(SpaceX) Se for deg at rommet rundt jorden er fylt med titusenvis av kommunikasjonssatellitter. Det scenariet begynner sakte å bli til, og det bekymrer astronomer.
Nå har en gruppe astronomer skrevet en oppgave beskriver deres detaljerte bekymringer, og hvordan alle disse satellittene kan ha en alvorlig, negativ innvirkning på bakkebasert astronomi.
SpaceX og andre selskaper kaster sine skarpe kapitalistiske øyne på verdensrommet rundt jorden. SpaceX og OneWeb er de eneste selskapene - så langt - som har lansert noen deler av deres satellittkonstellasjoner .
Men en rekke andre selskaper har planer om å gjøre det samme, og til slutt vil alle disse satellittene telle i titusenvis.
Astronomisamfunnet har reist noen bekymringer om disse satellittkonstellasjonene. De Royal Astronomical Society og American Astronomical Society har begge gitt ut uttalelser som uttrykker sin bekymring og ønske om å jobbe med selskaper i satellittkonstellasjonsbransjen.
Disse uttalelsene er høflige, forsiktige i kritikken og skrevet i samarbeidets ånd.
Men dette nye papiret legger ut alle det astronomiske samfunnets bekymringer, sikkerhetskopiert med data, og presser poenget deres mer insisterende.
De første 240 Starlink-satellittene i Celestrak. (Gallozzi et al., 2020/Celestrak.)
'I århundrer har bakkebaserte astronomiske observasjoner ført til eksepsjonelle fremskritt i vår vitenskapelige forståelse av naturlovene.'
En satellittkonstellasjon er en gruppe kunstige satellitter som jobber sammen for å gi global eller nesten global kommunikasjonsdekning. De har potensial til å gjøre høyhastighetsinternett tilgjengelig nesten hvor som helst. Det er åpenbart mange fordeler med det.
Men det er kritikk også, og tre astronomer fra Italias INAF–Osservatorio Astronomico di Roma har presentert denne kritikken i detalj. De tre er Stefano Gallozzi, Marco Scardia og Michele Maris.
Avisen deres har tittelen ' Bekymringer om bakkebaserte astronomiske observasjoner: Et skritt for å beskytte den astronomiske Sk Y '.
Når du legger sammen alle satellittene som selskapene ønsker å lansere som en del av deres konstellasjoner, får du et sted rundt 50 000 satellitter. Spørsmålet er, hvilken effekt vil disse satellittene ha på bakkebasert astronomi?
Forfatterne av rapporten hevder at alle disse satellittene uunngåelig vil skade astronomisk observasjon.
En merknad til leserne: Engelsk er ikke førstespråket til forfatterne av avisen, så noen av sitatene inneholder små inkonsekvenser, men meningen er tydelig.
'Avhengig av høyde og overflatereflektivitet er deres bidrag til himmelens lysstyrke ikke ubetydelig for profesjonelle bakkebaserte observasjoner,' heter det i rapporten i innledningen.
«Med den enorme mengden på rundt 50 000 nye kunstige satellitter for telekommunikasjon som er planlagt oppsendt i middels og lav jordbane, vil gjennomsnittstettheten av kunstige objekter være på >1 satellitt for kvadratisk himmelgrad; dette vil uunngåelig skade profesjonelle astronomiske bilder.'
(Gallozzi et al., 2020)
TABELL: Det er bare 172 stjerner på hele himmelen som overstiger den forventede lysstyrken til Starlink-satellitter. Høyere LEO-satellitter (f.eks. over 1000 km høyde) vil være synlige hele natten og nå omtrent 8. størrelsesorden.
Siden SpaceX er lengst på vei med å distribuere deres konstellasjon, dukker navnet deres opp ofte i avisen. SpaceX sitt Starlink-system har allerede lansert nesten 250 av deres satellitter, og de planlegger å distribuere opptil 42 000 satellitter totalt.
I følge avisen , disse satellittene 'vil skinne fra 3. til 7. størrelsesorden på himmelen etter solnedgang og før solnedgang.'
Forfatterne sier at alle disse satellittene uunngåelig vil etterlate spor i astronomiske bilder, og kan hemme søket etter nære jordobjekter. Det er en viss grad av risiko for at vi kanskje ikke oppdager en potensiell påvirkning på grunn av alle disse satellittene.
Men det er ikke bare bilder som vil bli negativt påvirket, ifølge rapporten.
'Alvorlige bekymringer er også felles for andre bølgelengder som er kvalifisert for bakkebasert undersøkelse, spesielt for radioastronomi, hvis detektorer allerede er mettet av den allestedsnærværende bestrålingen av satellittkommunikasjon fra romstasjoner så vel som fra bakken.'
Tilbake i mai 2019, Elon Musk prøvde å avfeie alle astronomiske bekymringer om Starlink. Blant hans ganske bryske avvisning av kritikk var uttalelsen hans om at 'Vi må flytte teleskoper (sic) til bane uansett. Atmosfærisk demping er forferdelig.'
Musk har en enorm profil i romsamfunnet, så ordene hans kan ha overbevist noen om at det ikke er noen problemer mellom Starlink og astronomi. Men Musk er en gründer, ikke en vitenskapsmann.
Det er allerede 4900 satellitter i bane, som folk legger merke til ~0% av tiden. Starlink vil ikke bli sett av noen med mindre du ser veldig nøye og vil ha ~0% innvirkning på fremskritt innen astronomi. Vi må flytte teleskoper til bane uansett. Atmosfærisk demping er forferdelig. pic.twitter.com/OuWYfNmw0D
— Elon Musk (@elonmusk) 27. mai 2019
For alle sine prestasjoner er ikke Musk en ekspert på astronomi eller astronomisk observasjon. Er uttalelsen hans om at Starlink 'vil ha ~0 prosent innvirkning på fremskritt innen astronomi', nøyaktig og informert?
De tre forfatterne av det nye papiret synes ikke det. De skisserer risikoen som satellittkonstellasjoner utgjør for astronomi, og det handler ikke bare om hvorvidt de er synlige i optisk lys.
De påpeker at det er 'farlige effekter som oppstår fra slike endringer i bestanden av små satellitter.' En dedikert strategi for akutt intervensjon for å sikre og beskytte hvert astronomiske bånd som kan observeres fra bakken er skissert.'
'Uten bakkebaserte observasjoner ville det meste av dagens rombaserte astronomi vært ubrukelig eller umulig.'
Forfatterne starter på begynnelsen, med å peke på de enorme fremskrittene i forståelsen gjort av bakkebaserte observasjoner. 'I århundrer har bakkebaserte astronomiske observasjoner ført til eksepsjonelle fremskritt i vår vitenskapelige forståelse av naturlovene.' Det er vanskelig å argumentere med.
I avisene første del snakker de om hvordan rombasert astronomi, eller romteleskoper, har bidratt til kunnskap. Men de påpeker at bakkebasert og rombasert astronomi trenger hverandre og produserer den beste vitenskapen når de jobber sammen.
'Uten bakkebaserte observasjoner ville det meste av dagens rombaserte astronomi vært ubrukelig eller umulig.'
Det er trygt å si at forfatterne ikke er enige i Musks skarpe påstand om at 'Vi må flytte teleskoper (sic) til bane uansett. Atmosfærisk demping er forferdelig.'
Kanskje Musk aldri har hørt om adaptiv optikk . Adaptiv optikk lar moderne bakkebaserte teleskoper overvinne effekten av atmosfæren på observasjoner. Kommende teleskoper som European Extremely Large Telescope og Thirty Meter Telescope har adaptiv optikk i hjertet av designene deres.
Forfatterne påpeker også det som burde være klart for alle som tenker veldig lenge på det: Sammenlignet med bakkebasert astronomi er rombaserte teleskoper enormt dyre. Og risikabelt.
Fremskritt innen teleskopteknologi er gjort her på jorden. Utplasseringen deres er den risikable delen, men teknologiene er allerede testet og utviklet her på jorden. Som forfatterne av artikkelen påpeker, er det ikke mulig å teste og utvikle nye teleskopteknologier i verdensrommet.
'En stor begrensning for rombaserte teleskoper er at de ikke kan vedlikeholdes, pusses opp eller repareres etter oppskyting.' Hubble er et unntak, og andre romteleskoper har ikke blitt vedlikeholdt. Når de er ferdige, er de ferdige.
Det første Hubble-serviceoppdraget, det eneste romteleskopet som har blitt betjent siden oppskytingen. (NASA)
«Sammenlignet med bakkebaserte observatorier er gjennomsnittlig levetid for rombaserte teleskoper i størrelsesorden et par tiår eller mindre. Tvert imot varer bakkebaserte observatorier i flere tiår, med teleskoper installert i begynnelsen av romtiden som igjen fungerer på en lønnsom måte.'
Kort sagt, romteleskoper blir teknologisk foreldet, mens deres bakkebaserte kolleger fortsetter å jobbe.
Dette kan vi se med European Southern Observatory (ESO) Very Large Telescope (VLT). VLT består av fire primærenheter, og den første så første gang i 1998.
Gjennom årene har den blitt oppgradert flere ganger, hver gang økt observasjonsevnen. To av instrumentene, KULE (første lys juni 2014) og ESPRESSO (første lys september 2016), er designet for å studere eksoplaneter, noe som ikke var viktig da VLT ble designet. Andre instrumenter, som VISIR (VLT Imager og Spectrometer for mid-infrared) ble oppgradert for å studere eksoplaneter.
Romteleskoper er også kostbare sammenlignet med bakkebaserte teleskoper. James Webb-romteleskopet har vært under utvikling i 20 år, og det vil koste 10 milliarder dollar. Men neste generasjon bakkebaserte teleskoper, som Giant Magellan Telescope og European Extremely Large Telescope, vil koste rundt 1 milliard dollar hver. Og de vil sannsynligvis overleve JWST i flere tiår.
Den grove delen av artikkelen omhandler de faktiske problemene som bakkebasert astronomi vil møte fra satellittkonstellasjoner. I noen elektromagnetiske bølgelengder er romteleskoper mye mer effektive enn bakkebaserte teleskoper. I det fjerne infrarøde, for eksempel, blokkerer atmosfæren mye av det. Men det forteller ikke hele historien.
I avisen snakker forfatterne om himmelforringelse. Denne nedbrytningen kommer ikke bare fra lysforurensning på bakken, men 'det skyldes også at kunstige satellittflåter krysser og arrdannelse observasjoner med lyse parallelle striper/stier på alle breddegrader.'
Starlink alene ønsker å plassere opptil 40 000 satellitter i bane. Det er bare ett selskap av flere med planer om å lansere satellittkonstellasjoner. Ingen vet hvor mange det vil bli til slutt, men det er rettferdig å bruke et tall på 50 000 satellitter for diskusjon.
'Astronomer er ekstremt bekymret over muligheten for at himmelen sett fra jorden kan bli dekket av titusenvis av satellitter, som vil være langt flere enn de rundt 9000 stjernene som er synlige for det blotte menneskelige øye,' sier forfatterne. 'Dette er ikke en fjern trussel: det skjer allerede.'
(NSFs National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory/NSF/AURA/CTIO/DELVE)
BILDE: Dette er dette astronomene er bekymret for, Starlink-satellitter som er synlige i en mosaikk av et astronomisk bilde.
De tre astronomene bryter ned alle tallene for jordens voksende flåte av satellitter. Å ta hensyn til visningsvinkler, høyde og lysstyrke fører dem til denne konklusjonen:
'Så med 50 000 satellitter vil 'normaliteten' være en himmel full av kunstige gjenstander: hver kvadratgrad av himmelen vil ha en satellitt som kryper i seg langs hele observasjonsnatten tilgjengelig og synlig av astronomiske kameraer og ikke bare av profesjonell instrumentering.
Ifølge forfatterne vil all denne lysforurensningen være en alvorlig skade for astronomisk observasjon. De erkjenner at SpaceX eksperimenterer med én 'mørk' satellitt som er malt svart for å redusere refleksjonsevnen.
Men de påpeker at 75 prosent av satellittens overflate er solcellepaneler, som åpenbart ikke kan males. De påpeker også problemer med å male en satellitt svart:
'Hvis satellittkroppen vil bli hindret i å reflektere sollyset, vil den absorbere strålingsvarmer for mye med mulige feil, og vil dermed sannsynligvis øke risikostyringen for hele flåten og gjøre mørkbeleggsløsningen ineffektiv eller til og med kontraproduktiv.'
Tilsynelatende størrelse på satellitter i løpet av en observasjonsnatt avhengig av høyden. ( Gallozzi et al., 2020)
Så er det hele problemet med radiobåndforstyrrelser.
'Selv med de beste belegg- og dempende prosedyrene for å redusere innvirkningen på visuelle astronomiske observasjoner, er det ofte utelatt eller glemt at telekommunikasjonskonstellasjoner vil skinne i radiobølgelengdebåndene, observerbare fra bakken.'
Det er flere tiår gamle avtaler fra begynnelsen av romalderen som reserverer visse radiofrekvenser for visse bruksområder. Frekvensene til visse atomer og molekyler i verdensrommet er reservert for radioastronomi. Disse inkluderer karbonmonoksid og dets isotoper, og H2O.
Radioastronomer må allerede slite med alle slags forstyrrelser. Ifølge forfatterne vil dette bli mye verre.
«Det som ikke er allment anerkjent, er at utviklingen av den siste generasjonen av telekommunikasjonsnettverk (både fra verdensrommet og fra jorden) allerede har en dyp innvirkning på radioastronomiske observasjoner (ved alle underbånd): med LEO satellittflåter er det ganske sikkert at situasjonen kunne bli uutholdelig.'
Så er det spørsmålet om lovlighet, og hvilke organer som kan godkjenne utplassering av satellittkonstellasjoner.
Forfatterne henleder vår oppmerksomhet til 1994-uttalelsen fra UNESCO (FNs organisasjon for utdanning, vitenskap og kultur).
Den uttalelsen sier:
«Personer som tilhører fremtidige generasjoner har rett til en uforurenset og uskadet jord, inkludert ren himmel; de har rett til å nyte det som grunnlaget for menneskets historie av kultur og sosiale bånd som gjør hver generasjon og individ til et medlem av én menneskelig familie.'
Antall objekter rundt jorden vokser raskt. (Gallozzi et al., 2020)
Den samme uttalelsen fra UNESCO sier også: 'Her er verdensarv eiendommen til hele menneskeheten, og selv om det kan være beskyttende lover, er håndheving av dette en annen sak, siden bare stater kan saksøke andre stater under denne typen internasjonale traktater. En stat er ansvarlig for aktivitetene som skjer innenfor dens jurisdiksjon – enten de er autoriserte eller uautoriserte.'
De tre astronomene påpeker at siden FCC og andre organer i USA har gitt godkjenning til Starlink, kan de også være i stand til å stoppe Starlink. De kan til og med være forpliktet i henhold til folkeretten.
De nevner også Outer Space Treaty, og sier 'Og den juridiske prosessen er at delstatsregjeringen, denne gangen USAs regjering, er juridisk ansvarlig for alle gjenstander som sendes ut i verdensrommet som skyter opp fra USAs grenser. Det betyr at det er USAs regjering som er ansvarlig for skaden forårsaket av at selskapet Starlink sender objekter i bane som forårsaker skade.'
Avisen nærmer seg slutten ved å peke på mulige rettslige handlinger som det internasjonale samfunnet kan ta for å stoppe satellittkonstellasjoner.
De kunne saksøke FCC fordi de i sin godkjenning ikke tok hensyn til lysforurensning, noe som bryter med den nasjonale miljøpolitikkloven. Denne loven krever at ethvert føderalt byrå vurderer miljøpåvirkningen av prosjektene de godkjenner. Forfatterne hevder at FCC ikke tok tilstrekkelig hensyn til lysforurensningen fra Starlink.
Det internasjonale astronomisamfunnet kan 'saksøke for retten på grunn av manglende jurisdiksjon og jurisdiksjon fra US FCC for å autorisere private ikke geostasjonære satellitter over andre stater og nasjoner.' Dette setter spørsmålstegn ved FCCs rett til til og med å godkjenne satellittkonstellasjoner som reiser over andre nasjoner.
Så er det Den internasjonale domstolen (ICJ). De tre forfatterne sier at det internasjonale samfunnet kan saksøke den amerikanske regjeringen ved ICJ '... for å sette på vent ytterligere Starlink-lanseringer for å kvantifisere tapet av offentlige finanser i å skade nasjonale og internasjonale astronomiske prosjekter.'
Det internasjonale astronomimiljøet startet en underskriftskampanje i januar 2020. Fellesskapet vil ha et grep om Starlink og andre, de vil ha juridisk beskyttelse på plass for astronomisk observasjon, og de ønsker å begrense antallet satellittkonstellasjoner til et minimum.
'Alle disse forespørslene kommer fra den inderlige bekymringen til forskere som oppstår fra trusler om å bli utestengt fra å få tilgang til den fulle kunnskapen om kosmos og tapet av en immateriell eiendel av umåtelig verdi for menneskeheten,' sier forfatterne.
Plassen blir mer et lovlig morass etter hvert som tiden går. Nøyaktig hvilke typer aktiviteter som blir tillatt er uklart. For tiår siden, nær begynnelsen av romalderen, ble lover og avtaler på plass for å holde ting under kontroll.
Men ingen forutså noe lignende satellittkonstellasjoner, og det juridiske rammeverket for verdensrommet vil sannsynligvis komme under mye press.
Denne artikkelen ble opprinnelig publisert av Universet i dag . Les original artikkel .