Φωτεινή ρύπανση από το Starlink

Θάβουμε τη Γη σε ένα αδιαπέραστο κέλυφος νεκρών δορυφόρων | Έντζετ


Η επιτυχημένη εκτόξευση του Σπούτνικ το 1957 σηματοδότησε ένα ορόσημο στην ανθρώπινη ιστορία ως την πρώτη φορά που ένα τεχνητό αντικείμενο είχε σε τροχιά γύρω από τη Γη. Αλλά λίγο δεν καταλάβαμε το διάστημα SNAFU που φλερτάραμε με την έλευση της δορυφορικής τεχνολογίας. Κατά τα επόμενα 64 χρόνια, οι νυχτερινοί ουρανοί του πλανήτη μας έγιναν ολοένα και πιο κορεσμένοι. Σήμερα περισσότεροι από 3.000 δορυφόροι περιβάλλουν τη Γη και συνδέονται με εκατομμύρια κομμάτια διαστημικών συντριμμάτων, όπως σπασμένα θραύσματα δορυφόρων, απορριπτόμενα μέρη πυραύλων και λεκέδες διαστημικών σκαφών. Η NASA εκτιμά ότι υπάρχουν περίπου 6.000 τόνοι συντρίμμια στη χαμηλή τροχιά της Γης μόνο.

Αυτά τα τροχιακά συντρίμμια όχι μόνο δημιουργούν κινδύνους πλοήγησης για τους αστροναύτες, αλλά επίσης αντανακλούν το φως του ήλιου πίσω στην επιφάνεια, παρεμβαίνοντας στις επίγειες παρατηρήσεις τηλεσκοπίων. Μια μελέτη που έγινε πρόσφατα αποδεκτή από Μηνιαίες ειδοποιήσεις της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας: Γράμματα προτείνει αυτό δεν υπάρχει κανένα μέρος στη Γη που να είναι απαλλαγμένο από τη φωτορύπανση που παράγεται από συντρίμμια και δορυφόρους παραπάνω. Πιο ανησυχητικά, οι ερευνητές αναμένουν ότι η ποσότητα των συντριμμιών σε τροχιά θα αυξηθεί κατά μια τάξη μεγέθους κατά την επόμενη δεκαετία, καθώς θα απογειωθούν οι μεγάλοι αστερισμοί των μίνι δορυφόρων του Διαδικτύου, όπως το πρόγραμμα Starlink του SpaceX.

“Οι αστρονόμοι – και οι περιστασιακοί θεατές του νυχτερινού ουρανού – πρέπει να περιμένουν ένα μέλλον όπου ο χαμηλός πληθυσμός στην τροχιά της Γης περιλαμβάνει δεκάδες χιλιάδες σχετικά μεγάλους δορυφόρους”, προειδοποίησε ο Jonathan McDowell από το Κέντρο Αστροφυσικής του Harvard-Smithsonian. Μελέτη 2020. “Οι επιπτώσεις θα είναι σημαντικές για ορισμένους τύπους παρατήρησης, ορισμένους παρατηρητές και σε ορισμένες περιόδους του έτους.”

Μέχρι πριν από μερικά χρόνια, η ανθρωπότητα είχε ξεκινήσει λιγότερα από 10.000 αντικείμενα σε τροχιά από την αρχή της διαστημικής εποχής. Ωστόσο, με την έλευση της τεχνολογίας εμπορικής εκτόξευσης πυραύλων χαμηλού κόστους – η οποία σημείωσε πτώση της τιμής εκτόξευσης ανά λίβρα φορτίου από 24.800 δολάρια κατά την εποχή του Shuttle σε μόλις 1.240 $ σήμερα – ο ρυθμός με τον οποίο βάζουμε τους δορυφόρους σε τροχιά ορίζεται αυξάνονται εκθετικά.

Συνολικά, περισσότεροι από 18.000 δορυφόροι θα πρέπει να ξεκινήσει στο LEO έως το 2025 – περίπου δέκα φορές ο συνολικός αριθμός των δορυφόρων που ενεργοποιήθηκαν το 2018. Το SpaceX και μόνο έχει άδεια από την κυβέρνηση των ΗΠΑ να εκτοξεύσει 12.000 Starlinks σε τροχιά (με σχέδια να έχουν έως και 42.000), ενώ το έργο Kuiper της Amazon έχει εξουσιοδότηση να στείλει 3.236 από τους δικούς του δορυφόρους. τα επόμενα χρόνια. Και τα δύο αυτά προγράμματα επιδιώκουν να δημιουργήσουν ένα τροχιακό δίκτυο χαμηλής γήινης τροχιάς ικανό να παρέχει συνδεσιμότητα Διαδικτύου υψηλού εύρους ζώνης και χαμηλής καθυστέρησης προσβάσιμη από οπουδήποτε στον πλανήτη. Ενώ οι προθέσεις τους είναι ευγενείς, οι ακούσιες συνέπειες της συσκευασίας πολλών διαστημικών σκαφών στον ουρανό θα μπορούσαν ουσιαστικά να αλλάξουν την άποψή μας για το γύρω ηλιακό σύστημα.

NOIRlab

“Εάν χρησιμοποιηθούν τα 100.000 ή περισσότερα LEOsats που προτείνονται από πολλές εταιρείες και κυβερνήσεις, κανένας συνδυασμός μετριασμών δεν μπορεί να αποφύγει εντελώς τις επιπτώσεις των δορυφορικών κομματιών στα επιστημονικά προγράμματα των σημερινών και προγραμματισμένων επίγειων οπτικών αστρονομικών εγκαταστάσεων NIR,” μια έκθεση του 2020 από την Αμερικανική Αστρονομική Εταιρεία παρατήρησα.

Για παράδειγμα, όταν ξεκίνησαν οι πρώτοι 360 Starlinks τον Μάιο του 2019, η παρουσία τους στο νυχτερινό ουρανό ήταν αμέσως εμφανής. Ο εξαιρετικά ανακλαστικός σχεδιασμός τους έκανε κάθε μίνι δορυφόρο περίπου 99% φωτεινότερο από τα γύρω αντικείμενα κατά τη διάρκεια των πέντε μηνών που χρειάστηκε για να φτάσει τα 550 χιλιόμετρα του υψομέτρου λειτουργίας. Αυτό το φαινόμενο ήταν ιδιαίτερα έντονο κατά την ανατολή και το ηλιοβασίλεμα, όταν οι ακτίνες του ήλιου αντανακλούσαν τα ηλιακά πάνελ των δορυφόρων. Η προσπάθεια του SpaceX να μειώσει την ανακλαστικότητα χρησιμοποιώντας μια «σκοτεινή θεραπεία» στις αρχές του 2020 αποδείχθηκε μόνο εν μέρει επιτυχής.

“Βλέπουμε περίπου 55% μείωση της ανακλαστικής φωτεινότητας του DarkSat σε σύγκριση με άλλους δορυφόρους Starlink”, σημείωσε ο Jeremy Tregloan-Reed του Πανεπιστημίου της Antofagasta στη Χιλή, Μελέτη 2020.

Η φωτεινότητα ενός ουράνιου αντικειμένου μετράται κατά μήκος της κλίμακας του αστρικό μέγεθος – δηλαδή, όσο πιο φωτεινό είναι ένα αντικείμενο, τόσο μεγαλύτερη και αρνητική θα είναι η αντίστοιχη βαθμολογία του. Για παράδειγμα, ο ήλιος έχει βαθμολογία σε μέγεθος -26,7 ενώ το North Star έχει βαθμολογία +2. Οποιοδήποτε αντικείμενο με βαθμολογία πάνω από +6 είναι αποτελεσματικά αόρατο στο ανθρώπινο μάτι, αν και τα τηλεσκόπια ανίχνευσης και άλλα ευαίσθητα συστήματα παρατήρησης μπορούν να ανιχνεύσουν αντικείμενα τόσο αμυδρά όσο το +8. Σύμφωνα με τη μελέτη Treglon-Reed, ο επεξεργασμένος δορυφόρος Starlink έδειξε μέγεθος +5,33 στο λειτουργικό του υψόμετρο, σε σύγκριση με +6,21 για έναν μη επεξεργασμένο δορυφόρο.

Είναι καλύτερο αλλά όχι αρκετά καλό, είπε ο Treglon-Reed Φορμπς τον περασμένο Μάρτιο. “Είναι ακόμα πολύ φωτεινό”, είπε. «Υπάρχουν ακόμα πολλά να κάνουμε. Η ιδέα είναι να κοινοποιήσουμε αυτούς τους αριθμούς στους υπεύθυνους χάραξης πολιτικής [and astronomical societies] που βρίσκονται σε συνομιλίες με το SpaceX [and mega constellation companies] και μετά προσπαθήστε να το βελτιώσετε περαιτέρω. “

Ο συνολικός αντίκτυπος αυτών των δορυφόρων εξαρτάται από έναν αριθμό παραγόντων όπως ο τύπος του τηλεσκοπίου που χρησιμοποιείται, η ώρα της ημέρας και η εποχή στην οποία γίνονται παρατηρήσεις και το ύψος του αστερισμού του δορυφόρου. Οι έρευνες μεγάλης έκτασης στο ορατό και υπέρυθρο φάσμα (όπως αυτές που διεξήχθησαν από το Παρατηρητήριο Vera C. Rubin στη Χιλή) είναι ιδιαίτερα ευάλωτες σε αυτήν την παρέμβαση, όπως και αυτές που διεξήχθησαν κατά τις ώρες λυκόφατος. Και ενώ οι αστερισμοί που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από το LEO γίνονται σκοτεινοί μόλις περάσουν στη σκιά της Γης, αυτοί που βρίσκονται σε γεωσυγχρονική τροχιά 750 μίλια και πέρα ​​- όπως το βραχύβιο πρόγραμμα OneWeb – θα ήταν “ορατοί όλη τη νύχτα το καλοκαίρι και σημαντικά κλάσματα τη νύχτα κατά τη διάρκεια του χειμώνα, του φθινοπώρου και της άνοιξης και θα έχει αρνητικές επιπτώσεις σε όλα σχεδόν τα προγράμματα παρατήρησης “, σύμφωνα με το AAS.

“Οι δορυφόροι υψηλότερου υψομέτρου πρέπει εγγενώς να είναι λιγότερο ανακλαστικοί από τους δορυφόρους χαμηλότερου υψομέτρου για να αφήσουν ένα συγκρίσιμο εύρος [in professional detectors]. Αυτό οφείλεται σε δύο παράγοντες: την τροχιακή ταχύτητα (οι δορυφόροι χαμηλότερου υψομέτρου κινούνται γρηγορότερα, οπότε ξοδεύετε λιγότερο χρόνο σε κάθε εικονοστοιχείο) και την εστίαση (οι δορυφόροι χαμηλότερου υψομέτρου είναι λιγότερο εστιασμένοι, επομένως η ταινία είναι ευρύτερη αλλά έχει χαμηλότερη φωτεινότητα κορυφής, “Πανεπιστήμιο του αστρονόμου της Ουάσινγκτον, Δρ Meredith Rawls, είπε Φορμπς.

Σε απάντηση στο αυξανόμενο πρόβλημα, οι αστρονόμοι σε όλο τον κόσμο ως μέρος του Εθνικού Ιδρύματος Επιστημών Εργαστήριο SATCON-1 τον περασμένο Ιούλιο, συνέταξαν μια λίστα πιθανών διορθωτικών και πολιτικών ενεργειών. Αυτά περιλαμβάνουν τον περιορισμό των αστερισμών σε μέγιστο υψόμετρο 550-600 χλμ., Ζητώντας μεμονωμένους δορυφόρους αστρικού μεγέθους +7 ή υψηλότερου, και κοινή χρήση τροχιακών πληροφοριών σχετικά με αυτούς τους αστερισμούς με την ερευνητική κοινότητα, ώστε οι αστρονόμοι να μπορούν να αποφύγουν αυτές τις περιοχές του ουρανού.

“Το SpaceX έχει δείξει ότι οι χειριστές μπορούν να μειώσουν το ανακλώμενο φως του ήλιου μέσω του προσανατολισμού του δορυφορικού σώματος, της ηλιακής σκίασης και της σκουρότητας της επιφάνειας”. βρέθηκε το εργαστήριο SATCON-1. “Μια κοινή προσπάθεια για την απόκτηση ακριβέστερων δημόσιων δεδομένων σχετικά με τις προβλεπόμενες θέσεις των επιμέρους δορυφόρων (ή ephemeris) θα μπορούσε να επιτρέψει κάποια αποφυγή στόχευσης και γεμίσματα κατά τη διάρκεια της έκθεσης του δορυφόρου.” Εναλλακτικά, οι χειριστές θα μπορούσαν να σχεδιάσουν τους δορυφόρους τους ώστε να αφαιρέσουν ενεργά όταν φτάσουν στο τέλος της διάρκειας ζωής τους, όπως κάνουν οι δορυφόροι της Starlink, ή θα μπορούσαν απλώς να εκτοξεύσουν λιγότερους αστερισμούς συνολικά. Το αν οι εθνικές ή διεθνείς ρυθμιστικές αρχές θα υιοθετήσουν αυτές τις συστάσεις πρέπει να δούμε.

Αλλά ακόμη και αν οι δορυφορικοί χειριστές καταφέρουν να μειώσουν τη φωτεινότητα των αστερισμών τους, εξακολουθούμε να αντιμετωπίζουμε ένα τροχιακό «νεκροταφείο» όλο και πιο πυκνό με σπασμένους δορυφόρους και διαστημικά σκουπίδια. Γραφείο Διαστημικών Συντριμμιών της NASA εκτιμά ότι υπάρχουν μισό εκατομμύριο κομμάτια σκουπιδιών σε μέγεθος μαρμάρου γύρω από το LEO στα 22.300 mph, αρκετά γρήγορα να τσιμπήσουν ακόμη και τα βαριά ενισχυμένα παράθυρα του ISS κρούση και έως και 100 εκατομμύρια τεμάχια διαμέτρου ενός χιλιοστομέτρου ή λιγότερο.

Η NASA έγινε η πρώτη εθνική υπηρεσία διαστήματος που ανέπτυξε ένα ολοκληρωμένο σχέδιο μετριασμού διαστημικών συντριμμάτων το 1995. Αυτές οι κατευθυντήριες γραμμές προσαρμόστηκαν στη συνέχεια από τη 10-εθνική Επιτροπή Συντονισμού Διασυνοριακών Διαλειμμάτων (IADC) και τελικά εγκρίθηκαν από τη Γενική Συνέλευση των Ηνωμένων Εθνών το 2007. Η κυβέρνηση των Ηνωμένων Πολιτειών καθιέρωσε επίσης τη δική της Πρότυπες πρακτικές για τον περιορισμό των τροχιακών συντριμμιών (ODMSP) το 2001, σε μια ανανεωμένη προσπάθεια για «περιορισμό της δημιουργίας νέων μακροχρόνιων συντριμμιών ελέγχοντας τα συντρίμμια που απελευθερώνονται κατά τη διάρκεια κανονικών λειτουργιών, ελαχιστοποιώντας τα συντρίμμια που δημιουργούνται από τυχαίες εκρήξεις, την επιλογή του προφίλ ασφαλούς πτήσης και τη λειτουργική διαμόρφωση για να μειωθεί στο ελάχιστο το τυχαίες συγκρούσεις και τη διάθεση των διαστημικών δομών μετά την αποστολή “. Επιπλέον, το Υπουργείο Άμυνας διαχειρίζεται το Δίκτυο επιτήρησης του διαστήματος, με καθήκοντα καταλογογράφησης και παρακολούθησης αντικειμένων διαμέτρου 0,12 έως 4 ίντσες χρησιμοποιώντας έναν συνδυασμό επίγειων οπτικών τηλεσκοπίων και συστοιχιών ραντάρ.

Η παρακολούθηση αυτών των συντριμμιών είναι μόνο το πρώτο βήμα. Αρκετές διαστημικές υπηρεσίες αναπτύσσουν συστήματα για την ενεργή σύλληψη και απόρριψη τροχιακών αποβλήτων. JAXA, για παράδειγμα, σκέφτεται ένα “ηλεκτροδυναμικό καλώδιο” μήκους 2.300 μέτρων το οποίο, μόλις αναπτυχθεί, θα συντρίψει τα συντρίμμια κατά τη μεταφορά στον πλανήτη όπου θα έκαιγε κατά τη διάρκεια της ατμοσφαιρικής επανεισόδου. Το 2018, μια κοινοπραξία με επικεφαλής το Διαστημικό Κέντρο Surrey του Ηνωμένου Βασιλείου απέδειξε με επιτυχία τη συσκευή RemoveDebris, ουσιαστικά ένα τεράστιο διαστημικό δίκτυο που έχει σχεδιαστεί για να συλλάβει νεκρούς και απατεώνες διαστημικούς δορυφόρους μήκους έως 10 μέτρων.

παιχνίδι νυχιών

ESA

Το 2025, η ESA ελπίζει να ξεκινήσει την αποστολή ClearSpace-1, στην οποία μια συσκευή λήψης τεσσάρων επιφανειών θα προσπαθήσει να συλλάβει διαστημικά συντρίμμια. ως μεγάλο βραβείο παιχνιδιού νύχι, στη συνέχεια, απορρίπτει τον εαυτό του και την εγκαταλελειμμένη αφθονία του στην ατμόσφαιρα της γης.

“Τα διαστημικά συντρίμμια είναι ένα παγκόσμιο πρόβλημα καθώς επηρεάζει όλα τα έθνη”, δήλωσε ο μηχανικός συστημάτων αποστολής της Airbus, Xander Hall. CNN το 2018. “Κάθε κομμάτι σκουπιδιών στο διάστημα ανήκει στους αρχικούς χειριστές και τα τροχιακά συντρίμμια δεν αντιμετωπίζονται ρητά στο ισχύον διεθνές δίκαιο. Πρέπει να καταβληθεί διεθνής προσπάθεια να διεκδικήσει την κυριότητα των συντριμμιών και να βοηθήσει στη χρηματοδότηση της ασφαλούς απομάκρυνσής του. “



[via]

Αυτός ο ιστότοπος χρησιμοποιεί το Akismet για να μειώσει τα ανεπιθύμητα σχόλια. Μάθετε πώς υφίστανται επεξεργασία τα δεδομένα των σχολίων σας.