Astronomer har nogle alvorlige bekymringer omkring Starlink og andre satellitkonstellationer

Forestil dig rummet omkring Jorden fyldt med titusinder af kommunikationssatellitter. Dette scenarie begynder langsomt at blive, og det har astronomer berørt. Nu har en gruppe astronomer skrevet et papir, der beskriver deres detaljerede bekymringer, og hvordan alle disse satellitter kunne have en alvorlig, negativ indflydelse på jordbaseret astronomi.

SpaceX og andre virksomheder kaster deres ivrige kapitalistiske øjne på rummet omkring Jorden. SpaceX og OneWeb er de eneste virksomheder - indtil videre - der lancerer dele af deres satellitkonstellationer. Men en række andre virksomheder har planer om at gøre det samme, og til sidst tæller alle disse satellitter i titusinder.

Astronomisamfundet har rejst nogle bekymringer omkring disse satellitkonstellationer. Royal Astronomical Society og American Astronomical Society har begge udsendt erklæringer, der udtrykker deres bekymring og ønske om at arbejde med virksomheder inden for satellitkonstellationsbranchen. Disse udsagn er høflige, forsigtige i deres kritik og er skrevet i samarbejdsånd.

Men denne nye artikel lægger alle det astronomiske samfunds bekymringer op, sikkerhedskopieret med data, og presser deres pointer mere indgående.

”Jordbaserede astronomiske observationer har i århundreder ført til usædvanlige fremskridt i vores videnskabelige forståelse af naturlovene.”

Fra "Bekymringer omkring jordbaserede astronomiske observationer: Et skridt til at beskytte det astronomiske himmel"

En satellitkonstellation er en gruppe kunstige satellitter, der arbejder sammen for at give global eller næsten global kommunikationsdækning. De har potentialet til at gøre højhastighedsinternet tilgængeligt næsten overalt. Der er selvfølgelig mange fordele ved det.

Men der er også kritik, og tre astronomer fra Italien har præsenteret denne kritik detaljeret. De tre er Stefano Gallozzi, Marco Scardia og Michele Maris. Deres papir er titlen "Bekymringer omkring jordbaserede astronomiske observationer: Et skridt til at beskytte det astronomiske himmel."

Når du tilføjer alle de satellitter, som virksomhederne vil starte som en del af deres konstellationer, får du et sted omkring 50.000 satellitter. Spørgsmålet er, hvilken effekt vil disse satellitter have på jordbaseret astronomi? Forfatterne af rapporten hævder, at alle disse satellitter uundgåeligt vil skade astronomisk observation.

En note til læserne: Engelsk er ikke det første sprog for forfatterne af papiret, så nogle af citaterne indeholder små uoverensstemmelser, men betydningen er klar.

”Afhængigt af deres højde og overfladereflektivitet, er deres bidrag til himmelens lysstyrke ikke ubetydelig for professionelle jordbaserede observationer,” siger rapporten i indledningen. ”Med den enorme mængde på cirka 50.000 nye kunstige satellitter til telekommunikation, der planlægges lanceret i mellem- og lav jordbane, vil den gennemsnitlige tæthed af kunstige objekter være på> 1 satellit for kvadratisk himmelgrad; dette vil uundgåeligt skade professionelle astronomiske billeder. ”

Da SpaceX er længst med at udbrede deres konstellation, og deres navn dukker ofte op i papiret. SpaceXs Starlink-system har allerede lanceret næsten 250 af deres satellitter, og de planlægger at indsætte op til 42.000 satellitter i alt. Ifølge papiret vil disse satellitter "skinne fra 3. til 7. styrke i himlen efter solnedgang og inden solopgang."

Forfatterne siger, at alle disse satellitter uundgåeligt vil efterlade spor i astronomiske billeder og muligvis hindre søgningen efter Objekter i nærheden af ​​Jorden. Der er en vis grad af risiko for, at vi muligvis ikke får nogen potentiel indflydelse på grund af alle disse satellitter.

Men det er ikke kun billeder, der påvirkes negativt, ifølge rapporten. ”Alvorlige bekymringer er også fælles for andre bølgelængder, der er berettigede til jordbaseret undersøgelse, især for radioastronomi, hvis detektorer allerede er mættet af den allestedsnærværende bestråling af satellitkommunikation fra rumstationer såvel som fra jorden.”

Tilbage i maj 2019 forsøgte Elon Musk at afvise enhver astronomisk bekymring over Starlink. Blandt hans temmelig bryde afvisning af kritik var hans udsagn om, at ”Vi er nødt til at flytte teleskop <sic> til bane alligevel. Atmosfærisk dæmpning er forfærdelig. ”

Musk har en enorm profil i rumfællesskabet, så hans ord har måske overbevist nogle om, at der ikke er problemer mellem Starlink og astronomi. Men Musk er en iværksætter, ikke en videnskabsmand.

For alle sine resultater er Musk ikke ekspert inden for astronomi eller astronomisk observation. Er hans udsagn om, at Starlink "vil have ~ 0% indflydelse på fremskridt inden for astronomi," nøjagtig og informeret?

De tre forfattere af det nye papir synes ikke at synes det. De skitserer de risici, som satellitkonstellationer udgør for astronomi, og det handler ikke alt om, hvorvidt de er synlige i optisk lys. De påpeger, at der er ”farlige virkninger, der følger af sådanne ændringer i befolkningen i små satellitter. Der er skitseret en dedikeret strategi til hurtig indgriben til at beskytte og beskytte hvert astronomisk bånd, der kan observeres fra jorden. ”

"Uden jordbaserede observationer ville det meste af den nuværende rumbaserede astronomi være ubrugelig eller umulig."

Fra “BETINGELSER OM GRUNDBASERET ASTRONOMISK BEMÆRKNINGER: ET TRIN TIL BESKYTTELSE AF DEN ASTRONOMISKE SKY”

Forfatterne starter i begyndelsen med at påpege de enorme fremskridt i forståelsen foretaget af jordbaserede observationer. ”Jordbaserede astronomiske observationer har i århundreder ført til usædvanlige fremskridt i vores videnskabelige forståelse af naturlovene.” Det er svært at argumentere med.

I avisens første afsnit taler de om, hvordan rumbaseret astronomi eller rumteleskoper har bidraget til viden. Men de påpeger, at jordbaseret og rumbaseret astronomi har brug for hinanden og producerer den bedste videnskab, når de arbejder sammen. "Uden jordbaserede observationer ville det meste af den nuværende rumbaserede astronomi være ubrugelig eller umulig."

Det er sikkert at sige, at forfatterne ikke er enige i Musks glib-påstand om, at ”Vi er nødt til at flytte telelscope <sic> til bane alligevel. Atmosfærisk dæmpning er forfærdelig. ”

Måske har Musk aldrig hørt om adaptiv optik. Adaptiv optik gør det muligt for moderne jordbaserede teleskoper at overvinde atmosfærens virkning på observationer. Kommende teleskoper som det europæiske ekstremt store teleskop og det tretti meter teleskop har adaptiv optik i hjertet af deres design.

Forfatterne påpeger også, hvad der skal være klart for alle, der tænker over det meget længe: sammenlignet med jordbaseret astronomi er rumbaserede teleskoper enormt dyre. Og risikabelt.

Fremskridt inden for teleskopteknologi gøres her på Jorden. Deres implementering er den risikable del, men teknologierne er allerede testet og udviklet her på Jorden. Som forfatterne af papiret påpeger, er det ikke muligt at teste og udvikle nye teleskopteknologier i rummet.

"En væsentlig begrænsning af rumbaserede teleskoper er, at de ikke kan vedligeholdes, renoveres eller repareres efter lanceringen." Hubble er en undtagelse, og andre rumteleskoper er ikke blevet opretholdt. Når de er færdige, er de færdige.

”Sammenlignet med jordbaserede observatorier er den gennemsnitlige levetid for rumbaserede teleskoper i størrelsesordenen et par årtier eller mindre. Tværtimod, jordbaserede observatorier varer i flere årtier, hvor teleskoper installeret i begyndelsen af ​​rumtiden igen fungerer på en rentabel måde. ” Kort sagt bliver rumteleskoper teknologisk forældede, mens deres jordbaserede kolleger fortsætter med at arbejde.

Vi kan se dette med Det Europæiske Sydlige Observatorium (ESO) Very Large Telescope (VLT). VLT består af fire primære enheder, og den første så første lys i 1998. I årenes løb er den blevet opgraderet flere gange, hvilket hver gang øger sin observationsevne. To af dens instrumenter, SPHERE (første lys juni 2014) og ESPRESSO (første lys september 2016), er designet til at studere eksoplaneter, noget der ikke var vigtigt, da VLT blev designet. Andre instrumenter, såsom VISIR (VLT Imager og spektrometer til melleminfrarød) blev opgraderet til at undersøge eksoplaneter.

Rumteleskoper er også dyre i sammenligning med jordbaserede teleskoper. James Webb-rumteleskopet har været under udvikling i 20 år, og det vil koste 10 milliarder dollars US. Men den næste generation af jordbaserede teleskoper, ligesom Giant Magellan-teleskopet og det europæiske ekstremt store teleskop, vil koste omkring en milliard dollar hver. Og de vil sandsynligvis overleve JWST i årtier.

Den snirklete del af papiret beskæftiger sig med de faktiske problemer, som den jordbaserede astronomi vil stå over for fra satellitkonstellationer. I nogle elektromagnetiske bølgelængder er rumteleskoper meget mere effektive end jordbaserede teleskoper. I det fjerne Infrarøde blokerer for eksempel atmosfæren meget af det. Men det fortæller ikke hele historien.

I papiret taler forfatterne om nedbrydning af himlen. Denne nedbrydning kommer ikke kun fra lysforurening i jorden, men "det skyldes også kunstige satellitflåder, der krydser og ardannelser med lyse parallelle striber / stier på alle breddegrader."

Starlink alene vil gerne placere op til 40.000 satellitter i kredsløb. Det er kun et firma ud af flere med planer om at lancere satellitkonstellationer. Ingen ved, hvor mange der i sidste ende vil være, men det er rimeligt at bruge et 50.000 satellittal til diskussion.

”Astronomer er ekstremt bekymrede over muligheden for, at himlen set fra Jorden kan være tæppet af titusinder af satellitter, hvilket i høj grad vil overskride de ca. 9.000 stjerner, der er synlige for det uunderstøttede menneskelige øje,” siger forfatterne. ”Dette er ikke en fjern trussel: det sker allerede.”

De tre astronomer neddeler alle numrene for Jordens voksende flåde af satellitter. Når man tager hensyn til synsvinkler, højde og lysstyrke fører dem til denne konklusion: ”Således med 50k satellitter vil“ normaliteten ”være en himmel overfyldt med kunstige genstande: hver kvadratisk grad af himlen vil have en satellit, der kravler i det hele observerer natten tilgængelig og synlig med astronomiske kameraer og ikke kun med professionel instrumentering. ”

Ifølge forfatterne vil al denne lysforurening være en alvorlig skade for astronomisk observation. De anerkender, at SpaceX eksperimenterer med en ”mørk” satellit, der er malet sort for at reducere refleksionsevnen. Men de påpeger, at 75% af satellitens overflade er solcellepaneler, som åbenbart ikke kan males. De påpeger også problemer med at male en satellit sort: ”Hvis satellitlegemet vil blive hæmmet for at reflektere sollys, vil det absorbere stråling, der opvarmes for meget med mulige fejl, hvilket vil sandsynligvis øge risikostyringen for hele flåden og gøre mørkbelægningsløsning ineffektiv eller endda kontraproduktiv. ”

Så er der hele problemet med radiobåndinterferens. "Selv med de bedste coating- og afbødningsprocedurer for at reducere indvirkningen på visuelle astronomiske observationer, er det, hvad det ofte udelades eller glemt, at telekommunikationskonstellationer vil skinne i radiobølgelængdebåndene, der kan observeres fra jorden."

Der er årtier gamle aftaler fra begyndelsen af ​​rumalderen, der reserverer visse radiofrekvenser til bestemte anvendelser. Frekvenserne af visse atomer og molekyler i rummet er forbeholdt radioastronomi. Disse inkluderer kulilte og dets isotoper og H2O.

Radioastronomer skal allerede kæmpe med al slags interferens. Ifølge forfatterne vil dette blive meget værre. ”Hvad der ikke er bredt anerkendt, er, at udviklingen af ​​den seneste generation af telekommunikationsnetværk (både fra rummet og fra Jorden) allerede har en dybtgående indflydelse på radio-astronomiske observationer (ved alle underbånd): med LEO-satellitflåder er det helt sikkert at situationen kunne blive uudholdelig. ”

"Personer, der tilhører kommende generationer, har ret til en uforurenet og uskadet Jorden, inklusive rene himmel."

UNESCOs verdenserklæring om menneskerettigheder for fremtidige generationer.

Så er der spørgsmålet om lovlighed, og hvilke organer der kan tillade udrulning af satellitkonstellationer.

Forfatterne henleder opmærksomheden på erklæringen fra 1994 fra UNESCO (De Forenede Nationers organisation for uddannelse, videnskab og kultur). Denne erklæring siger, at ”personer, der tilhører kommende generationer, har ret til en uforurenet og uskadet Jorden, inklusive rene himmel; de har ret til dens glæde som grunden for den menneskelige kulturhistorie og sociale bånd, der gør hver generation og individ til et medlem af en menneskelig familie. ”

Samme erklæring fra UNESCO siger også ”Her er verdensarven hele menneskehedens ejendom, og selv om der kan være beskyttelseslove, er håndhævelse af dette en anden sag, da det kun er stater, der kan sagsøge andre stater under denne type international traktat. En stat er ansvarlig for de aktiviteter, der finder sted inden for dens jurisdiktion - uanset om de er autoriserede eller uautoriserede. ”

De tre astronomer påpeger, at da FCC og andre organer i USA har givet Starlink godkendelse, kan de muligvis også stoppe Starlink. De kan endda være forpligtet til i henhold til folkeretten.

De nævner også den ydre rumtraktat og siger ”Og den juridiske proces er, at den statlige regering, denne gang USA's regering, er juridisk ansvarlig for alle objekter, der sendes ud i det ydre rum, der lanceres fra USAs grænser. Det betyder, at det er USA's regering, der er ansvarlig for den skade, der forårsages af sit selskab, Starlink, der sender genstande i kredsløb, der forårsager skade. ”

Papiret afsluttes ved at påpege mulige juridiske handlinger, som det internationale samfund kunne tage for at stoppe satellitkonstellationer.

De kunne sagsøge FCC, fordi de i deres godkendelse ikke tog hensyn til lysforurening, hvilket er i strid med den nationale miljøpolitiske lov. Denne lov kræver, at ethvert føderalt agentur overvejer miljøpåvirkningen af ​​de projekter, de godkender. Forfatterne hævder, at FCC ikke i tilstrækkelig grad overvejede lysforureningen fra Starlink.

Det internationale astronomisamfund kunne "sagsøge i retten for manglende jurisdiktion og retspraksis fra US FCC for at give tilladelse til private ikke geostationære satellitter over andre stater og nationer." Dette sætter spørgsmålstegn ved FCC's ret til endda at autorisere satellitkonstellationer, der rejser over andre nationer.

Så er der International Court of Justice (ICJ). De tre forfattere siger, at det internationale samfund kunne sagsøge den amerikanske regering ved ICJ "... for at sætte yderligere på Starlink-lanceringer for at kvantificere tabet af offentlige finanser i skade på nationale og internationale astronomiske projekter."

Det internationale astronomisamfund startede en andragende i januar 2020. Samfundet ønsker et hold på Starlink og andre, de ønsker lovlig beskyttelse, der er indført for astronomisk observation, og de ønsker at begrænse antallet af satellitkonstellationer til et minimum.

”Alle disse anmodninger stammer fra den inderlige bekymring fra videnskabsmænd, der stammer fra truer med at blive forhindret i at få adgang til den fulde viden om kosmos og tabet af et immaterielt aktiv med uvurderlig værdi for menneskeheden,” siger forfatterne.

Rummet bliver mere en lovlig morass, når tiden går. Præcis hvilke typer aktiviteter, der tillades, er uklart. For årtier siden, nær begyndelsen af ​​rumalderen, blev der indført love og aftaler for at holde ting under kontrol.

Men ingen forudså noget som satellitkonstellationer, og de juridiske rammer for plads vil sandsynligvis komme under et meget pres.

Mere:

• Forskningsartikel: Bekymringer omkring jordbaserede astronomiske observationer: Et skridt til at beskytte det astronomiske himmel
• Wikipedia: Starlink
• American Astronomical Society: Position Statement on Satellite Constellations

Se videoen: Introduction to Astronomy: Crash Course Astronomy #1 (November 2024).