Na razie Starlinki nie są bardziej szkodliwe dla obserwacji niż zła pogoda, ale to się szybko zmienia

Zadania oceny wpływu satelitów Starlink na obserwacje astronomiczne podjął się międzynarodowy zespół astronomów pod przewodnictwem dr. Przemysława Mroza z Obserwatorium Uniwersytetu Warszawskiego. Wyniki opublikowano w dokumencie pod tytułem "Impact of the SpaceX Starlink Satellites on the Zwicky Transient Facility Survey Observations”.

Na warsztat wzięto obserwacje wykonywane w ramach projektu ZTF (Zwicky Transient Facility), które są istotne między innymi ze względu na monitorowanie i wykrywanie asteroid bliskich Ziemi i mogących potencjalnie nam zagrozić.

Ślad satelity na zdjęciu nieba jest szczególnie szkodliwy, gdy kluczowa jest jak najszybsza detekcja konkretnych zjawisk czy też nowych obiektów na niebie

W przypadku takich obiektów ważne są zdjęcia wykonywane w godzinach wieczornych, po zachodzie Słońca, a także tuż przed jego wschodem. Wtedy bowiem dla pomiarów optycznych dobrze widoczne stają się orbity obiektów poruszających się w pobliżu Słońca, a zarazem w pobliżu Ziemi.

Ze względu na pokrycie całego nieba obserwacjami, istnieje duże prawdopodobieństwo, że na obrazach zarejestrowanych w przeglądzie ZTF znajdą się satelity, w tym Starlinki.

Przeszkadzać mogą nie tylko Starlinki, choć to ich teraz robi się najwięcej na orbicie

W trakcie przygotowywania analizy, flota Starlinków liczyła około 1800 satelitów na wysokości około 550 kilometrów (traktowane jako niska orbita ziemska, LEO). To orbita docelowa, wcześniej satelity SpaceX znajdują się niżej w trakcie podnoszenia swojej wysokości po wyniesieniu przez rakiety w kosmos. Liczba 1800 może nie robić wielkiego wrażenia, ale zestawmy ją z liczbą wszystkich satelitów, które znajdują się na niskiej orbicie ziemskiej, która wynosi około 7500.

W styczniu 2022 roku SpaceX zdążył wynieść na orbitę już dwie partie nowych satelitów Starlink. Tym samym liczba wyniesionych na orbitę Starlinków przekroczyła 2000 egzemplarzy

Teraz weźmy pod uwagę, że SpaceX chce umieścić łącznie około 12000 Starlinków w kosmosie (na kilku różnych wysokościach, tak zwanych otoczkach) i to w obecnie realizowanej fazie projektu, która ma potrwać do 2027 roku. Dalsze plany przewidują nawet kilkukrotne zwiększenie tej liczby, SpaceX złożył wnioski o zezwolenie dla nawet 30000 kolejnych satelitów.

Autorzy artykułu, do którego nawiązujemy w tym tekście sugerują, że uwzględniając także ambicje OneWeb, Amazona czy Samsunga, można spodziewać się co najmniej ponad 10 krotnego wzrostu liczby obiektów na niskiej orbicie ziemskiej na przestrzeni najbliższej dekady.

Dane ze strony satelittemap.space dotyczące liczebności floty Starlink. Na czarno liczba wszystkich umieszczonych na orbicie satelitów, na zielono te, które są aktywne w ramach sieci Starlink (pomijamy tu satelity w drodze do docelowej orbity, testowe i z różnych powodów nieaktywne), na czerwono te satelity, które już uległy zniszczeniu w atmosferze

Czy jednak obecna oraz spodziewana liczba Starlinków i satelitów innych koncernów, którym marzy się globalny satelitarny internet, faktycznie stanowi już dziś przeszkodę dla astronomów? Odpowiedź jest twierdząca, bo każda zepsuta obserwacja to jednak obserwacja zepsuta, pozostaje nam za to ocena jak istotny jest ten wpływ.

Dla przeglądu nieba, takiego jak ZTF, satelity szkodliwe są wtedy, gdy są widoczne

Na obecnym etapie rozwoju sieci Starlink najwięcej problemów w przypadku ZTF sprawiają satelity w przypadku obserwacji wykonywanych na początku i pod koniec nocy. Wtedy są one także najlepiej widoczne. W ciągu nocy flota Starlink nie jest problemem, choć jak sugeruje Przemek Mróz, wiele zależy od tego na jakich orbitach znajdą się kolejne Starlinki wynoszone w przyszłości, a także satelity konkurencji. Jeśli będą one wyższe niż dotychczasowe, to problem może stać się istotny także dla tych później wykonywanych obserwacji.

Tymczasem stopniowy wzrost liczby Starlinków od 2019 roku przyczynił się do 40 krotnego wzrostu liczby zdjęć wykonywanych po zachodzie Słońca i przed wschodem, na których widoczne są ślady tych satelitów. W 2019 odsetek takich zepsutych obserwacji wynosił 0,5%, pod koniec 2021 roku było to już 20%. Co ważne, gdy liczebność floty Starlinków osiągnie około 10000, praktycznie każde ujęcie wykonane przez przegląd ZTF tuż po zachodzie Słońca lub przed jego wschodem będzie zawierać ślad przelatującego satelity. 

Pełna flota Starlinków ma kiedyś liczyć około 42 tysięcy satelitów. Gdyby tak się stało, a jasność satelitów nie uległaby zmianie, na każdym obrazie wykonanym o zmierzchu przez przegląd ZTF, widać byłoby około czterech śladów po satelitach

Obecnie ślad po satelicie Starlink zajmuje mniej niż 0,1% powierzchni obrazu. Z jednej strony to mało, z drugiej przy stosunkowo dużym odstępie czasowym pomiędzy obserwacjami, które muszą pokryć przecież całe widoczne niebo, taki ślad może teoretycznie przesłonić bardzo ważny obiekt.

Niesprzyjająca pogoda na razie szkodzi obserwacjom bardziej niż Starlinki

Na razie ślady po Starlinkach ograniczają się średnio do około jednego na każdym zepsutym zdjęciu (dokładnie 1,09 śladu na zdjęcie, w przypadku ZTF mowa o komplecie 64 obrazów), choć trafiają się zdjęcia na których widać nawet 15 takich śladów. Wciąż nie wydaje się to, aż tak dużym problemem. Tak twierdzi współautor analizy, Tom Prince, były profesor Caltech, który obecnie za równie szkodliwą uważa niekorzystną pogodę, która przecież kompletnie uniemożliwia obserwacje. I to nie pojedynczą, ale całą ich sekwencję.

Istnieje niewielka szansa, że przegapimy asteroidę lub inne zjawisko, które skryło się za śladem satelity, lecz porównując te straty do wpływu pogody, w tym zachmurzenia, mają one raczej mały wpływ na obserwacje ZTF (Tom Prince)

Poza tym wciąż mowa o obserwacjach tuż po zachodzie Słońca i przed jego wschodem, pozostaje jeszcze ogrom obserwacji nocą, na razie nie zakłócanych w zauważalny sposób przez Starlinki w przypadku obserwacji ZTF.

Tak więc astronomowie alarmując o szkodliwości Starlinków mają przede wszystkim na myśli to co się stanie w niezbyt odległej przyszłości. Lecz muszą tak postępować, bo projekty obserwacyjne to działania, których skala czasowa bywa dłuższa niż tempo rozwoju technologii internetu satelitarnego. 

Realny wpływ satelitów Starlink na obserwacje to kwestia indywidualna

Przytoczona tutaj analiza dotyczy projektu ZTF i obserwacji o konkretnym charakterze. Choć można te wnioski uogólnić obecnie na szerszą klasę obserwacji astronomicznych, realny wpływ satelitów powoli staje się kwestią indywidualną.

To konsekwencja rosnącej liczby satelitów Starlink i im podobnych, które już są lub pojawią się niebawem na orbicie, a których oddziaływań na obserwacje jeszcze dokładnie nie przewidziano. Autorzy cytowanego tekstu wspominają o obserwatorium Very C. Rubin w Chile, które z pomocą 3,2 Gpix kamery również zajmie się wielkoskalowym przeglądem nieba. Ze względu na dużo wyższą czułość sensorów jak i powierzchnię zwierciadła teleskopu, nawet bardzo słabo odbijające światło satelity mogą okazać się wtedy poważną przeszkodą.

A z pomiarów dotyczących ZTF wynika, że dotychczas stosowanie mechanizmów obniżających jasność Starlinków, choć objawia się w zauważalny sposób, wciąż nie daje spadku blasku, jaki oczekują astronomowie.

Źródło: Palomar Observatory, Caltech, inf. własna