कमी कक्षेत उपग्रहांच्या प्रसारामुळे भविष्यातील अवकाश निरीक्षणे धोक्यात येतात, असे अभ्यास सांगतो

नासाच्या नेतृत्वाखालील एक चिंताजनक अभ्यास दर्शवितो की कमी पृथ्वीच्या कक्षेत उपग्रहांच्या मेगा-नक्षत्रांच्या वाढत्या संख्येमुळे खगोलशास्त्रीय संशोधनात गंभीरपणे तडजोड होऊ शकते. नेचर जर्नलमध्ये प्रकाशित केलेले विश्लेषण, SpaceX, Amazon आणि चीनी राज्य प्रकल्पांसारख्या कंपन्यांनी नियोजित केलेल्या 560,000 हून अधिक उपग्रहांच्या प्रभावाचे अनुकरण करते. निष्कर्ष सूचित करतो की भविष्यातील अंतराळ मोहिमेद्वारे कॅप्चर केलेल्या 96% प्रतिमा प्रकाशाच्या पायवाटेने दूषित होऊ शकतात.

2019 मध्ये अंदाजे दोन हजारांवरून 15 हजारांहून अधिक झालेल्या उपग्रहांच्या संख्येतील घातांकीय वाढ, ब्रह्मांडाचे निरीक्षण करण्यासाठी आव्हानांचे एक नवीन युग दर्शवते. हबल सारख्या प्रतिष्ठित वेधशाळा आणि SPHEREx सारख्या अलीकडील मोहिमा आधीच परिणाम जाणवत आहेत. शास्त्रज्ञांची मुख्य चिंता ही आहे की या वस्तूंमधून सूर्यप्रकाशाचे परावर्तन दूरवरच्या आकाशगंगा आणि एक्सोप्लॅनेट शोधण्यासाठी आवश्यक असलेले अस्पष्ट वैश्विक सिग्नल पुसून टाकतील.

युरोपियन स्पेस एजन्सीच्या ARRAKIHS आणि चीनी Xuntian दुर्बिणीसारख्या पुढील दशकासाठी नियोजित मोहिमांना सर्वात मोठ्या आव्हानांना सामोरे जावे लागेल, असा सिम्युलेशनचा अंदाज आहे. व्यापक दूषितता दीर्घकाळ एक्सपोजर अमान्य करू शकते, उपयुक्त डेटाचे संकलन एक धीमे आणि अधिक महाग प्रक्रिया बनवते, ज्यामुळे विश्वविज्ञान आणि खगोल भौतिकशास्त्राच्या महत्त्वपूर्ण क्षेत्रांच्या प्रगतीला धोका निर्माण होतो.

सिम्युलेशन समस्येची व्याप्ती प्रकट करतात

या निष्कर्षापर्यंत पोहोचण्यासाठी, NASA च्या Ames संशोधन केंद्रातील खगोलशास्त्रज्ञांनी स्वतः उपग्रह ऑपरेटरद्वारे प्रदान केलेला सार्वजनिक डेटा वापरला. त्यांनी परिभ्रमण मार्गांचे मॉडेल केले, प्रामुख्याने 500 ते 700 किलोमीटरच्या उंचीवर केंद्रित होते, जेथे बहुतेक ब्रॉडबँड इंटरनेट तारामंडळे ऑपरेट करण्याची योजना करतात.

कॉम्प्युटर मॉडेल्सने या प्रक्षेपकाचा संदर्भ मुख्य स्पेस टेलिस्कोपच्या वैशिष्ट्यपूर्ण दृश्य आणि एक्सपोजर वेळासह केला आहे. परिणामांवरून असे दिसून आले की, 560,000 उपग्रहांसह, एक मानक हबल प्रतिमेमध्ये, सरासरी, दोन उपग्रह ट्रॅक असतील, सध्याच्या पातळीपेक्षा तीव्र वाढ.

सध्याच्या दुर्बिणींना वाढत्या पायवाटेचा सामना करावा लागतो

हबल स्पेस टेलिस्कोप, खगोलशास्त्राच्या इतिहासातील सर्वात महत्वाचे साधनांपैकी एक आणि 1990 पासून कार्यरत आहे, आधीच समस्या हायलाइट करते. 2018 पासून, उपग्रह मार्गांसह प्रतिमांचा दर 4% पर्यंत वाढला आहे. नक्षत्रांच्या अंदाजित वाढीसह, ही टक्केवारी 40% पर्यंत पोहोचू शकते, ज्यासाठी डेटाची प्रक्रिया आणि साफसफाईसाठी लक्षणीय प्रयत्न करणे आवश्यक आहे.

आणखी एक प्रभावित वेधशाळा SPHEREx आहे, जी अलीकडेच 102 वेगवेगळ्या तरंगलांबीमध्ये आकाशाचा नकाशा तयार करण्यासाठी लाँच केली गेली आहे. अनेक लहान एक्सपोजर जमा करण्याच्या त्याच्या तंत्रामुळे समस्या कमी होण्यास मदत होते, परंतु उज्वल ट्रेल्सला अजूनही मॅन्युअल काढणे आवश्यक आहे, ही एक कष्टदायक प्रक्रिया आहे जी शोध वेळ वापरते.

भू-आधारित वेधशाळांच्या विपरीत, जे उपग्रह त्यांचे दृश्य क्षेत्र ओलांडत असताना निरीक्षणांना विराम देऊ शकतात, अवकाश दुर्बिणींमध्ये ही लवचिकता नसते. एकदा कक्षेत गेल्यावर, त्यांचा मार्ग निश्चित केला जातो, ज्यामुळे ते त्यांच्या सभोवतालच्या वस्तूंच्या वाढत्या घनतेसाठी असुरक्षित बनतात.

पार्थिव वेधशाळांवर परिणाम होतो

समस्या जागेपुरती मर्यादित नाही. खरं तर, जमिनीवरील वेधशाळांसाठी, परिस्थिती आणखी गंभीर आहे. चिलीमध्ये स्थित व्हेरा सी. रुबिन वेधशाळा, अभूतपूर्व प्रमाणात डेटा गोळा करून, रात्रीच्या आकाशाचे आतापर्यंतचे सर्वात व्यापक सर्वेक्षण करण्यासाठी डिझाइन केले होते.

अंदाज असे सूचित करतात की, 50,000 पेक्षा कमी उपग्रह असले तरीही, त्यांच्या 80% पर्यंत प्रतिमा प्रकाशाच्या पायवाटेमुळे प्रभावित होऊ शकतात, विशेषत: संधिप्रकाशात, जेव्हा कमी कक्षेतील उपग्रह अजूनही सूर्यप्रकाश प्रतिबिंबित करतात.

अंतराळ दुर्बिणीप्रमाणे, व्हेरा सी. रुबिन हस्तक्षेप टाळण्यासाठी तिची कक्षा किंवा स्थिती समायोजित करू शकत नाही. ट्रेस ओळखण्यासाठी आणि काढून टाकण्यासाठी जटिल अल्गोरिदम विकसित करणे हा एकमेव उपाय आहे, परंतु हे नेहमीच परिपूर्ण नसते आणि यामुळे मौल्यवान माहिती गमावली जाऊ शकते.

पूर्वीचे अभ्यास, जसे की लेगसी सर्व्हे ऑफ स्पेस अँड टाइम (LSST) टीमने केले होते, याची पुष्टी होते की ट्रॅक वास्तविक खगोलभौतिक घटनांसह गोंधळात टाकले जाऊ शकतात, जसे की सुपरनोव्हा किंवा लघुग्रह, खोट्या सूचना निर्माण करणे आणि वैज्ञानिक संशोधनाच्या अखंडतेशी तडजोड करणे.

प्रदूषण कमी करण्यासाठी प्रस्ताव

परिस्थितीची तीव्रता लक्षात घेता, वैज्ञानिक समुदाय आणि उपग्रह ऑपरेटर सक्रियपणे उपाय शोधत आहेत. सर्वात चर्चेत असलेल्या प्रस्तावांपैकी एक म्हणजे उंची मर्यादा लादणे, मेगा-नक्षत्रांना 500 किलोमीटरपेक्षा कमी कक्षेत ठेवणे. हे भविष्यातील दुर्बिणींना सर्वोच्च रहदारी क्षेत्राच्या वर ठेवण्यास अनुमती देईल, परंतु या उपायाला कंपन्यांनी विरोध केला आहे, कारण खालच्या कक्षा वायुमंडलीय ड्रॅग वाढवतात आणि उपग्रहांचे उपयुक्त आयुष्य कमी करतात.

कृतीच्या आणखी एका आघाडीमध्ये उपग्रहांची परावर्तकता कमी करण्यासाठी तंत्रज्ञानाचा विकास समाविष्ट आहे. व्हँटाब्लॅक प्रमाणेच स्पेशल अल्ट्रा-डार्क पेंट्स लावल्याने रिफ्लेक्शन्स ५०% पेक्षा जास्त कमी होऊ शकतात. SpaceX ने “DarkSat” आणि “VisorSat” सारख्या प्रोटोटाइपसह चाचण्या आधीच केल्या आहेत, ज्यात आशादायक परिणामांसह सूर्यप्रकाश रोखण्यासाठी एक ढाल समाविष्ट आहे, परंतु संपूर्ण ताफ्यामध्ये अंमलबजावणी करणे अद्याप एक लॉजिस्टिक आणि आर्थिक आव्हान आहे. इंटरनॅशनल ॲस्ट्रॉनॉमिकल युनियन (IAU) त्यांच्या सेंटर फॉर द प्रोटेक्शन ऑफ डार्क अँड सायलेंट स्काय (CPS) द्वारे या प्रयत्नांचे समन्वय साधत आहे, जे खगोलशास्त्रज्ञ, उद्योग आणि नियामक यांच्यातील पूल म्हणून काम करते.

सामायिक कक्षा संभाव्य टक्कर निर्माण करतात

प्रकाश दूषित होणे हा समस्येचा फक्त एक भाग आहे. कमी पृथ्वीच्या कक्षेतील वस्तूंची वाढती घनता टक्कर होण्याचा धोका मोठ्या प्रमाणात वाढवते. सुमारे 450 किमी उंचीवर प्रदक्षिणा करणाऱ्या चायनीज झुंटियानसारख्या दुर्बिणी, 550 किमीवर कार्यरत असलेल्या स्टारलिंकसारख्या नक्षत्रांच्या जवळ एक अंतराळ प्रदेश धोकादायकपणे सामायिक करतील. टक्कर केल्याने केवळ अब्ज डॉलर्सचे वैज्ञानिक उपकरण नष्ट होणार नाही, तर भंगाराचा ढग देखील निर्माण होईल ज्यामुळे केसलर सिंड्रोम म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या साखळी प्रतिक्रिया निर्माण होऊ शकते, ज्यामुळे पृथ्वीच्या कक्षाचा संपूर्ण भाग अनेक दशकांपासून निरुपयोगी होईल. अमेरिकन ॲस्ट्रॉनॉमिकल सोसायटीने या जोखमीबद्दल आधीच औपचारिक इशारे जारी केले आहेत, यूएस फेडरल कम्युनिकेशन्स कमिशन (FCC) सारख्या नियामक संस्थांना परिभ्रमण वाहतूक व्यवस्थापित करण्यासाठी आणि परिस्थिती अपरिवर्तनीय होण्याआधी मोडतोड कमी करण्यासाठी कठोर नियम स्थापित करण्यासाठी दबाव आणला आहे.

भविष्यातील मोहिमांना त्वरित कारवाईची आवश्यकता आहे

युरोपियन स्पेस एजन्सीचे ARRAKIHS मिशन, जे 2030 च्या सुरुवातीस प्रक्षेपित होणार आहे, परिस्थितीच्या निकडीचे उदाहरण देते. अत्यंत लांब एक्सपोजरद्वारे गडद पदार्थ मॅप करण्यासाठी डिझाइन केलेले, त्याच्या प्रतिमा ट्रेल्सच्या उपस्थितीमुळे निरुपयोगी ठरतील. सिम्युलेशन सूचित करतात की, एक दशलक्ष उपग्रह असलेल्या परिस्थितीत, प्रत्येक प्रतिमा 165 ट्रॅक रेकॉर्ड करू शकते, ज्यामुळे वैज्ञानिक विश्लेषण व्यावहारिकदृष्ट्या अशक्य होते. त्याचप्रमाणे, Xuntian च्या दृष्टीचे विस्तृत क्षेत्र त्याला एकाच वेळी डझनभर हस्तक्षेपांना संवेदनाक्षम बनवेल. जगभरातील खगोलशास्त्रज्ञ यावर भर देतात की वैज्ञानिक संशोधनाच्या जतनासह दूरसंचार गरजा संतुलित करण्यासाठी तात्काळ जागतिक समन्वय आवश्यक आहे.

नक्षत्रांची ऐतिहासिक वाढ

अलिकडच्या वर्षांत अनुभवलेला कक्षीय विस्तार अभूतपूर्व आहे. 1957 आणि 2020 मध्ये स्पुतनिकच्या प्रक्षेपण दरम्यान, 10,000 पेक्षा कमी उपग्रह कक्षेत ठेवण्यात आले. तथापि, फक्त 2021 आणि 2025 दरम्यान, प्रक्षेपणांची संख्या मागील सात दशकांच्या एकत्रितपणे ओलांडली. 14,000 उपग्रहांची योजना आखणारे चीनचे गुओवांग आणि 3,200 हून अधिक असलेले ॲमेझॉनचे प्रोजेक्ट क्विपर यासारखे प्रकल्प, स्पेसएक्सच्या स्टारलिंकशी थेट स्पर्धा करतात, ज्यांच्याकडे आधीपासूनच 9,000 हून अधिक सक्रिय उपग्रह आहेत. ही स्पेस रेस, जरी ती दुर्गम भागात इंटरनेट प्रवेशाचे लोकशाहीकरण करण्याचे वचन देत असली तरी, परिभ्रमण वातावरणावर एक अनिश्चित दराने ताण आणत आहे.

आंतरराष्ट्रीय सहयोग प्रगतीपथावर आहे

प्रतिसादात, अंतराळ संस्था आणि वैज्ञानिक संस्था सहकार्य वाढवत आहेत. NASA SATCON सारख्या कार्यशाळांमध्ये सक्रियपणे भाग घेते, जे सर्वोत्तम पद्धती परिभाषित करण्यासाठी आणि शमन धोरणे विकसित करण्यासाठी वैज्ञानिक आणि उद्योग प्रतिनिधींना एकत्र आणतात. युरोपियन स्पेस एजन्सी (ESA) आणि चायना नॅशनल स्पेस ॲडमिनिस्ट्रेशन (CNSA) त्यांच्या भविष्यातील मोहिमांच्या नियोजनामध्ये उपग्रह हस्तक्षेप सिम्युलेशन समाकलित करत आहेत. शिवाय, ऑर्बिटल स्पेसच्या शाश्वत वापरावरील संयुक्त राष्ट्रांच्या अहवालांमध्ये आता खगोलशास्त्रीय समुदायाच्या विशिष्ट शिफारशींचा समावेश आहे, जे जागतिक स्तरावर समस्येची वाढती ओळख दर्शविते.