Распространение спутников на низкой орбите ставит под угрозу будущие космические наблюдения, говорится в исследовании
Тревожное исследование, проведенное НАСА, указывает на то, что растущее число мегасозвездий спутников на низкой околоземной орбите может серьезно поставить под угрозу астрономические исследования. Анализ, опубликованный в журнале Nature, моделирует эффект от запуска более 560 000 спутников, запланированных такими компаниями, как SpaceX, Amazon и китайскими государственными проектами. В заключении указывается, что до 96% изображений, полученных будущими космическими миссиями, могут быть загрязнены световыми следами.
Экспоненциальный рост числа спутников, которое подскочило примерно с двух тысяч в 2019 году до более чем 15 тысяч, представляет собой новую эру проблем для наблюдения за космосом. Знаменитые обсерватории, такие как Хаббл, и более поздние миссии, такие как SPHEREx, уже ощущают на себе последствия. Основная обеспокоенность ученых заключается в том, что отражения солнечного света от этих объектов сотрут слабые космические сигналы, необходимые для открытия далеких галактик и экзопланет.
Моделирование предсказывает, что миссии, запланированные на следующее десятилетие, такие как ARRAKIHS Европейского космического агентства и китайский телескоп Xuntian, столкнутся с самыми большими проблемами. Широко распространенное загрязнение может сделать недействительными длительные периоды воздействия, делая сбор полезных данных более медленным и дорогостоящим процессом, ставя под угрозу развитие важнейших областей космологии и астрофизики.
Моделирование раскрывает масштабы проблемы
Чтобы прийти к таким выводам, астрономы Исследовательского центра Эймса НАСА использовали общедоступные данные, предоставленные самими операторами спутников. Они смоделировали орбитальные траектории, в основном сосредоточенные на высотах от 500 до 700 километров, где планируют работать большинство группировок широкополосного Интернета.
Компьютерные модели сопоставили эти траектории с полями обзора и временем экспозиции, типичными для крупных космических телескопов. Результаты показали, что в сценарии с 560 000 спутников стандартное изображение Хаббла будет иметь в среднем два спутниковых трека, что резко превышает нынешние уровни.
Современные телескопы сталкиваются с растущими следами
Космический телескоп Хаббл, один из самых важных инструментов в истории астрономии, работающий с 1990 года, уже выдвигает на первый план эту проблему. С 2018 года доля снимков со спутниковыми следами выросла до 4%. При прогнозируемом росте созвездий этот процент может достичь 40%, что потребует значительно больших усилий по обработке и очистке данных.
Еще одна пострадавшая обсерватория — SPHEREx, недавно запущенная для составления карт неба в 102 различных длинах волн. Его техника накопления нескольких коротких выдержек помогает смягчить проблему, но яркие следы по-прежнему требуют удаления вручную, а это трудоемкий процесс, который отнимает время на поиск.
В отличие от наземных обсерваторий, которые могут приостанавливать наблюдения, когда спутник вот-вот пересечет их поле зрения, космические телескопы не обладают такой гибкостью. На орбите их траектория фиксируется, что делает их уязвимыми для растущей плотности объектов вокруг них.
Воздействие на наземные обсерватории ухудшается
Проблема не ограничивается космосом. На самом деле для наземных обсерваторий ситуация еще более критическая. Обсерватория Веры К. Рубин, расположенная в Чили, была спроектирована для проведения самого полного исследования ночного неба за всю историю и сбора беспрецедентного количества данных.
Прогнозы показывают, что даже при наличии менее 50 000 спутников до 80% их изображений могут быть испорчены световыми следами, особенно в сумерках, когда спутники на низкой орбите все еще отражают солнечный свет.
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
В отличие от космического телескопа, Вера Рубин не может корректировать свою орбиту или положение, чтобы избежать помех. Единственное решение — разработать сложные алгоритмы выявления и удаления следов, но это не всегда идеально и может привести к потере ценной информации.
Предыдущие исследования, например, проведенные командой Legacy Survey of Space and Time (LSST), подтверждают, что следы можно спутать с реальными астрофизическими явлениями, такими как сверхновые или астероиды, генерируя ложные оповещения и ставя под угрозу целостность научных исследований.
Предложения по снижению загрязнения
Учитывая серьезность сценария, научное сообщество и спутниковые операторы активно ищут решения. Одним из наиболее обсуждаемых предложений является введение ограничений по высоте, позволяющих удерживать мегасозвездия на орбитах ниже 500 километров. Это позволило бы будущим телескопам располагаться над самой высокой зоной движения, но компании сопротивляются этой мере, поскольку более низкие орбиты увеличивают сопротивление атмосферы и сокращают срок службы спутников.
Еще один фронт действий связан с разработкой технологий снижения отражательной способности спутников. Применение специальных ультратемных красок, подобных Vantablack, позволяет уменьшить блики более чем на 50%. SpaceX уже провела испытания прототипов, таких как «DarkSat» и «VisorSat», оснащенных экраном, блокирующим солнечный свет, с многообещающими результатами, но внедрение на всем флоте по-прежнему остается логистической и финансовой проблемой. Международный астрономический союз (МАС) координирует эти усилия через свой Центр защиты темного и безмолвного неба (CPS), который служит мостом между астрономами, промышленностью и регулирующими органами.
Общие орбиты порождают потенциальные столкновения
Световое загрязнение – это только часть проблемы. Растущая плотность объектов на низкой околоземной орбите резко увеличивает риск столкновений. Такие телескопы, как китайский Xuntian, который будет вращаться на высоте около 450 км, будут делить космический регион в опасной близости от таких созвездий, как Starlink, который работает на высоте 550 км. Столкновение не только уничтожит научный инструмент стоимостью в миллиард долларов, но и создаст облако обломков, которое может вызвать цепную реакцию, известную как синдром Кесслера, сделав целые участки орбиты Земли непригодными для использования на десятилетия. Американское астрономическое общество уже выпустило официальные предупреждения об этом риске, побуждая регулирующие органы, такие как Федеральная комиссия по связи США (FCC), установить более строгие правила для управления орбитальным трафиком и уменьшения количества мусора, прежде чем ситуация станет необратимой.
Будущие миссии требуют срочных действий
Миссия Европейского космического агентства ARRAKIHS, запуск которой запланирован на начало 2030-х годов, иллюстрирует безотлагательность ситуации. Его изображения, предназначенные для картирования темной материи при чрезвычайно длительной выдержке, станут бесполезными из-за присутствия следов. Моделирование показывает, что в сценарии с миллионом спутников каждое изображение может записать до 165 треков, что делает научный анализ практически невозможным. Точно так же широкое поле зрения Сюньтяня сделало бы его восприимчивым к десяткам одновременных помех. Астрономы всего мира подчеркивают, что необходима немедленная глобальная координация, чтобы сбалансировать потребности в телекоммуникациях с сохранением научных исследований.
Исторический рост созвездий
Расширение орбиты, произошедшее в последние годы, является беспрецедентным. С момента запуска спутника в 1957 году по 2020 год на орбиту было выведено менее 10 000 спутников. Однако только в период с 2021 по 2025 год количество запусков превысило общее количество за предыдущие семь десятилетий вместе взятых. Такие проекты, как китайский Guowang, который планирует разместить 14 000 спутников, и Amazon Project Kuiper с более чем 3200 спутниками, напрямую конкурируют со Starlink компании SpaceX, которая уже имеет более 9 000 активных спутников. Эта космическая гонка, хотя и обещает демократизировать доступ в Интернет в отдаленных районах, создает неустойчивую нагрузку на орбитальную среду.
Международное сотрудничество развивается
В ответ космические агентства и научные организации активизируют сотрудничество. НАСА активно участвует в семинарах, таких как SATCON, которые объединяют ученых и представителей промышленности для определения лучших практик и разработки политики смягчения последствий. Европейское космическое агентство (ЕКА) и Национальное космическое управление Китая (CNSA) интегрируют моделирование спутниковых помех в планирование своих будущих миссий. Кроме того, отчеты Организации Объединенных Наций об устойчивом использовании орбитального пространства теперь включают конкретные рекомендации астрономического сообщества, что свидетельствует о растущем признании этой проблемы на глобальном уровне.
