίνονται με γυμνό μάτι από έναν σκοτεινό ουρανό.
«Δεν πρόκειται για έναν απόλυτο αριθμό, δηλαδή δεν σημαίνει ότι οι 99.999 είναι αποδεκτοί ενώ οι 100.001 όχι. Προφανώς θα προτιμούσα 50.000», λέει χαρακτηριστικά. «Ωστόσο, οι 100.000 προκαλούν απώλειες συγκρίσιμες με άλλες τεχνικές απώλειες, όπως μια βλάβη εξοπλισμού.» Παράλληλα, επισημαίνει ότι οι δορυφόροι θα πρέπει να είναι ασθενέστεροι από το οπτικό μέγεθος 7· αν κάποιοι είναι φωτεινότεροι, δηλαδή ορατοί με γυμνό μάτι, τότε ο συνολικός επιτρεπτός αριθμός θα πρέπει να είναι σημαντικά μικρότερος.
Η SpaceX και η Reflect Orbital, που ευθύνονται για τις πιο ακραίες νέες προτάσεις, έχουν ήδη καταθέσει αιτήσεις στην Ομοσπονδιακή Επιτροπή Επικοινωνιών των ΗΠΑ (FCC) για την έγκριση των εκτοξεύσεών τους. Η νέα μελέτη αποτέλεσε τη βάση της επίσημης απάντησης του ESO προς την FCC, σε συνεργασία με τη Βασιλική Αστρονομική Εταιρεία του Ηνωμένου Βασιλείου και τη Διεθνή Αστρονομική Ένωση.
Η Betty Kioko, υπεύθυνη Θεσμικών Υποθέσεων του ESO και συντονίστρια της απάντησης, αναφέρει: «Η FCC έλαβε περισσότερα από 1.800 σχόλια σχετικά με τη Reflect Orbital και σχεδόν 1.500 σχετικά με την αίτηση της SpaceX. Η απόφαση βρίσκεται πλέον στα χέρια της FCC. Για την οπτική αστρονομία πρόκειται για υπαρξιακή απειλή και ελπίζουμε ότι οι ρυθμιστικές αρχές θα συμμεριστούν αυτή την άποψη.»
Ο Γενικός Διευθυντής του ESO, Xavier Barcons, τονίζει: «Η αστρονομία προσφέρει τεράστια αξία στην ανθρωπότητα, επιστημονική, τεχνολογική, οικονομική και εκπαιδευτική, και μας βοηθά να κατανοήσουμε τη θέση μας στο Σύμπαν. Ο μεγάλος αριθμός δορυφόρων που σχεδιάζεται να τοποθετηθεί σε χαμηλή γήινη τροχιά απειλεί αυτή τη δυνατότητα, υπογραμμίζοντας την ανάγκη περιορισμού των μελλοντικών εκτοξεύσεων και στενής συνεργασίας μεταξύ αστρονόμων, μηχανικών, διαχειριστών δορυφόρων και άλλων εμπλεκομένων για την εφαρμογή αυστηρών μέτρων περιορισμού των επιπτώσεων.»
Ο Όμιλος Φίλων Αστρονομίας στα μέσα κοινωνικής δικτύωσης: facebook, instagram, x, tiktok, youtube
«Η αποστολή χιλιάδων δορυφόρων έχει οικονομικές, οικολογικές και αστρονομικές συνέπειες», προσθέτει ο Hainaut. Η φωτορύπανση από πολύ φωτεινές δορυφορικές συστοιχίες μπορεί να επηρεάσει την υγεία και τη λειτουργία της ζωής στη Γη, διαταράσσοντας τους βιολογικούς ρυθμούς και τα οικοσυστήματα. Παράλληλα, οι μεγάλες συστοιχίες επιβαρύνουν την ποιότητα της ατμόσφαιρας τόσο μέσω των πολυάριθμων εκτοξεύσεων όσο και μέσω της ρύπανσης που προκαλείται όταν οι δορυφόροι καίγονται κατά την επανείσοδό τους στην ατμόσφαιρα στο τέλος της επιχειρησιακής τους ζωής.
«Η δική μου δουλειά είναι η αστρονομία, γι’ αυτό και ποσοτικοποιώ τις επιπτώσεις στην αστρονομία», εξηγεί. «Ελπίζω ότι άλλοι επιστήμονες θα αξιολογήσουν τις επιπτώσεις στους δικούς τους τομείς εξειδίκευσης.»
Κλείνοντας, ο Hainaut υπογραμμίζει:
«Η χαμηλή γήινη τροχιά είναι μια ουράνια ακτογραμμή ανεκτίμητης αξίας για τη σύγχρονη κοινωνία, προσφέροντας τόσο παγκόσμια συνδεσιμότητα όσο και ανεμπόδιστη πρόσβαση στο Σύμπαν. Οφείλουμε όμως να διαχειριστούμε το αποτύπωμα των γιγαντιαίων δορυφορικών συστοιχιών, από τη φωτορύπανση που πλήττει την αστρονομία έως τις ατμοσφαιρικές επιπτώσεις της επανεισόδου των δορυφόρων, ώστε αυτός ο πολύτιμος πόρος να παραμείνει αναλλοίωτος και προσβάσιμος για τις μελλοντικές γενιές.»
https://www.eso.org/public/news/eso2607
Η δημοσίευση στο Astronomy & Astrophysics