Еще в 70-е годы дети смотрели на летнее небо и пытались первыми крикнуть: «Спутник!» Сейчас это кажется пережитком прошлого, наряду с камерами Polaroid и астронавтами на Луне. В наши дни редко можно провести какое-то время, глядя на небо, и не увидеть спутник или несколько из них.
Новый спутник подчеркивает этот факт. Это прототип спутника связи с антенной площадью примерно 700 квадратных футов, и он ярче большинства звезд.
BlueWalker 3 — прототип спутника, созданный и запущенный компанией AST SpaceMobile. Они запустили его в сентябре 2022 года, и поначалу он не имел большого эффекта. Затем, в ноябре, спутник развернул свои антенны. Антенная решетка размером с рекламный щит на обочине шоссе, что сразу же обеспокоило астрономов.
«Это именно то, чего астрономы не хотят», — сказала астроном Мередит Ролз из Вашингтонского университета. Ролз помогает руководить Центром защиты темного и тихого неба Международного астрономического союза от помех созвездий спутников. «Это проявится в виде сверхяркой полосы на изображениях и потенциально заполнит детекторы камер обсерваторий», — сказала она тогда.
Теперь команда астрономов количественно оценила влияние BlueWalker 3 на ночное небо в новой исследовательской статье. Оно называется «Высокая оптическая яркость спутника BlueWalker 3» и опубликовано в журнале Nature. Ведущий автор — Сангита Нандакумар, доктор философии. студент Университета Атакамы в Чили. Ролз является соавтором исследования. Их работа основана на кампании наблюдений с участием астрономов-любителей и профессиональных астрономов со всего мира, включая Стюардскую обсерваторию и Лейденскую обсерваторию.
Когда BlueWalker 3 развернулся, он стал одним из самых ярких объектов в ночном небе. Яркость объектов на небе измеряется по величине. Величина не измеряется в единицах; оно логарифмическое, и чем меньше число, тем ярче. BlueWalker 3 настолько яркий, что установил рекорд и нарушил рекомендации Международного астрономического союза.
«Из наших наблюдений мы узнали, что BlueWalker 3 компании AST Space Mobile — прототип спутника созвездия с антенной с фазированной решеткой площадью примерно 700 квадратных футов — достиг пиковой яркости 0,4 звездной величины, что сделало его одним из самых ярких объектов в ночном небе. — сказал Зигфрид Эггл, который координировал новое исследование. «Хотя это рекордный результат, сам спутник — не единственная наша забота. Негусеничный адаптер ракеты-носителя имел видимую визуальную величину 5,5, что также ярче, чем 7 звездных величин, рекомендованных Международным астрономическим союзом».
Среди астрономов растет беспокойство по поводу распространения спутников, особенно группировок спутников, таких как система Starlink Илона Маска. BlueWalker 3 является прототипом созвездия подобных ему спутников. И Starlink и BlueWalker — не единственные созвездия на орбите. Там становится тесно, и на подходе новые спутники.
«Мы не можем точно предсказать, где будут находиться все спутники, на несколько лет вперед. Просто смириться с повторяющейся потерей данных в обсерваториях стоимостью в несколько миллиардов долларов тоже не вариант».
Зигфрид Эггл, Центр защиты темного и тихого неба МАС от помех созвездий спутников.
В этом коротком видео BlueWalker 3 показан в 19:52:45, 19:52:56, 19:53:18, 19:53:29. Starlink-4781 виден в 19:52:54 и 19:53:26, опережая BlueWalker 3. Starlink-4016 находится параллельно и немного позади BlueWalker 3 в 19:53:34.
Помимо Солнца и Луны, Венера — самый яркий объект на небе, ее яркая звездная величина около -4. Звезды, видимые невооруженным глазом, имеют звездную величину от -1 до +6, поэтому самые тусклые звезды имеют звездную величину около 6. При звездной величине 0,4 BlueWalker 3 намного ярче, чем большинство звезд, видимых невооруженным глазом.
Почему он намного ярче?
Это из-за антенной решетки. Массив BlueWalker 3 составляет 693 кв. фута. Для сравнения: размер одного спутника Starlink примерно равен столу.
Большой размер спутника приводит к загрязнению видимым светом.
BlueWalker 3 — это всего лишь один небесный объект. В одиночку это не может вызвать большого хаоса. Но это не одиноко.
«Можно подумать, что если есть яркие звезды, то еще несколько ярких спутников не будут иметь никакого значения. Но несколько компаний планируют запустить созвездия», — сказал Эггл. «Например, у Starlink уже есть разрешение на запуск тысяч спутников, но, вероятно, в конечном итоге они получат полный запрос на десятки тысяч».
Эти спутники связи занимают низкую околоземную орбиту (НОО), вокруг которой вращается большинство наших спутников. НОО не определяется строго по высоте, потому что Земля не имеет сферической формы. Наиболее часто используемое определение LEO — это орбита с периодом 128 минут или меньше, что означает, что объект на LEO вращается вокруг Земли минимум 11,25 раз в день.
LEO становится тесно. Сейчас на НОО около 5000 спутников, а в будущем их будет еще больше. Спутники — мощная технология, и мы не собираемся прекращать их запуск. Итак, что может быть сделано? «Ожидаемое появление созвездий с сотнями тысяч новых ярких объектов сделает стратегии активного спутникового слежения и уклонения необходимыми для наземных телескопов», — пишут авторы в своей статье.
Ожидается, что в ближайшие годы количество спутников связи будет быстро увеличиваться.
Starlink намерена запустить еще десятки тысяч спутников в ближайшем будущем. Только в США FCC рассматривает запросы на запуск еще 400 000 отдельных спутников. Amazon только что запустила первые два прототипа спутников в своей группировке Project Kuiper, и компании в Европе тоже хотят иметь собственные группировки. Большинство из них будут намного меньше BlueWalker 3, но совокупный эффект всех этих спутников может изменить наше ночное небо. Для астрономического сообщества эта трансформация вызывает беспокойство.
«BlueWalker 3 настолько яркий, что большинство крупных телескопов, таких как обсерватория Рубин, считают, что он может стереть большую часть снимков», — сказал Эггл. «Им уже приходится избегать наблюдения за Марсом и Венерой по той же причине, но мы знаем, где находятся планеты, поэтому можем уклоняться от них. Мы не можем точно предсказать, где будут находиться все спутники, на несколько лет вперед. Просто смириться с повторяющейся потерей данных в обсерваториях стоимостью в несколько миллиардов долларов тоже не вариант».
Но лежит ли на астрономическом сообществе вся ответственность за борьбу со всеми этими объектами, проносящимися по небу?
Есть способы смягчить разрушительный свет от нашего раздувающегося парка спутников. Starlink рано начала сотрудничать с астрономическим сообществом в поисках решений. Один попробовали покрасить в черный цвет, но он поглотил слишком много тепла. Они также попробовали навесы из темного пенопласта и меняющие угол наклона сателлитов. Они также попробовали зеркала. Усилия продолжаются.
«Если SpaceX сможет заставить солнечные панели быть направлены в другом направлении, чтобы избежать бликов, или использовать эти трюки с зеркалами, они могут решить многие проблемы, с которыми мы сталкиваемся с оптическими вспышками спутников Starlink», — сказал Эггл.
«Starlink стремится сделать поверхности своих спутников более темными, что позволит поглощать больше и меньше отражать видимый солнечный свет. Но поглощение генерирует тепло. Затем спутники должны излучать инфракрасный свет, а это означает, что наблюдения в оптических длинах волн не представляют такой большой проблемы, но наблюдения в инфракрасном диапазоне могут. А тепло — одна из самых больших инженерных проблем, с которыми мы сталкиваемся в космосе. Поэтому покраска всего в черный цвет имеет последствия», — сказал Эггл.
В любом случае решения Starlink могут не работать для BlueWalker 3. Этот спутник необходимо направить на Землю для максимальной эффективности. «С другими провайдерами все не так просто», — сказал Эггл. «У AST есть гигантские спутники с сотнями квадратных футов электронных фазированных решеток, которые им необходимы для связи с мобильными телефонами на земле».
Обсерватория Веры Рубин скоро заработает, и на нее особенно повлияют спутники. Его задача — многократно отображать все ночное небо и искать переходные процессы. Весь свет от всех этих движущихся объектов будет мешать работе Обсерватории. Даже если методы затемнения спутников улучшатся, следы все равно останутся проблемой.
В статье, опубликованной в 2020 году, были подсчитаны некоторые результаты. «Будущие планы затемнения Starlink могут достичь g ~ 7 mag, уровня яркости, который позволяет нелинейно корректировать артефакты изображения до уровня, значительно ниже фонового шума. Однако следы спутников по-прежнему будут существовать при соотношении сигнал/шум ~ 100, генерируя систематические ошибки, которые могут повлиять на анализ данных и ограничить некоторые научные исследования».
Только сотрудничество может решить эту растущую проблему. И пока что космическая отрасль, похоже, готова к сотрудничеству. «Мы стараемся работать с космической отраслью, где это возможно, — сказал Эггл. «Мы хотим решить эту проблему вместе, чтобы это были совместные усилия, к которым может присоединиться каждый, потому что это самый быстрый путь к достижению цели».
Хорошо, что Starlink работает с астрономическим сообществом. Но что, если компании продолжат запускать гораздо более крупные спутники, такие как BlueWalker 3? Помните, это всего лишь прототип. AST SpaceMobile заявляет, что BlueWalker 3 является предшественником целого ряда спутников. BlueWalker 3 «предназначен для работы напрямую со стандартными, немодифицированными мобильными устройствами», пишет компания на своем сайте. Вот почему его массив такой большой. Как бы выглядело небо с целым флотом таких существ?
Световое загрязнение от спутников может показаться неважным для людей, борющихся с инфляцией и другими проблемами. Но проблемы не исчезают только потому, что мы о них не думаем. Мы уже знаем, что для горожан по всему миру, а это большинство людей, ночное небо становится все более недоступным. Во многом это связано с земным световым загрязнением. Но небо есть небо, и обе проблемы переплетаются между собой.
Возможно, мы приближаемся к тому дню, когда наблюдение за небом превратится в наблюдение со спутников. Если Starlink, AST SpaceMobile, OneWeb и другие реализуют свои планы, то вам может быть сложно потеряться в естественном ночном небе без спутников, проносящихся в поле вашего зрения.
Вместо того, чтобы созерцать природу, мы будем созерцать спутники.
