Az Európai Déli Obszervatórium (ESO) tanulmánya szerint a jelenlegi tervek alapján több mint 1,7 millió műhold kerülhet Föld körüli pályára, köztük rendkívül fényesek is. Mindez „pusztító következményekkel járna a csillagászat számára”.
A tanulmány megállapítja, hogy a modern távcsövekkel végzett éjszakai megfigyelések megőrzése érdekében legfeljebb 100 000, szabad szemmel nem látható, halvány műhold keringhetne a Föld körül. Ez az első olyan kutatás, amely számszerűen vizsgálja, milyen mértékben növelnék meg az égbolt fényességét a nagyméretű és fényes műhold-konstellációk. Ezek a rendszerek nemcsak a csillagászatot, hanem az emberi egészséget és a környezetet is károsítják.
2019 óta a Föld körül keringő műholdak száma rohamosan nő, és mára meghaladja a 14 000-et, amelyek többsége a SpaceX Starlink távközlési műholdja. „Eddig még sikerült alkalmazkodnunk, de a helyzet egyre rosszabb” – hangsúlyozza Olivier Hainaut, aki részt vett a műhold-konstellációk csillagászatra gyakorolt hatásának mérséklésére vonatkozó ajánlások kidolgozásában. Bár olyan vállalatok, mint a SpaceX, tettek lépéseket műholdjaik fényességének csökkentésére, a jelenlegi tervek már „túl vannak azon a határon, amit a csillagászat még elviselhet” – mondja Hainaut. A SpaceX tervei szerint egymillió további műholdat állítana pályára űrbeli adatközpontok kiszolgálására, ami alapvetően megváltoztatná az égbolt látványát.
Az új kutatás szerint az éjszaka jelentős részében több száz műhold lenne egyszerre látható, bizonyos időszakokban pedig akár több ezer, vagyis nagyjából annyi, mint ahány csillagot ideális körülmények között szabad szemmel látni lehet.
Más tervezett műholdkonstellációk – például az E-Space Cinnamon rendszere, valamint Kína CTC-1 és CTC-2 projektjei – további több százezer műholdat juttatnának Föld körüli pályára, tovább súlyosbítva a problémát. Az amerikai Reflect Orbital startup olyan rendkívül nagyméretű, tükörszerű műholdakból álló rendszert kíván létrehozni, amelyek éjszaka visszaverik a napfényt a Földre. Az általuk létrehozott megvilágított területek legalább öt kilométer átmérőjűek lennének. A vállalat még idén pályára állítaná első műhold-prototípusát, majd 2035-re 50 000 műholdból álló flottát kíván kiépíteni.
Ezek lennének minden idők legfényesebb mesterséges objektumai a Föld körüli pályán, ami súlyosan károsítaná a természetes sötét égboltot. Hainaut szerint a teljes konstelláció esetén több száz rendkívül fényes műhold lenne egyszerre látható az éjszakai égbolton. Ha valaki közvetlenül egy visszavert fénynyalábban állna, a napfényt sugárzó műhold négyszer fényesebbnek látszana, mint a telihold. Még abban az esetben is, ha nem közvetlenül a megfigyelőre irányulna a fénynyaláb, -4 magnitúdós fényforrások tömegét lehetne látni az égen.
Annak meghatározására, hogy ez és a műhold-konstellációk egyéb hatásai miként befolyásolják a csillagászati megfigyeléseket, Hainaut szimulálta az összes jelenlegi és tervezett műhold-konstelláció helyzetét, mozgását és fényességét.
A SpaceX műholdas megakonstellációja esetében azt találta, hogy a chilei Paranal Obszervatóriumban működő ESO Nagyon Nagy Távcsövével (VLT) az éjszaka kezdete után két órával készített minden egyes felvételen több tucat műholdcsík jelenne meg, ami a látómező akár 28%-ának elvesztését jelentené. Ez azt feltételezi, hogy a műholdak elég halványak ahhoz, hogy jó megfigyelési körülmények között szabad szemmel ne legyenek láthatók. Ha azonban csak egy kicsit is fényesebbek lennének, egyes műszerek még súlyosabban érintettekké válnának. Például a Vera C. Rubin Obszervatóriumban működő kamerához hasonló berendezések esetében éjszakánként több órán keresztül a felvételek többsége használhatatlanná válhatna.
Hainaut szimulációi abból indultak ki, hogy a Reflect Orbital egyetlen műholdja sem irányítaná közvetlenül vagy annak közelébe a fénynyalábját egy obszervatóriumnak. Ennek ellenére már egyetlen tükörműhold nyoma is tönkretehetne egy Rubin Obszervatóriuméhoz hasonló kamerával végzett megfigyelést. Ha pedig a Reflect Orbital teljes, 50 000 műholdból álló flottája pályára kerülne, minden egyes felvétel elveszne azokban az időszakokban, amikor a műholdakat megvilágítja a Nap.
Nemcsak a műholdak korlátozzák azonban a megfigyeléseket: fényük az egész égboltot is elszennyezheti. A közvetlenül már nem látható, nagyon halvány műholdak egy diffúz fényfátylat hoznak létre, míg a fényesebb műholdak fénye a légkörön áthaladva minden irányba szétszóródik. Mindkét hatás növeli az éjszakai égbolt háttérfényességét. A különösen fényes konstellációk, például a Reflect Orbital rendszere, kiemelkedően nagy hatással lennének az égbolt háttérfényességére. A teljes, 50 000 műholdból álló rendszer esetén az égbolt összességében három-négyszer világosabbá válna.
A műholdak számának korlátozása az éjszakai égbolt védelmében
Hainaut arra a következtetésre jutott, hogy a tervezett 1,7 millió új műhold drámai következményekkel járna a földi csillagászat számára. Ezek a hatások csak úgy kerülhetők el, ha a jelenlegi és jövőbeli műholdak együttes számát legfeljebb 100 000-re korlátozzák, feltéve hogy ezek sötét égbolt alatt szabad szemmel nem láthatók. Hozzátette, hogy a műholdaknak 7 magnitúdónál halványabbnak kell lenniük. Ha egy részük ennél fényesebb lenne – vagyis meghaladná a szabad szemmel való láthatóság küszöbét –, akkor a megengedhető összes műhold száma ennél jóval kisebb kellene legyen.
A két legszélsőségesebb új terv mögött álló SpaceX és Reflect Orbital egyaránt kérelmet nyújtott be az Egyesült Államok Szövetségi Hírközlési Bizottságához (FCC) a műholdak felbocsátására. Az ESO ezt az új tanulmányt használta fel válaszának alapjául, amelyet a brit Királyi Csillagászati Társasággal és a Nemzetközi Csillagászati Unióval együttműködésben nyújtott be az FCC-nek.
A rendkívül fényes műholdkonstellációk által okozott fényszennyezés károsíthatja a földi élővilágot azáltal, hogy megzavarja a biológiai órákat és az ökoszisztémákat. A nagyméretű konstellációk a levegő minőségére is közvetlen hatással vannak: egyrészt a több ezer műhold felbocsátásához és fenntartásához szükséges nagyszámú rakétaindítás, másrészt az élettartamuk végén a légkörbe visszatérő és ott elégő műholdak által okozott szennyezés miatt.
