Die Starlink-Satellitenkonstellation von SpaceX beschäftigt Astronomen auf der ganzen Welt seit Jahren. Jetzt zeigt eine neue Studie, die in The Astrophysical Journal Letters von Astronomen der Zwicky Transient Facility (ZTF) am Palomar Observatory des Caltech veröffentlicht wurde, wie ernst das Problem ist und wie wahrscheinlich es ist, dass es sich verschlimmert.

Seit 2019 startet SpaceX Chargen von Low Earth Orbit (LEO)-Satelliten, um ein Konstellationsnetzwerk aufzubauen, das Internetzugang von überall auf der Welt ermöglicht. Es befinden sich bereits fast 1.800 Satelliten im Orbit, und es ist geplant, dass schließlich Zehntausende eingesetzt werden.

Das Problem ist, dass diese Satelliten das Licht der Sonne und der Erde am Horizont reflektieren, wodurch sie sogar mit bloßem Auge am Nachthimmel sichtbar werden. Während dies für bodengestützte Sterngucker ein spektakulärer Anblick, ja sogar ein Ärgernis sein kann, ist es für bodengestützte astronomische Observatorien ein ernstes Problem.

Wenn das menschliche Auge in den Nachthimmel blickt und einen Starlink-Satelliten sieht, sieht es aus wie ein besonders heller Stern, der sich über den Himmel bewegt. Dies geschieht nur, weil unser Gehirn die visuellen Daten, die es von unserem Auge erhält, ständig aktualisiert, um diese Bewegung zu erzeugen.

So funktionieren Teleskopobservatorien nicht. Damit diese Observatorien Bilder von entfernten Objekten aufnehmen können, müssen sie über einen langen Zeitraum viel Licht sammeln und dann aus all diesem Licht ein einziges Bild erstellen. Auf diese Weise können sie so lebendige Bilder von Objekten aufnehmen, die unser Auge allein nicht erkennen kann.

Wenn jedoch ein Starlink-Satellit die Sicht auf diese Observatorien kreuzt, scheint er sich nicht zu bewegen. Es erscheint als helle Linie über dem Bild und blendet alles dahinter aus. Dies gilt insbesondere für Bilder, die während der Dämmerung bis zum Morgengrauen und in der Abenddämmerung aufgenommen wurden, die für die Identifizierung von Objekten, die sich zwischen Erde und Sonne befinden könnten, wie beispielsweise erdnahe Asteroiden, unerlässlich sind.

„Im Jahr 2019 waren 0,5 % der Dämmerungsbilder betroffen, und jetzt sind es fast 20 %“, sagte Przemek Mróz, der Hauptautor der Studie und ehemaliger Caltech-Postdoktorand, jetzt an der Universität Warschau in Polen, in einer Pressemitteilung.

„Wir erwarten nicht, dass Starlink-Satelliten Bilder außerhalb der Dämmerung beeinflussen, aber wenn die Satellitenkonstellation anderer Unternehmen in höhere Umlaufbahnen geht, könnte dies zu Problemen bei Beobachtungen außerhalb der Dämmerung führen“, fügte Mróz hinzu.

Dämmerungsbeobachtungen sind besonders wichtig für die Planetenverteidigung.

Dämmerungsbeobachtungen sind deshalb so wichtig, weil die meisten Objekte des Sonnensystems die Sonne in einer horizontalen Ebene umkreisen. Einige Objekte haben viel exzentrischere Umlaufbahnen, insbesondere Kometen, aber alle Asteroiden sind Überreste von Material aus der ursprünglichen Akkretionsscheibe der Sonne, als sich das Sonnensystem bildete.

Daher sind die Umlaufbahnen von Asteroiden nicht sehr exzentrisch und können manchmal unsere kreuzen und den Planeten berühren. Dies ist normalerweise nicht katastrophal, da Meteore (jedes Weltraumobjekt, das in unsere Atmosphäre eintritt, wird als Meteor definiert) in der Atmosphäre verglühen und einfach eine Lichtshow in Form von Sternschnuppen oder mehr spektakulären Feuerbällen erzeugen.

Dies sind die größten Meteore, um die wir uns Sorgen machen müssen, und es ist wichtig, so viele Asteroiden wie möglich aufzuspüren, die das Leben auf der Erde bedrohen könnten. Hier kommen Dämmerungsbeobachtungen ins Spiel.

Befindet sich die Erde zwischen einem Asteroiden und der Sonne, ist es kein Problem, sie zu verfolgen. Es ist bis spät in die Nacht sichtbar und reflektiert sogar das Sonnenlicht, sodass es leicht zu erkennen ist. Aber das ist nur der halbe Himmel. Die andere Hälfte ist vollständig in Sonnenlicht getaucht, was eine Betrachtung tagsüber unmöglich macht.

Dies macht es fast unmöglich, ein Objekt zu entdecken, das zwischen Erde und Sonne kreist, wie es viele Asteroiden tun. Es bedeutet auch, dass wir jedes Objekt aus den Augen verlieren, das möglicherweise weiter von der Sonne entfernt ist als wir, wenn die relative Position dieses Objekts nur tagsüber sichtbar ist.

Wie erkennt man diese Objekte? Glücklicherweise können Sie kurz nach Sonnenuntergang oder kurz vor Sonnenaufgang ein Teleskop auf die Position der Sonne am Horizont richten und diese Objekte ziemlich klar sehen.

Dies ermöglicht es uns, die Position erdnaher Asteroiden zu verfolgen und ihre Umlaufbahnen in die Zukunft zu projizieren und potenzielle Bedrohungen rechtzeitig zu erkennen, um etwas gegen sie zu unternehmen.

Sie sind jedoch auch winzige Lichtpunkte am Himmel, sodass Teleskope über mehrere Tage sehr lang belichtete Bilder aufnehmen müssen, damit sie sichtbar werden und wir ihre Geschwindigkeit und Flugbahn bestimmen können. Und jetzt werden etwa 20 % dieser Bilder durch die Starlink-Satelliten von SpaceX beeinträchtigt, die sie passieren.

Tom Prince, emeritierter Ira S. Bowen-Professor für Physik am Caltech und Mitautor der ZTF-Studie, sagt, das Problem sei noch nicht allzu ernst.

„Es besteht eine geringe Chance, dass wir einen Asteroiden oder ein anderes Ereignis verpassen, das sich hinter einer Reihe von Satelliten verbirgt“, sagte Prince, „aber im Vergleich zu den Auswirkungen des Wetters, wie einem bewölkten Himmel, sind das ziemlich kleine Auswirkungen für das ZTF.“

Leider ist das im Bau befindliche Vera C. Rubin-Observatorium in Chile viel empfindlicher als das ZTF und wird während der Beobachtung viel empfindlicher auf Streifen von Satelliten reagieren. Da in diesem Jahrzehnt Zehntausende von Satelliten geplant sind, wird es für die Arbeit des neuen Observatoriums katastrophal sein.

„Es wird keinen Ort geben, an den man [den Vera Rubin] bringen und darauf richten kann, ohne einen in Sichtweite zu haben“, sagte Tony Tyson, ein Astronom und Physiker an der University of California Davis, der am Observatorium arbeitet, im Dezember 2019 gegenüber Vox. .

Was ist falsch an Streifen?

Una imagen del Observatorio Interamericano Cerro Tololo muestra estelas dejadas por los satélites Starlink

(Bildnachweis: NSF/CTIO/AURA/DELVE National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory)

Was ist, wenn sich auf einem Bild eine weiße Linie befindet? Ist der Rest des Bildes nicht immer noch perfekt nutzbar?

Ja, der Rest des Bildes kann verwendet werden, aber alles, was sich hinter diesem Filmmaterial befindet, geht verloren. Es kann in einem späteren Frame erscheinen, aber ohne seine Position im ersten Frame zu kennen, können Sie seine Geschwindigkeit oder Flugbahn nicht messen.

Wenn eines von fünf Bildern kompromittiert ist, können wir dann nicht einfach mehr Bilder aufnehmen, um dies zu kompensieren? Ja, und das müssen wir, aber jedes fünfte Bild wird durch Starlink-Satelliten beeinträchtigt, wenn es in LEO nur etwa 1800 Satelliten gibt. SpaceX hat bereits die Genehmigung, 12,000 Starlink-Satelliten in die Umlaufbahn zu bringen, und plant, darüber hinaus weitere 18,000 Satelliten einzusetzen.

Darüber hinaus ist SpaceX nicht das einzige Unternehmen, das Konstellationen von Satelliten erstellen möchte. Unternehmen wie Amazon und OneWeb planen eigene Konstellationen.

Was passiert, wenn es 100.000 Satelliten in LEO gibt, die alle in der Dämmerung über den Himmel streifen und diese wichtigen Beobachtungen durcheinander bringen? Dies ist die Anzahl der Projekte, die derzeit zwischen den verschiedenen Satellitenunternehmen geplant sind. Bei so vielen Satelliten in LEO wird jede Beobachtung, die in der Dämmerung gemacht wird, davon betroffen sein. Alles. Und es wird auch keine einzelne Sequenz sein, es könnten Dutzende sein.

Kann Technik helfen?

Algorithmen für maschinelles Lernen können möglicherweise helfen, diese Streifen zu kompensieren, aber dies hat das Potenzial, die Daten effektiv zu verschlüsseln und Objekte zu erstellen, die nicht vorhanden sind, oder Objekte zu löschen, die vorhanden sind.

Es ist auch möglich, Beobachtungen mit Satellitenbetreibern zu koordinieren, sodass keine Beobachtungen durchgeführt werden, wenn Satelliten über ihnen vorbeifliegen. Im Moment ist es einfach genug, aber wird es immer noch einfach sein, wenn sich hunderttausend Satelliten im Orbit befinden?

Könnten Starlink-Satelliten aus nicht reflektierendem Material bestehen? Vielleicht, und SpaceX hat die Satelliten bereits abgeschirmt und ihre Sonnenkollektoren so positioniert, dass die zur Erde zurückreflektierte Lichtmenge reduziert wird. Dadurch wurde die Helligkeit drastisch reduziert, aber nicht genug, um Schlierenbildung auf den Bildern des Observatoriums zu vermeiden.

Obwohl SpaceX alle Satelliten aus dem Orbit entfernt und seine Starlink-Pläne aufgegeben hat, hindert nichts ein russisches oder chinesisches Unternehmen daran, etwas Ähnliches zu tun. Es ist nicht so, dass eine Konstellation chinesischer Internet-Satelliten besser wäre.

Was ist also die Lösung? Das ist die große Frage, auf die noch niemand eine zufriedenstellende Antwort gefunden hat. Astronomen haben sich an die UNO gewandt, um Hilfe bei der Regulierung dieser Satelliten zu erhalten, um die Beobachtung vom Boden aus zu schützen. Dies wird diese Unternehmen jedoch nicht daran hindern, ihre Satelliten einzusetzen. Allein SpaceX bringt jeden Monat etwa 100 Satelliten in die Umlaufbahn. Schließlich gibt es Geld zu verdienen.

„Die Mechanismen des [internationalen] Rechts, die es uns hätten ermöglichen können, dies zu verhindern, diese Räder drehen sich so langsam, dass dies alles vorbei sein wird, wenn wir einen Konsens über eine politische Lösung erzielen“, sagte John Barentine, ein Astronom und Direktor der politischen Anhörung bei International Dark Sky. Verband. "Ich denke nur, dass es ein Zahlenspiel ist, das die Astronomie wahrscheinlich nicht gewinnen kann."

Was bedeutet es, dass sie den Nachthimmel wegnehmen?

Die Milchstraße ist über einem Radioteleskop zu sehen.

(Bildnachweis: Haitong Yu/Getty Images)

Bei allen angeblichen Vorteilen für die Menschheit, und verstehen Sie mich nicht falsch, ist es eine unbestreitbare gute Sache, Entwicklungsländern und ländlichen Gebieten echte Highspeed-Internetgeschwindigkeiten zu bringen, niemand sollte vergessen, dass SpaceX, Amazon und andere dies nicht tun. T. des Altruismus.

Sie bringen keinen kostenlosen Internetdienst in die Welt. Sie werden dafür bezahlt und erzielen vermutlich einen Gewinn aus ihrer Investition in ihre Satellitenkonstellationen. Geld verdienen ist der Hauptzweck des Geschäfts, Dämmerungs-NEO-Sichtungen oder sogar einfaches Sternengucken sind verdammt.

„Satellitenkonstellationen … greifen das Herz der wissenschaftlichen und kulturellen Beziehung der Menschheit zum Nachthimmel an und beeinflussen alte kulturelle Traditionen und Praktiken des Himmels in allen Nationen rund um Himmelszyklen und den Nachthimmel“, Aparna Venkatesan, James Lowenthal, Parvathy Prem und Monica Vidaurri schrieb in einer Studie, die im November 2020 in Nature Astronomy veröffentlicht wurde.

Sie setzen sich auch für einen internationalen Konsens zum Schutz des Nachthimmels für zukünftige Generationen ein: „Dieser Ansatz erfordert eine radikale Änderung der Politik internationaler Regulierungsbehörden hin zu einer Vision des Weltraums als uraltes globales Gemeinschaftsgut, das das Erbe und die Zukunft der wissenschaftlichen Menschheit enthält und kulturelle Praktiken.

Mit wenig Regulierung und ohne internationale Regeln für den Einsatz der Satellitenkonstellation fühlt es sich an, als würde man ins Leere schreien, wer Ihnen bald Geld für das Privileg in Rechnung stellen wird. Egal was passiert, wir dürfen niemals vergessen, was uns genommen wird und warum.

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