Výsledky nové studie ukazují, že až pět procent snímků z Hubbleova teleskopu (HST) je narušeno stopami po družicích Starlink. Jednoznačně tedy stoupá vliv družic na naše zkoumání vesmíru. Zejména pak právě těch z konstelace Starlink společnosti SpaceX, které v současnosti tvoří nejpočetnější skupinu družic ve vesmíru a jejichž počet každým startem roste. Čas také ukázal, že obavy astronomů z podobných megakonstelací byly zcela oprávněné.
Pozitivní je, že SpaceX není hlas této komunity lhostejný, stejně jako zhoršená situace ohledně pozorování kosmu. Proto hned od začátku obě skupiny úzce spolupracují a snaží se hledat společná řešení. SpaceX se snaží družice neustále vylepšovat tak, aby jejich dopad na pozorování byl co nejmenší. Nicméně úplně tomu zabránit nepůjde.
Na orbitě přibude dalších třicet tisíc malých družic. Nově s lasery |
Proto je velkou výhodou teleskopu Jamese Webba, že se nachází daleko od Země. Naopak právě Hubble již klesl na své dráze natolik, že jeho snímky ovlivňují družice Starlink, které jsou výš. Hubble je v současnosti asi 538 km vysoko, zatímco družice SpaceX obíhají ve výšce 525–570 km. Řešením by bylo teleskop přesunout zase o něco výš, jenže to zvládaly pouze raketoplány, které již nelétají. NASA ovšem zkoumá možnost využití Crew Dragonu nebo jiné stávající infrastruktury k posunu Hubbleova teleskopu na vyšší orbitální dráhu.
Snímky z Hubblea s čarami od družic
Stopy zanechané satelity na snímcích Hubblova teleskopu jsou jasně patrné. V dolní časti jsou některé satelitní stopy na 35minutových expozicích HST. Na těchto snímcích byl učiněn pokus odstranit tyto čáry, ale s omezeným úspěchem.
Sandor Kruk, vědecký pracovník Institutu Maxe Plancka pro mimozemskou fyziku, vydal studii, která se zabývá vlivem družic Starlink na pozorování Hubbleova teleskopu. S pomocí dobrovolníků na vědeckém projektu Hubble Asteroid Hunter prozkoumali bedlivě archiv snímků z Hubbleova vesmírného dalekohledu pořízených v letech 2002 až 2021. Zjistili, že jen u zlomku z 2,7 procenta jednotlivých snímků s typickým expozičním časem 11,2 minuty prochází snímkem družice a že se stopy na snímcích s časem zvyšují.
To je logický důsledek narůstajícího počtu startů do kosmu, v tomto případě na nízkou oběžnou dráhu Země (LEO). Právě tato dráha je také nejčastějším cílem raket Falcon 9 společnosti SpaceX. Ze studie jasně vyplývá, že umělé družice mohou ovlivnit pozorování vesmírných dalekohledů na nízké oběžné dráze.
Bylo to vůbec poprvé, kdy bylo provedeno kvantitativní posouzení toho, jak často se družice objevují na snímcích HST. Vědci použili algoritmus umělé inteligence k analýze více než 100 000 jednotlivých snímků. Algoritmus byl trénován tak, aby detekoval snímky poškozené satelitními čarami a ignoroval podobné stopy způsobené přírodními jevy, jako jsou asteroidy, gravitační čočky a kosmické záření.
Studie ukázala, že se počet stop liší také u jednotlivých přístrojů teleskopu. Proč? Každá kamera teleskopu má jinou velikost zorného pole. Hubble nepořizuje rychlé snímky. Jeho přístroj (FGS) mu umožňuje pořizovat přesné časové expozice, což je nutnost pro pozorování slabých a vzdálených objektů ve vesmíru. Běžně pořizuje skládané kompozitní snímky, které vyžadují přibližně 35minutovou expozici. Na legendární snímek Hubble Extreme Deep Field ovšem potřeboval expozici trvající 22 dní. Delší pozorování násobí šanci na zachycení stopy po družici.
Tento graf z výzkumu ukazuje roční šance na spatření stopy po družici na snímcích HST. V roce 2021 došlo k výraznému skoku.
Celkem 3,7 % všech snímků z Hubbleova dalekohledu pořízených v letech 2009 až 2020 bylo poškozeno vinou družic. V roce 2021 toto číslo vzrostlo už na 5,9 %. V té době bylo na oběžné dráze 1 562 satelitů Starlink a 320 družic OneWeb. Tým pak vypočítal pravděpodobnost výskytu stopy na snímcích s expozicí okolo 11,2 minut a zjistil, že od roku 2009 šance vzrostla o 59 %, resp. 71 %. Vědci našli 144 snímků z HST obsahujících několik satelitních stop. 133 z nich obsahovalo dvě stopy, deset obsahovalo tři a jedna obsahovala čtyři stopy po družicích.
Čísla se možná zdají malá, ale uvažme, že jde o pouhý jeden teleskop. Navíc studie byla provedena do roku 2021, takže čísla ještě rapidně porostou ruku v ruce s neustále se zvyšujícím počtem startů s družicemi velkých konstelací určených pro nízkou oběžnou dráhu. Od roku 2009 došlo k výraznému nárůstu satelitů na orbitě a tento trend bude pokračovat. V období 2005–2021 došlo ke 40% nárůstu počtu umělých družic, což odpovídá pozorovanému nárůstu podílu družic na snímcích HST (zhruba 50% nárůst). A velkou měrou se na tom podílí právě konstelace Starlink. Většina snímků z HST však prozatím zůstává použitelná.
Hubbleův dalekohled
V následujících letech se situace zhorší
Ovšem budoucnost má přinést další, početnější konstelace. Čína plánuje vlastní a také Evropa se chce zaměřit na družicové konstelace. Plány Ruska nyní nelze předvídat, ale před válkou též mělo plány na vybudování satelitních sítí. Ke cti SpaceX ale budiž přičteno, že se snaží družice vylepšovat tak, aby byl dopad nižší.
Například tzv. DarkSat byl pokusem učinit satelity méně rušivými tím, že je nabarví speciální černou barvou. DarkSat je skutečně méně jasný, ale solární panely natřít nelze, což je značně omezující, protože solární panel je nejvýraznějším prvkem celé družice. Tmavá barva navíc způsobila zahřívání satelitů, což mělo mimo jiné za následek nárůst viditelnosti v infračerveném spektru, a tak se od této metody upustilo. Další zkoušenou metodou byl tzv. VisorSat. Což jsou clony, které zabraňují odrazivosti částí družice. Nedávno zavedená druhá generace družic Starlink pak obsahuje další způsoby řešení tohoto problému.
VisorSat je název typu družice Starlink se sluneční clonou
Pomáhá také software pro korekci obrazu. Ten může maskovat pruhy a stopy, ale pruhy, které jsou široké více než několik pixelů, mohou být problémem. Přílišné maskování má za následek degradaci snímku a jeho vědecká hodnota klesá. Pozemská astronomie se tak postupně mění a bude se muset vypořádat s novými výzvami. Astronomové se snaží zabránit zhoršení situace. Mezinárodní společenství požádalo OSN o pomoc při ustavení expertní skupiny na tuto problematiku.
Rádiový šum
Vraťme se ale k Hubbleovu teleskopu. Pozorovací časy na HST jsou velmi cenným artiklem, a to je další rozměr problému. Dodatečný čas na restaurování a náklady na astronomický výzkum jen narostou. Kratší expozice mohou zmírnit některé problémy, ale budeme muset počítat s časovou ztrátou dalekohledu kvůli nepoužitelným snímkům vlivem družic. Další problém není vidět ve viditelném světle. Všechny družice, včetně těch z konstelace Starlink produkují rostoucí šum pozadí v radioastronomii. Zde však černá barva ani clony nepomohou.
Astronomka Samantha Lawlerová z univerzity v Regině se touto problematikou dlouhodobě zabývá. V jednom z článků upozorňuje, že brzy bude každý patnáctý světelný bod na noční obloze družicí. „Pro výzkumnou astronomii to bude zničující a zcela to změní noční oblohu na celém světě,“ dodává. Lawlerová a její kolegové vytvořily vizualizaci noční oblohy včetně oběžných drah 65 000 navrhovaných družic Starlink, OneWeb, Kuiper a Starnet/GW a zde je výsledek.
Díváme se na simulace celé oblohy s budoucími megakonstelacemi, které zahrnují 65 000 družic na jejich plánovaných oběžných drahách, z pohledu z 50. stupně severní šířky (jižní Kanada, střední Evropa, včetně ČR) o letním slunovratu. Jedná se o stovky družic, které jsou dostatečně jasné, aby byly viditelné pouhým okem, a které jsou viditelné po celou noc, a tisíce družic, které jsou po celou noc osvětleny Sluncem, což by mohlo významně ovlivnit astronomický výzkum. Noční obloha by vypadala zcela jinak než nyní z tmavých míst.
Tato vizualizace ukazuje 65 000 satelitů, ale brzy jich může být mnohem více. Návrhy různých satelitních společností ukazují, že v roce 2030 by mohlo být na LEO až 100 000 umělých družic. Výzkumný článek obsahuje podrobnou tabulku s těmito čísly a zároveň upozorňuje, že tato čísla jsou velmi nejistá, protože každý projekt je pravidelně přezkoumáván různými vládními agenturami a vychází z činnosti soukromých společností, která se může měnit.
Do roku 2030 by mohlo být na LEO až 100 000 družic, i když to nikdo neví jistě.
Obloha již nebude taková, jako dříve
Takový počet neovlivní jen astronomická pozorování, ale zcela změní náš pohled na noční oblohu, jak ji známe. Přitom bude úplně jedno, z jakého místa na Zemi si vyberete pozorovat oblohu. Velmi brzy se tak může stát, že obloha, která měla vliv na samotný vývoj a kulturní rozvoj lidstva, přestane existovat tak, jak ji známe od nepaměti. Bude strašně těžké zde najít nějaký rozumný konsenzus. Zatím to vypadá, že pokrok vede a hvězdy potemňují.
Ovlivněny budou všechny velké astronomické observatoře, včetně připravovaného největšího dalekohledu na světě Vera Rubin Observatory (VRO), jehož provoz by měl být spuštěn v roce 2024. Do té doby už ovšem budou na obloze tisíce družic, a to může být problém. Observatoř totiž bude provádět mimořádně rozsáhlý průzkum noční oblohy nazvaný Legacy Survey of Space and Time, při kterém bude každých několik nocí snímat celou noční oblohu pomocí 8,4metrového primárního zrcadla. Jedním z úkolů observatoře bude vyhledávat přechodné jevy, jako jsou například planetky. A doposud není jisté, jaký vliv bude mít rychle rostoucí počet družic na její provoz. Družice mohou výrazně snížit naši schopnost odhalit potenciálně nebezpečné planetky a nejhorším scénářem by pak byla srážka s takovým tělesem, které jsme nebyli schopni kvůli tomu odhalit včas.
Noční obloha je kulturním dědictvím a možná o ni kvůli celosvětovému pokrytí Internetem přijdeme. Je na čase se skutečně ptát, zda daň za připojení nebude příliš vysoká. Obávám se, že pokud si zničíme oblohu, tak už to nepůjde vzít zpět. Obzvláště když se nabízejí i jiná řešení, jako jsou balony, aerostaty a jiné platformy souhrnně nazývané pseudodružice neboli HAPS. Budeme se muset rozhodnout, zda je pro nás permanentní připojení a lepší přístup na Internet cennější než přínos astronomie a dědictví, které hvězdy ukrývají.
Internet je jednoznačně užitečný, ale kromě toho je také pustinou a rájem pornografie, neužitečných videí, hazardních her, stupidní zábavy, viktimizace a nekonečných podvodů. Noční obloze vděčíme jako lidstvo za mnohé. Podle oblohy se řídilo pradávné zemědělství, roční cykly, kalendáře a náboženství. To noční obloha a sny o cestování mezi hvězdami nás inspirovaly k letům do kosmu. A kdo rozhodne o tom, co je důležitější?
Za další jasné noci vyjděte ven a pohlédněte na noční divadlo. Nejlépe daleko od světel měst. Dokud to jde. Zapamatujte si ten pohled, protože bez velkých změn v plánech korporací, které chtějí spustit další megakonstelace, se pohled na hvězdy možná brzy dramaticky změní.
Text byl převzat ze serveru ElonX. Před vydáním byl redakčně upraven. Originál najdete zde.
27. ledna 2020 |
