Исследование НАСА показывает, что спутники на низкой орбите могут испортить 96% изображений телескопов
Новое исследование, проведенное НАСА и подробно описанное в научном журнале Nature, указывает на растущую угрозу для наблюдения за космосом: распространение спутников связи на низкой околоземной орбите (НОО). Исследование предупреждает, что эта новая форма светового загрязнения, искусственно создаваемого в космосе, может серьезно подорвать способность космических телескопов совершать научные открытия, а прогнозы указывают на трудное будущее астрономии.
Это явление возникает, когда солнечный свет отражается на панелях и конструкциях тысяч спутников, вращающихся вокруг планеты. Эти отражения создают яркие линейные следы, которые проходят через изображения, снятые телескопами при длительной выдержке, что необходимо для регистрации слабого света от далеких галактик, звезд и других небесных объектов.
Анализ смоделировал последствия этого вмешательства для нескольких миссий, как текущих, так и будущих, выявив тревожный сценарий для некоторых из самых передовых обсерваторий. К наиболее пострадавшим телескопам относятся:
– НАСА SPHEREx, предназначенное для картирования Вселенной в инфракрасном диапазоне.
– ARRAKIHS, миссия, предложенная Европейским космическим агентством (ESA).
– Сюньтянь, будущий космический телескоп Китая.
Интересно, что изначально телескопы располагались в космосе, чтобы избежать искажений, вызванных атмосферой Земли. Теперь они сталкиваются с препятствием, созданным самим человечеством, превращающим низкую орбиту во все более враждебную среду для науки. Быстрый рост сетей спутникового Интернета представляет собой беспрецедентную проблему, требующую баланса между технологическими инновациями и сохранением нашего окна во Вселенную.
Новая форма загрязнения космоса
Чтобы оценить развитие проблемы, группа ученых под руководством Алехандро Борлаффа проанализировала обширный архив с более чем тысячей изображений, сделанных космическим телескопом Хаббл в период с 2002 по 2021 год. Фотографии со средней выдержкой 11 минут показали, что 2,7% от общего числа уже содержат по крайней мере один спутниковый трек. Хотя цифра кажется небольшой, за ней скрывается резкое и недавнее ускорение темпов роста экономики. Если выделить период с 2018 по 2021 год, уровень заражения вырос до 4,3%, причем рост напрямую связан с массовым запуском новых группировок спутников.
Этот экспоненциальный рост обусловлен главным образом значительным снижением затрат на запуск, что является следствием внедрения инновационных технологий, таких как многоразовые ракеты. В 2019 году на орбите находилось около 5000 активных спутников. Сегодня данные Европейского космического агентства свидетельствуют о том, что это число уже превысило отметку в 15 тысяч. Будущие прогнозы еще более тревожны: к концу 2030-х годов, по оценкам, число действующих спутников достигнет 560 000, если все проекты, представленные регулирующим органам, будут действительно реализованы.
История заражения и эскалация проблемы
Чтобы понять эволюцию проблемы, исследователи изучили более тысячи архивных изображений телескопа Хаббл, снятых в период с 2002 по 2021 год. Экспозиции средней продолжительностью 11 минут показали, что 2,7% всех изображений содержат хотя бы один спутниковый трек. Однако за этим индексом скрывается недавнее ускорение: если проанализировать только период между 2018 и 2021 годами, уровень загрязнения подскочил до 4,3%, что является прямым отражением экспоненциального роста количества космических запусков.
Этот рост обусловлен главным образом снижением затрат на запуск, что стало возможным благодаря таким технологиям, как многоразовые ракеты. В 2019 году на орбите Земли находилось около 5000 активных спутников. В настоящее время, по данным Европейского космического агентства, это число уже превышает отметку в 15 тысяч. Прогнозы еще более тревожные: по оценкам, к концу 2030-х годов будет работать до 560 000 спутников, если все планы запуска, представленные регулирующим органам, будут одобрены.
Тревожные прогнозы относительно будущих миссий
Телескопы, работающие на высотах от 450 до 800 километров, как в случае с «Хабблом», расположены точно в том же орбитальном диапазоне, который предпочитает большинство новых группировок спутников связи, что делает их особенно уязвимыми. В исследовании прогнозируется, что при сохранении нынешней скорости запусков около 39,6% всех будущих изображений Хаббла будут подвержены влиянию того или иного типа помех. Для SPHEREx НАСА, чья миссия состоит в исследовании происхождения Вселенной, прогнозируемое воздействие является разрушительным, потенциально достигая 96% его воздействий, при этом в среднем на одно изображение приходится 5,64 спутниковых трека. Этот сценарий в равной степени критичен для ARRAKIHS ЕКА, который может записывать до 69 спутников за одну экспозицию, и для китайского телескопа Сюньтянь, который столкнется с самой экстремальной ситуацией с 92 спутниками на изображение. Напротив, космический телескоп Джеймса Уэбба, расположенный на расстоянии 1,5 миллиона километров от Земли, полностью невосприимчив к этой проблеме, демонстрируя, какой сложной стала окружающая среда на низкой орбите.
Leia Também
Samsung выпускает новое обновление системы с новыми функциями для пользователей Galaxy Watch 4
Значительная скидка на Galaxy S25 Plus снижает стоимость в интернет-магазине до уровня ниже 4500 реалов.
Слух предполагает, что Nintendo готовит специальное издание Switch 2 с ремейком Ocarina of Time
Прямые последствия для космической науки
Наличие спутниковых следов на астрономических изображениях выходит за рамки простого визуального дефекта и представляет собой конкретную потерю незаменимых научных данных.
Эти световые следы могут насыщать высокочувствительные датчики телескопов, полностью закрывая космические объекты с низкой яркостью или ошибочно с ними путаясь.
Это напрямую затрагивает важнейшие области астрономии, такие как обнаружение потенциально опасных для Земли астероидов, которое становится более сложной и менее надежной задачей.
Аналогичным образом, поиск экзопланет и анализ их атмосфер затруднены, поскольку тонкие световые сигнатуры, которые ищут ученые, могут быть легко замаскированы интенсивным орбитальным световым загрязнением.
Поиск эксплуатационных и проектных решений
Учитывая этот сценарий, космические агентства и частные компании ведут активный диалог по разработке и реализации стратегий смягчения последствий. Одним из оперативных предложений является корректировка орбит будущих группировок связи на высоты ниже 450 километров, расположив их ниже дальности действия основных космических телескопов. Однако это решение не лишено проблем, поскольку более низкие орбиты могут привести к увеличению выбросов оксидов алюминия при входе спутников в атмосферу, что может привести к негативным последствиям для озонового слоя.
Другое направление работы сосредоточено на разработке и дизайне самих спутников. Разрабатываются и испытываются поверхности с меньшей отражательной способностью и специальными покрытиями темного цвета. Цель этих технологий — минимизировать количество солнечного света, отражающегося на Землю и, следовательно, на орбитальные обсерватории, делая спутники менее яркими и менее мешающими научным наблюдениям. Международное сотрудничество также рассматривается как ключ к успеху этих мер.
Роль технологий в смягчении проблемы
Помимо профилактических мер, значительные усилия направляются на разработку передовых технологий коррекции изображений. Модели искусственного интеллекта и машинного обучения обучаются идентифицировать и удалять в цифровом виде спутниковые следы из захваченных изображений. Эти методы постобработки уже показывают значительную эффективность, будучи способными «очистить» до 80% загрязнений в тестах с изображениями Хаббла.
Международное сотрудничество как ключ к будущему
НАСА уже начало координировать усилия с ЕКА и китайскими космическими властями, чтобы способствовать обмену точными орбитальными данными с их соответствующих спутников. Этот обмен информацией необходим для того, чтобы операторы телескопов могли более эффективно планировать свои наблюдения, прогнозируя прохождение спутников через поле зрения и, по возможности, избегая загрязнения изображений. Эта мера является важным шагом на пути к управлению космическим движением.
Кроме того, создаются ежегодные форумы, посвященные устойчивому использованию космоса. Эти встречи собирают вместе астрономов, спутниковых операторов и регулирующие органы со всего мира. Целью является совместная разработка правил и кодекса передовой практики, которые гарантируют, что развитие глобальных коммуникаций не будет происходить за счет научных исследований, сохраняя небо как наследие для будущих открытий.
