Wie Schwärme von Satelliten eine wachsende Bedrohung für die Astronomie darstellen


Starlink-Satellitenlinie (vertikal) über ein Zeitrafferbild des Nachthimmels in der Nähe des Carson National Forest, New Mexico.Bildnachweis: M. Lewinsky (CC BY 2.0)

Es ist drei Jahre her, seit SpaceX, eine Fluggesellschaft in Hawthorne, Kalifornien, ihre erste Charge von Starlink-Internet-Kommunikationssatelliten gestartet hat und Astronomen über die Streifen alarmiert hat, die die Satelliten in Bildern des Nachthimmels hinterlassen. Seitdem wurden viele Starlinks gestartet: Mehr als 2.300 von ihnen umkreisen jetzt die Erde, was fast die Hälfte aller in Betrieb befindlichen Satelliten umfasst.

Wissenschaftler haben einige Fortschritte bei der Bewältigung des Angriffs erzielt. Beispielsweise wird die Internationale Astronomische Union (IAU) innerhalb weniger Tage eine Website mit Tools starten, die Teleskopbetreibern helfen, die Standorte von Satelliten vorherzusagen, damit sie ihre Instrumente auf andere Orte ausrichten können.1.

Aber die sich häufenden Beweise enthüllen, wie weit diese “Riesensatelliten” astronomische Observatorien und andere Himmelsbeobachter auf der ganzen Welt stören werden. Und die Satellitenfirmen haben noch keine Lösung gefunden. SpaceX hat versucht, das Problem anzugehen, indem es Sonnenschutzmittel auf Starlinks auftrug, um ihr Erscheinungsbild am Nachthimmel abzudunkeln. Aber Natur temperieren Ich habe erfahren, dass das Unternehmen damit aufgehört hat.

Zehntausende neuer Satelliten könnten in den nächsten Jahren gestartet werden. „Das ist ein nicht nachhaltiger Weg“, sagt Meredith Rawls, Astronomin an der University of Washington in Seattle. “Unsere Wissenschaft ist im Moment gut. Aber wann werden wir eine Entdeckung verpassen?”

Die Summe der riesigen Planeten

Seit dem Start der ersten Starlinks sind Astronomen von der Panik über Satelliten, die wissenschaftliche Beobachtungen sprengen, zur Orchestrierung einer globalen Reaktion übergegangen. Nach einer Reihe internationaler Workshops in den Jahren 2020 und 2021 richtete die IAU ein Zentrum zum Schutz der Dunkelheit und des ruhigen Himmels vor der Störung der Satellitenkonstellation ein. Seine in Kürze zu startende Website soll als Drehscheibe für Astronomen, politische Entscheidungsträger, Satellitenbetreiber und die Öffentlichkeit dienen, um zu koordinieren, wie die Auswirkungen von Satelliten, die am Himmel schimmern, reduziert werden können.

Eine kürzlich durchgeführte Studie legt nahe, dass zukünftige Konstellationen in Sommernächten in Breiten um 50°S und 50°N am besten sichtbar sein werden, wo sich viele europäische und kanadische astronomische Einrichtungen befinden.2. Die Studie besagt, dass, wenn SpaceX und andere Unternehmen die vorgeschlagenen 65.000 Satelliten starten würden, rund um die Sommersonnenwende in diesen Breiten helle Flecken über den Nachthimmel schießen würden. In den Stunden um Sonnenauf- und -untergang ist 1 von 14 mit bloßem Auge sichtbaren Sternen tatsächlich ein Satellit.

„Es ist wirklich erschreckend“, sagt Samantha Lawler, eine Astronomin an der University of Regina in Kanada, die die Arbeit leitete.

Astronomische Observatorien, die große Bereiche des Himmels untersuchen, anstatt sich auf einzelne Himmelskörper zu konzentrieren, werden am stärksten betroffen sein. Die Zwicky Transit Facility (ZTF), die große Bereiche des Himmels mit einem 1,2-Meter-Teleskop am Mount Palomar, Kalifornien, vermisst, hatte Satellitenstreifen in 18 % ihrer Bilder, die während der Aurora im August 2021 aufgenommen wurden3. Und diese Zahl ist gestiegen, da die Zahl der Satelliten zugenommen hat, sagt der Hauptautor Przymek Mroz, ein Astronom an der Universität Warschau. Es führte eine vorläufige Analyse der ZTF-Daten vom April 2022 durch und stellte fest, dass Satellitenstreifen etwa 20-25 % der Aurora-Bilder beeinflussten.

Bisher wurden viele ZTF-Messungen nicht durch Satellitentrajektorien beschädigt, teilweise weil seine Bildverarbeitungsmethoden Satellitentrajektorien erkennen und verschleiern können, sagt Mroz. Andere Observatorien stehen jedoch vor größeren Herausforderungen – insbesondere das Vera Sea Rubin Observatory, ein 8,4 Meter breites Teleskop, das von den Vereinigten Staaten finanziert und in Chile im Bau ist. Da es alle drei Tage den gesamten sichtbaren Himmel abbildet, ist es besonders anfällig für die Streifen von Satelliten, die seine Bilder verfolgen. Rawls und andere Astronomen arbeiten an Möglichkeiten zur Schadensminderung, beispielsweise an Algorithmen, die Satellitendatenlinien identifizieren und löschen können. Aber die Reparatur von Daten erfordert immer noch viel Zeit und Energie. “Es frisst definitiv meine Karriere auf”, sagt Rawls.

überfüllter Himmel

Die zunehmende Anzahl von Satelliten droht auch den Bereich der Radioastronomie negativ zu beeinflussen und die Menge an Weltraumschrott zu erhöhen. Andere, breitere Einflüsse könnten das Leben auf der ganzen Welt beeinflussen: Das Vorhandensein von Satelliten trägt zum Hintergrundglühen am Himmel bei, das Tiere verwirren kann, die auf die Himmelsnavigation angewiesen sind. Satellitenstreifen können auch menschliche Wissenssysteme stören, wie z. B. indigene Wissenssysteme, die sich auf Informationen aus dem dunklen Himmel stützen, um wichtige Ereignisse das ganze Jahr über zu markieren.4.

Carly Nunn, Doktorandin in Astronomie und ursprüngliche Forschungsstipendiatin an der Australian National University in Canberra, fügt hinzu, dass die zunehmende Bedrohung von Satellitenkonstellationen zu anderen Verschlechterungen des Nachthimmels wie Lichtverschmutzung beiträgt. „So wie unser Land kolonisiert wurde, wird jetzt auch unser Himmel kolonisiert“, sagt sie. “Und das sind nicht nur die Ureinwohner.” Sie weist darauf hin, dass Unternehmen Satelliten gestartet haben, ohne unbedingt die wissenschaftliche Gemeinschaft zu konsultieren.

Einige Satellitenbetreiber arbeiten daran, das Problem zu entschärfen. Unternehmen wie SpaceX und OneWeb in London und das Amazon Kuiper-Projekt in Seattle, Washington, treffen sich regelmäßig mit der IAU und den National Astronomical Societies über Möglichkeiten, die Auswirkungen von Satelliten zu verringern. SpaceX hat Möglichkeiten getestet, Starlinks zu verdunkeln, einschließlich der Installation von Solarüberdachungen. Sonnenschirme verringern die Satellitenhelligkeit5, aber sie scheinen bei der neuesten Generation von Starlinks ausgelassen worden zu sein. Diese seit September gestarteten Satelliten verwenden Laser statt Funk, um miteinander zu kommunizieren, und Sonnenschirme stören diese Kommunikation.

sagte David Goldstein, ein Ingenieur des Unternehmens, während eines Webinars, das Anfang dieses Monats von der in Großbritannien ansässigen Federation of Astronomical Societies (FAS) veranstaltet wurde.

Wie gut das funktionieren kann, muss noch geklärt werden. Eine unveröffentlichte Analyse von 102 Beobachtungen der Helligkeit von Starlinks im Laufe der Zeit zeigt, dass die der neuen Generation viel heller zu sein scheinen als die, von denen bekannt ist, dass sie Fallschirme haben. Es ist jedoch nicht so hell wie die ursprünglichen Starlinks ohne Fallschirme, sagt Anthony Malama, ein pensionierter Astronom in Bowie, Maryland, der die Analyse durchgeführt hat.

Unterdessen startete OneWeb 428 aus einer geplanten Anfangsserie von 648 Satelliten. Es umkreist in viel höheren Höhen als Starlinks – 1200 Kilometer im Vergleich zu 550 Kilometern. Satelliten sind normalerweise dunkler als Starlinks, einfach weil sie weiter entfernt sind, können jedoch leicht in der Helligkeit variieren, je nachdem, wie sie das Sonnenlicht einfangen und reflektieren.

Eine vorläufige Studie von 50 OneWeb-Satelliten im Jahr 2021 ergab, dass fast die Hälfte von ihnen etwas heller war als die von Astronomen festgelegte „sichere“ Grenze, sagt Jeremy Triglowan-Reed, Astronom an der Atacama-Universität in Copiapo, Chile. OneWeb sagt, es habe sich verpflichtet, die Sichtbarkeit seiner Satelliten zu reduzieren; Er verwendet ein Teleskop in Sizilien, um seine Helligkeit zu messen, und basiert auf diesen Informationen, um zukünftig schwächere Satelliten zu entwerfen, sagte Maurizio Fanotti, Vice President of Space Infrastructure Development and Partnerships bei OneWeb, gegenüber dem FAS-Webinar.

Das Kuiper-Projekt von Amazon, das mehr als 3.200 Satelliten hinzufügen wird, plant, die ersten beiden ersten Satelliten bis Ende dieses Jahres zu starten. Einer wird ein Sonnendach haben, damit das Unternehmen seine Fähigkeit vergleichen kann, die Helligkeit der Satelliten zu dimmen.

Es gibt keine Gesetze, die regeln, wie hell Satelliten am Nachthimmel erscheinen, obwohl die Internationale Astronomische Union und andere astronomische Organisationen die Vereinten Nationen dazu gedrängt haben, das Problem anzuerkennen. Vertreter vieler Länder werden beim Treffen des Ausschusses der Vereinten Nationen für die friedliche Nutzung des Weltraums, das am 1. Juni in Wien beginnt, über den Schutz des Himmels diskutieren.

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