come gli sciami di satelliti rappresentano una minaccia crescente per l’astronomia

Una vista super grandangolare dei satelliti Starlink che attraversano il cielo notturno

I satelliti Starlink scorrono (verticalmente) su una foto time-lapse del cielo notturno vicino alla foresta nazionale di Carson, New Mexico.Attestazione: M. Lewinsky (CC DI 2.0)

Sono passati tre anni da quando SpaceX, una società aerospaziale di Hawthorne, in California, ha lanciato il suo primo lotto di satelliti per comunicazioni Internet Starlink, suscitando preoccupazione tra gli astronomi sulle striature che i satelliti lasciano nelle fotografie del cielo notturno. Da allora, molti altri Starlink sono stati lanciati: più di 2.300 di loro ora orbitano attorno alla Terra, comprendendo quasi la metà di tutti i satelliti operativi.

Gli scienziati hanno fatto alcuni progressi nell’affrontare l’assalto. Ad esempio, tra pochi giorni l’Unione Astronomica Internazionale (IAU) lancerà un sito Web che include strumenti per aiutare gli operatori di telescopi a prevedere le posizioni dei satelliti in modo che possano puntare i loro strumenti altrove1.

Ma l’accumulo di prove rivela quanto queste “megacostellazioni” satellitari interferiranno con gli osservatori astronomici e altri osservatori del cielo in tutto il mondo. E le compagnie satellitari non hanno ancora trovato una soluzione. SpaceX aveva cercato di affrontare il problema applicando delle sfumature che bloccano il sole sui suoi Starlink per attenuarne l’aspetto nel cielo notturno. Ma Natura ha appreso che l’azienda ha smesso di farlo.

Decine di migliaia di nuovi satelliti potrebbero essere lanciati nei prossimi anni. “Questa è una traiettoria insostenibile”, afferma Meredith Rawls, un’astronoma dell’Università di Washington a Seattle. “Al momento, la nostra scienza va bene. Ma a che punto perderemo una scoperta?”

Il bilancio delle megacostellazioni

Da quando sono stati lanciati i primi Starlink, gli astronomi sono passati dall’essere presi dal panico per i satelliti osservazioni scientifiche di photobombing per organizzare una risposta globale. Dopo una serie di seminari internazionali nel 2020 e nel 2021, l’IAU ha istituito un Centro per la protezione del cielo scuro e silenzioso dall’interferenza delle costellazioni satellitari. Il suo sito Web, di prossima apertura, ha lo scopo di fungere da hub per astronomi, responsabili politici, operatori satellitari e pubblico per coordinarsi su come ridurre l’impatto dei satelliti che brillano nei cieli.

Uno studio recente suggerisce che le future costellazioni di satelliti saranno le più visibili durante le notti estive a latitudini di circa 50 gradi sud e 50 gradi nord, dove hanno sede molte strutture astronomiche europee e canadesi2. Se SpaceX e altre società lanciano i 65.000 satelliti che hanno proposto, punti luminosi ronzeranno nei cieli per tutta la notte a quelle latitudini intorno al solstizio d’estate, afferma lo studio. Nelle ore intorno all’alba e al tramonto, circa una stella su 14 visibili ad occhio nudo sarà effettivamente un satellite.

“È davvero abbastanza orribile”, afferma Samantha Lawler, un’astronoma dell’Università di Regina in Canada, che ha guidato il lavoro.

I più colpiti saranno gli osservatori astronomici che studiano vaste distese del cielo piuttosto che concentrarsi sui singoli oggetti celesti. La Zwicky Transient Facility (ZTF), che rileva ampie fasce di cielo utilizzando un telescopio da 1,2 metri sul monte Palomar, in California, aveva striature satellitari nel 18% delle sue immagini scattate durante il crepuscolo nell’agosto 20213. E quel numero è aumentato man mano che i numeri dei satelliti sono aumentati, afferma l’autore principale Przemek Mróz, un astronomo dell’Università di Varsavia. Ha eseguito un’analisi preliminare dei dati ZTF dall’aprile 2022 e ha scoperto che le striature satellitari hanno influenzato circa il 20-25% delle immagini crepuscolari.

Finora, la ZTF non ha avuto molte delle sue misurazioni danneggiate dalle striature dei satelliti, in parte perché i suoi metodi di elaborazione delle immagini possono rilevare e mascherare le tracce dei satelliti, afferma Mróz. Ma altri osservatori devono affrontare sfide più grandi, in particolare l’Osservatorio Vera C. Rubin, un telescopio largo 8,4 metri finanziato dagli Stati Uniti e in costruzione in Cile. Poiché fotograferà l’intero cielo visibile ogni tre giorni, sarà particolarmente vulnerabile alle striature dei satelliti che scorrono attraverso le sue immagini. Rawls e altri astronomi stanno lavorando a modi per mitigare il danno, come algoritmi in grado di identificare e cancellare le serie di satelliti dai dati. Ma la correzione dei dati richiede ancora molto tempo ed energia. “Sta certamente mangiando la mia carriera”, dice Rawls.

Un cielo occupato

Il numero crescente di satelliti minaccia anche di influenzare negativamente il campo della radioastronomia e di aumentare la quantità di detriti spaziali. Altri impatti più ampi potrebbero influenzare la vita in tutto il mondo: la presenza di satelliti contribuisce a creare un bagliore di fondo nel cielo che può disorientare gli animali che si affidano alla navigazione celeste. Le serie di satelliti possono anche interferire con i sistemi di conoscenza umani, come i sistemi di conoscenza indigeni che si basano su informazioni provenienti da cieli oscuri per contrassegnare eventi importanti durante tutto l’anno4.

La crescente minaccia delle costellazioni satellitari si aggiunge ad altri degrado del cielo notturno come l’inquinamento luminoso, afferma Karlie Noon, dottoranda in astronomia e ricercatrice indigena associata all’Australian National University di Canberra. “Nello stesso modo in cui le nostre terre sono state colonizzate, ora vengono colonizzati i nostri cieli”, dice. “E questo non è solo popolo indigeno.” Sottolinea che le aziende hanno lanciato satelliti senza necessariamente consultare la comunità scientifica.

Alcuni operatori satellitari stanno lavorando per mitigare il problema. Aziende tra cui SpaceX, OneWeb a Londra e Project Kuiper di Amazon a Seattle, Washington, si sono incontrate regolarmente con l’IAU e le società astronomiche nazionali sui modi per ridurre l’impatto dei satelliti. SpaceX ha testato metodi per attenuare i suoi Starlink, compresa l’installazione di ombrelloni. Gli ombrelloni riducono la luminosità dei satelliti5, ma sembrano essere stati esclusi dall’ultima generazione di Starlink. Quei satelliti, lanciati da settembre, usano i laser invece della radio per comunicare tra loro e gli ombrelloni interferiscono con quelle comunicazioni.

SpaceX sta invece lavorando su altre mitigazioni come l’aggiunta di adesivi o altri materiali agli specchi dei satelliti per riflettere la luce lontano dalla Terra, ha detto David Goldstein, un ingegnere della società, durante un webinar ospitato dalla Federation of Astronomical Societies (FAS) con sede nel Regno Unito. all’inizio di questo mese.

Quanto bene potrebbe funzionare è ancora in fase di definizione. Un’analisi non pubblicata di 102 osservazioni sulla luminosità di Starlink nel tempo suggerisce che quelli della nuova generazione sembrano più luminosi di quelli noti per avere ombrelloni. Tuttavia, non sono luminosi come gli Starlink originali senza parasole, afferma Anthony Mallama, un astronomo in pensione a Bowie, nel Maryland, che ha condotto l’analisi.

Nel frattempo, OneWeb ha lanciato 428 di un set iniziale pianificato di 648 satelliti. Orbitano ad altitudini molto più elevate rispetto agli Starlink: 1.200 chilometri rispetto a 550 chilometri. I satelliti sono in genere più deboli degli Starlink semplicemente perché sono più lontani, ma possono variare un po’ di luminosità a seconda di come catturano e riflettono la luce solare.

Uno studio preliminare su 50 satelliti OneWeb nel 2021 ha rilevato che quasi la metà di essi era leggermente più luminosa del limite “sicuro” specificato dagli astronomi, afferma Jeremy Tregloan-Reed, astronomo dell’Università di Atacama a Copiapó, in Cile. OneWeb afferma di impegnarsi a ridurre la visibilità dei suoi satelliti; utilizza un telescopio in Sicilia per misurare la loro luminosità e sta attingendo a quelle informazioni per progettare futuri satelliti che saranno più deboli, ha detto al webinar FAS Maurizio Vanotti, vicepresidente per lo sviluppo delle infrastrutture spaziali e le partnership di OneWeb.

Il Project Kuiper di Amazon, che aggiungerebbe più di 3.200 satelliti, prevede di lanciare i suoi primi 2 prototipi di satelliti entro la fine di quest’anno. Uno di questi conterrà un parasole in modo che l’azienda possa confrontare la sua capacità di attenuare la luminosità dei satelliti.

Non ci sono leggi che regolano il modo in cui i satelliti luminosi dovrebbero apparire nel cielo notturno, sebbene l’IAU e altre organizzazioni astronomiche hanno spinto le Nazioni Unite a riconoscere il problema. Rappresentanti di molte nazioni discuteranno della protezione dei cieli in una riunione del Comitato delle Nazioni Unite sugli usi pacifici dello spazio cosmico che inizierà a Vienna il 1 giugno.

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