Спутники Starlink затрудняют работу космических телескопов

По данным Ars Technica, трое астрономов из НАСА представили анализ, демонстрирующий, что спутниковые констелляции, такие как Starlink и его аналоги, могут серьезно повлиять на работу орбитальных телескопов. Хотя ранее считалось, что космические наблюдательные инструменты менее уязвимы к световому загрязнению, новые расчеты показывают, что по крайней мере один из запланированных телескопов будет сталкиваться с почти 100 следами спутников на каждую съемку.

Угроза со стороны спутниковых систем

Рост числа спутников в космосе связан с резким снижением стоимости запусков, особенно благодаря технологиям SpaceX. Ранее в орбите находились десятки спутников, сейчас же количество увеличилось в десятки раз. Это привело к проблемам для наземных астрономических наблюдений, но, как выяснилось, орбитальные телескопы также не застрахованы от негативного влияния.

Анализ, проведенный Алехандро Борлаффом, Пэмела Марком и Стивом Холлом из исследовательского центра НАСА в Калифорнии, показывает, что текущее количество спутников составляет лишь 3% от того, что будет в орбите к 2035 году, если все запланированные запуски состоятся. Это число приближается к 550 000 единиц.

Следы на изображениях

Исследователи оценили влияние спутников на несколько ключевых орбитальных телескопов, включая Хаббл, SPHEREx, Xuntian (Китай) и ARRAKIHS (Европейское космическое агентство). В зависимости от высоты орбиты, поля зрения и длительности съемки, число следов спутников на изображениях может варьироваться.

Так, Хаббл в среднем будет сталкиваться с двумя следами на снимке, SPHEREx — с пятью, ARRAKIHS — с 69, а Xuntian — с 92. В более чем трети снимков Хаббла будет хотя бы один след, а у других телескопов почти все изображения будут затронуты.

Проблема особенно остра для Xuntian, поскольку он находится на относительно низкой орбите. У ARRAKIHS широкое поле зрения и длительные экспозиции увеличивают вероятность попадания спутника в кадр. Ученые проверили свои оценки на основе существующих данных о Хаббле — и получили результаты, совпадающие с наблюдаемыми.

Отсутствие очевидных решений

Снижение отражательной способности спутников помогает наземным телескопам, но увеличивает риск их видимости для орбитальных систем. Ориентация солнечных панелей к Солнцу также делает спутники более заметными для телескопов, работающих вне прямой зоны солнечного излучения.

Снижение высоты орбиты может уменьшить число пересечений, но приведет к более быстрому сгоранию спутников из-за атмосферного сопротивления. Это решение не входит в интересы компаний, запускающих спутники, но, как отмечают ученые, важно выделить «безопасные» слои орбиты для устойчивого использования космоса.

Интересно: Сможет ли наука адаптироваться к новой реальности, где космические наблюдения всё чаще сталкиваются с техническими помехами, вызванными коммерческими спутниковыми системами?

i

Создано специально для ASECTOR

Концептуальное изображение

Спутники, телескопы и баланс между технологией и наукой

Когда космос становится переполненным

Рост числа спутников в низкой околоземной орбите приводит к системным изменениям в условиях работы научных инструментов. Особенно это касается орбитальных телескопов, которые, как оказалось, не так устойчивы к световому загрязнению, как считалось ранее. В 2035 году в орбите может находиться около 550 000 спутников, если все запланированные запуски состоятся [!]. Такое масштабное присутствие в космосе меняет правила игры: даже телескопы, находящиеся вне атмосферы, теперь сталкиваются с техническими помехами.

Ключевая причина роста — снижение стоимости запусков, что делает возможным запуск десятков тысяч единиц. Это не только увеличение плотности космического пространства, а изменение его структуры. Спутниковые констелляции, такие как Starlink, Amazon Leo и Starshield, создают новую реальность, где космос уже не кажется безграничным. Вместо этого он становится всё более урбанизированным, с плотной сетью технических объектов, которые могут мешать научным наблюдениям.

Кто выигрывает, а кто проигрывает?

На первый взгляд, выигрывают те, кто развивает спутниковые системы: SpaceX, Amazon и OneWeb. Они получают доход, укрепляют инфраструктуру, расширяют доступ к интернету. Но есть и скрытые проигравшие — научные сообщества, которым сложно адаптироваться к новой плотности космического пространства. Например, Amazon официально переименовала свой проект Project Kuiper в Leo, сместив стратегический фокус с обеспечения доступа в удалённых регионах на развитие коммерческих и корпоративных сегментов [!]. Это делает Leo прямым конкурентом Starlink, но также усиливает давление на науку, поскольку рост числа спутников ведёт к увеличению помех для орбитальных телескопов.

Важный нюанс: Наука сталкивается с конкуренцией не только с другими научными проектами, но и с коммерческими интересами, которые теперь физически «заслоняют» космические наблюдения.

Телескопы вроде Хаббла, SPHEREx, ARRAKIHS и Xuntian — все они сталкиваются с ростом числа следов спутников на снимках. У некоторых, как у ARRAKIHS, почти каждая съемка будет содержать технические помехи. Это ставит под угрозу качество данных, которые необходимы для астрофизики, астрономии и даже для изучения экзопланет.

Парадоксы и ограничения

Снижение отражательной способности спутников, которое помогает наземным телескопам, наоборот, делает их более заметными для орбитальных систем. Это показывает, что решения, подходящие для одной части экосистемы, могут быть контрпродуктивными для другой. Такие противоречия усиливаются, когда интересы коммерческих компаний и научных сообществ расходятся.

Снижение высоты орбиты — еще один возможный выход. Оно уменьшает вероятность пересечений, но увеличивает риск сгорания спутников из-за атмосферного сопротивления. Это не входит в интересы владельцев спутников, но может стать важным элементом устойчивого развития космоса. Например, спутники Starlink выводятся на орбите ниже 600 км, где они сгорают, но этот процесс остаётся частично неконтролируемым [!]. Рост запусков и возвращений также может повлиять на состав атмосферы, увеличивая количество алюминиевых частиц от сгорания техники.

Важный нюанс: Решение, которое кажется технически простым, часто приводит к сложным системным последствиям. В космосе, как и в экономике, всё взаимосвязано.

Российский контекст и будущее

Для российских научных проектов, работающих с космическими телескопами, этот тренд имеет важное значение. Хотя в ближайшие годы российские спутниковые системы не будут конкурировать с масштабами Starlink, они всё равно сталкиваются с тем же явлением — ростом плотности космического пространства. Это требует пересмотра подходов к планированию наблюдений, а также к разработке новых методов фильтрации данных.

Кроме того, развитие спутниковых систем может стать частью национальной стратегии, но при этом необходимо учитывать, что каждая новая единица в космосе — это шаг к усложнению условий для науки. Например, спутники Starshield, созданные SpaceX для Национального управления разведки США, излучают сигналы в диапазоне 2025–2110 МГц, что может создавать помехи для других систем, включая NASA и NOAA [!]. Такие случаи подчёркивают необходимость координации между государственными и коммерческими структурами.

Важный нюанс: Космос становится всё более урбанизированным. Как научное сообщество будет справляться с этим, зависит от того, насколько быстро удастся найти баланс между технологическим прогрессом и сохранением условий для наблюдений.