Így fogják elrontani a csillagászati megfigyeléseket a több ezres műholdflották

6072

A csillagászok egyre gyakrabban fejezik ki aggodalmukat a mega-műholdflották tudományos kutatásra gyakorolt hatása miatt. Azért, hogy jobban felmérhessék a csillagászati megfigyeléseket befolyásoló hatásukat, az ESO tudományos igényű vizsgálatot indított, amely elsősorban az ESO távcsöveivel a látható és infravörös tartományokban végzett mérésekre összpontosít, de más obszervatóriumokkal is foglalkozik. A SpaceX, az Amazon, a OneWeb és más cégek 18 reprezentatív, összesen több mint 26 ezer műholdat magába foglaló flottáját elemző tanulmányt [1] most fogadta el közlésre az Astronomy & Astrophysics.

A tanulmány megállapítja, hogy a nagy teleszkópok, mint például az ESO Nagyon Nagy Távcsöve (VLT), vagy a már épülő Rendkívül Nagy Távcső (ELT) működését „mérsékelten érintik” a fejlesztés alatt álló flották. Legnagyobb hatást a hosszú (kb. 1000 másodperces) expozíciójú felvételekre gyakorolhatják, amelyeknek akár 3%-át is tönkretehetik szürkület idején, hajnal és napkelte, illetve alkonyat és napnyugta között. A rövidebb expozíciós idejű felvételek kisebb veszélynek lesznek kitéve, az ilyen észlelések kevesebb mint 0,5%-a esik a veszélyzónába. Az éjszaka többi részében végzett megfigyelésekre szintén kisebb hatást gyakorolnak majd a műholdak, lévén ekkor a Föld árnyékába merülnek, így nem éri őket fény. Az észlelések tudományos/szakmai tartalmától függően a hatás tovább csökkenthető az ESO-távcsövek üzemeltetési ütemtervének változtatásával, bár ez nyilván költségekkel jár. [2] Az ipari szereplők részéről a műholdak fényvisszaverő képességének csökkentése lenne a hatékony lépés a zavaró hatások mérséklésére.

A kép az ESO Paranal Obszervatóriumának éjszakai égboltját mutatja szürkület táján, kb. 90 perccel napkelte előtt. A kék vonalak a horizont feletti azonos magasság körei. 
Egy új ESO-tanulmány a műholdflottáknak a csillagászati megfigyelésekre gyakorolt hatását vizsgálva arra a következtetésre jutott, hogy azok tagjai között akár száz olyan műhold is lehet majd, amely szürkület környékén eléggé fényes ahhoz, hogy szabad szemmel is látható legyen (5-6 magnitúdó vagy fényesebb). Ezek nagy része – helyzetüket kis zöld körök jelölik a képen – vagy alacsonyan lenne az égbolton, a horizonttól kevesebb mint 30 fokra, vagy/és kellően halvány lenne. 30 foknál nagyobb horizont feletti magasságot, ahol a csillagászati észlelések jelentős része zajlik, csak néhány műhold érne el – helyzetüket vörös szín jelzi –, ezek azonban viszonylag fényesek (kb. 3-4 magnitúdó) lennének. Összehasonlításul: a Sarkcsillag (Polaris) 2 magnitúdós, 2,5-szer fényesebb, mint egy 3 magnitúdós objektum.
Az éjszaka előrehaladtával a látható műholdak száma jelentősen csökken, amint azok a Föld árnyékába merülnek, amit a kép bal oldalán lévő sötét terület reprezentál. A Föld árnyékába került műholdak nem láthatók.
Forrás: ESO/Y. Beletsky/L. Calçada

A tanulmány azt is megállapítja, hogy a legnagyobb hatást a nagy látómezejű felmérések szenvedhetik el, főleg azok, amelyeket nagy távcsövekkel hajtanak végre. Attól függően, hogy az év melyik időszakában és az éjszaka melyik órájában készülnek, illetve mennyire érvényesek rájuk a tanulmány egyszerűsítő feltételei, például az Amerikai Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Alapjának (NSF) Vera C. Rubin Teleszkópja (korábbi nevén LSST) által rögzített felvételek 30-50%-a lehet „komolyan veszélyeztetett”. Az ESO távcsöveinél alkalmazható hatáscsökkentő technológiák ezen obszervatórium esetében nem használhatók, ezért aktívan keresik az egyéb lehetőségeket. További vizsgálatok szükségesek az így bekövetkező adatvesztés tudományos következményeinek és adatelemzési folyamataikat bonyolultabbá tévő hatásainak alapos felmérésére. A Rubin Obszervatórium távcsövéhez hasonló nagy látómezejű felmérőteleszkópok az égbolt nagy területeit tudják gyorsan átvizsgálni, így rendkívül fontos szerepet játszanak a rövid idő alatt lejátszódó jelenségek, például szupernóva-robbanások detektálásában, vagy a potenciálisan veszélyes kisbolygók azonosításában. Mivel nagyon nagy adathalmazokat képesek gyorsan előállítani, ezzel pedig sok más obszervatórium számára célobjektumokat kijelölni, a csillagászközösség, illetve a támogató szervezetek Európában és világszerte is a jövőbeni csillagászati fejlesztések legfontosabb területének gondolják a nagy látómezejű felmérőtávcsövek építését.

A szakcsillagászok az amatőrcsillagászokkal karöltve kifejezték aggodalmukat a mega-műholdflottáknak az éjszakai égbolt látványára gyakorolt hatását illetően is. A tanulmányban kimutatták, hogy egy közepes földrajzi szélességen elhelyezkedő obszervatórium horizontja felett a flották kb. 1600 tagja lesz látható egyszerre, többségük alacsonyan, a horizonttól kevesebb mint 30 fokra. Ezen magasság felett – ahol egyébként a csillagászati észlelések nagy része zajlik – minden pillanatban kb. 250 flottatag lesz. Napkeltekor és napnyugtakor a Nap megvilágítja őket, az éjszaka előrehaladtával azonban egyre inkább a Föld árnyékába merülnek. Az ESO-tanulmány mindegyik műhold fényességére feltesz egy értéket. Ez alapján a szürkületi órákban akár száz műhold is elegendően fényes lehet ahhoz, hogy szabad szemmel is látni lehessen, és ezek közül kb. tíz 30 foknál is magasabban lesz. Ezek a számok gyorsan csökkennek a sötétedéssel, amint a műholdak a Föld árnyékába kerülnek. Összefoglalva: az új műholdflották nagyjából megdupláznák az égbolton 30 fok feletti magasságban szabad szemmel is látható műholdak számát. [3]

A diagram azt illusztrálja, hogy egy közepes földrajzi szélességen elhelyezkedő megfigyelő a Föld körül keringő flották műholdjainak csak egy töredékét látná. Számára a műholdak akkor válnak láthatóvá, ha a horizontja fölé kerülnek és a Nap meg is világítja azokat. A legtöbb műhold a horizont alatt helyezkedik el és/vagy a Föld árnyékába merül, amely az éjszaka előrehaladtával adott észlelő elől az égbolt egyre növekvő részét takarja el.
Forrás: ESO/L. Calçada

A számok nem foglalják magukba a közvetlenül a felbocsátás után látható „műholdszerelvényeket”. Bár látványosak és fényesek, nem sokáig maradnak együtt, csak röviddel napkelte után vagy napkelte előtt, és – bármely időpontban – csak a Föld nagyon behatárolt területéről láthatók.

Az ESO-tanulmány egyszerűsítéseket és feltevéseket használ a hatások mértéktartó becsléséhez, amelyek a valóságban akár kisebbek is lehetnek, mint a cikkben kiszámoltak. A valódi hatások sokkal pontosabb számszerűsítéséhez jóval kifinomultabb modellre lenne szükség. Ugyan az ESO-távcsövekre összpontosít, de a tanulmány eredményei a szintén a látható és infravörös tartományban működő, hasonló műszerezettségű és tudományos feladatú, nem az ESO kötelékébe tartozó távcsövekre is alkalmazhatók.

A műholdflottáknak a rádió- és a milliméteres/szubmilliméteres tartományban működő obszervatóriumokra is lesz hatásuk, beleértve az ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) és az APEX (Atacama Pathfinder Experiment) antennáit is. Ezt a hatást további tanulmányokban vizsgálják majd.

A kép az ESO 2025 végén átadni tervezett Rendkívül Nagy Távcsövének (ELT) építési helyszíne feletti égboltot mutatja. A háttérben a közeli Nagyon Nagy Távcső (VLT) lézeres vezetőrendszerének nyalábja látható.
A műholdflottáknak a látható és infravörös tartományban végzett csillagászati megfigyelésekre gyakorolt hatását vizsgáló ESO-tanulmány szerint az ESO VLT és ELT teleszkópjaihoz hasonló nagy távcsövekre csak „kis mértékben lesznek hatással” a jelenleg fejlesztés alatt álló műholdflották. A tudományos céltól függően a hatás csökkenthető az ESO-teleszkópok üzemeltetési ütemterveinek átalakításával.
Forrás: ESO/M. Zamani

Az ESO más obszervatóriumokkal, a Nemzetközi Csillagászati Unióval (IAU), az Amerikai Csillagászati Társasággal (AAS), a brit Királyi Csillagászati Társasággal (RAS) és egyéb szervezetekkel együttműködve azon dolgozik, hogy a problémára a globális fórumok, például az ENSZ Világűrbizottsága (Committee on the Peaceful Uses of Outer Space, a Világűr Békés Célú Felhasználásával foglalkozó Bizottság, röviden Világűrbizottság) és a Rádiócsillagászati Frekvenciák Európai Bizottsága (European Committee on Radio Astronomy Frequencies, CRAF) figyelmét is felhívja. Ezzel párhuzamosan az űripari cégekkel együtt keresik azokat a gyakorlati megoldásokat, amelyek biztosíthatják a legkorszerűbb földi bázisú csillagászati infrastruktúrák létrehozásába és fejlesztésébe fektetett hatalmas összegek megfelelő hasznosulását. Az ESO támogatja azon szabályozási keretek kidolgozását is, amelyek lehetővé teszik az alacsony Föld körüli pályán megvalósuló ígéretes technológiai fejlesztéseket, ugyanakkor nem rontják az emberiség Világegyetem megfigyelésére és megértésére irányuló törekvéseinek feltételeit.

Megjegyzések

[1] A műholdflottákat jellemző számos paraméter, például a műholdak teljes száma, gyakran változik. A tanulmány azzal számol, hogy összesen 26 ezer műhold fog majd a Föld körül keringeni, de ez a szám nagyobb is lehet.

[2] Néhány példa a hatáscsökkentő intézkedésekre: a műholdak helyzetének kiszámítása, hogy ne tervezzenek észlelést az égbolt azon részén, ahol valamelyik át fog haladni; a távcsőtükör-fedelek bezárása éppen akkor, amikor egy műhold áthalad a látómezőn; a Föld árnyékának irányába eső égterületekre korlátozni az észlelést, ahol a Nap nem világítja meg a műholdakat. Ezek az eljárások azonban – a tudományos céltól függően – nem minden esetben alkalmazhatók.

[3] Becslések szerint kb. 34 ezer, 10 cm-nél nagyobb méretű objektum kering jelenleg a Föld körül. Ezek közül mintegy 5500 műhold, köztük kb. 2300 működőképes. A maradék űrszemét: rakéta-végfokozatok és műholdak pályára állítása után visszamaradt csatolóegységek. Bármely helyről nézve bármely időben ezek közül mintegy kétezer állandóan a horizont felett van. A szürkületi órákban a Nap megvilágítja őket, és 5-10 elég fényes ahhoz, hogy szabad szemmel is látható legyen.

Az „On the impact of Satellite Constellations on Astronomical Observations with ESO Telescopes in the Visible and Infrared Domains” című, O. Hainaut és A. Williams által jegyzett tanulmány az Astronomy & Astrophysics c. szaklapban fog megjelenni, de letölthető az arXiv preprint-szolgáltatásról is innen.

Linkek

Forrás: eso2004hu — Szervezeti közlemények

Hozzászólás

hozzászólás