Спутники на земной орбите угрожают науке

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Интернет, связь, навигация… Все эти блага цивилизации нам обеспечивают спутники, которые висят над нашими головами на геостационарных орбитах. Еще они помогают предсказывать погоду, исследовать Землю и космос и т.п. В общем — полезное как будто бы дело.

Сколько же этих спутников там, наверху? Если в 2019 году их было около двух тысяч, то сейчас на орбите Земли уже вращается около 15 тысяч спутников. Из них примерно половина активна, а половина выведена из эксплуатации. Неактивные спутники не спускают на Землю, а оставляют на специально выделенных высоких орбитах, чтобы они не сталкивались с рабочими спутниками.

Чтобы представить себе этот рой, окружающий Землю, загляните на SpaceGid.com или Satellitemap.space. Впечатляет? А примерно через десять лет на орбите может оказаться почти в 40 раз больше спутников. Таков прогноз специалистов, которые следят за тенденциями, планами и графиками компаний, запускающих эти коробочки в космос.

Казалось бы — и хорошо! Чем больше спутников, тем больше задач они помогут нам решить на Земле. Да и кому они могут в космосе помешать?

Оказывается, помешать они могут тем же астрономам и астрофизикам, которые сделали возможным присутствие спутников в космосе. То есть, как ни парадоксально, спутники могут помешать освоению космоса.

Дело в том, что на орбите Земли также находятся научные обсерватории, например телескоп Хаббла НАСА и ЕКА, который используют астрономы, чтобы смотреть в космос и исследовать его. Телескопы постоянно делают снимки космоса и происходящих в нем событий, отправляют их в земные лаборатории, где астрономы и астрофизики изучают снимки с пристрастием.

Для исследователей очень важно, чтобы качество снимков было высочайшим. И вот здесь возникает серьезная проблема. Снимки, сделанные космическими телескопами, может исказить солнечный свет, отражающийся от блестящих поверхностей спутников, роящихся вокруг Земли. Это световое загрязнение часто делает снимки с телескопа бесполезными, потому что спутники оставляют на них яркие полосы или мешающий рассеянный свет. Около 4% изображений, полученных космическим телескопом Хаббла с 2018 по 2021 год, уже были испорчены такими спутниковыми следами.

Физики из Исследовательского центра Эймса НАСА изучают, насколько серьезными будут помехи от орбитального светового загрязнения для космических телескопов в будущем по мере увеличения числа спутников. Для этого они смоделировали предполагаемый обзор с четырех космических телескопов — работающих на орбите телескопов НАСА «Хаббл» и SPHEREx, телескопа ARRAKIHS (Analysis of Resolved Remnants of Accreted galaxies as a Key Instrument for Halo Surveys), запланированного ЕКА на 2030 год, и китайского телескопа «Сюньтянь», запланированного на 2026 год. Эти космические обсерватории находятся на орбитах на высоте от 400 до 800 км над уровнем моря. Как раз в той зоне, которая наиболее плотно занята спутниками.

Результаты оказались тревожными. У телескопов с широким полем обзора — SPHEREx, ARRAKIHS и китайский телескоп «Сюньтянь» — 96% снимков будут испорчены. А у «Хаббла», который смотрит на узкие области неба, загрязнение может затронуть около 40% всех изображений. Так что в будущем космические телескопы вряд ли смогут делать изображения, пригодные для научных исследований (Nature).

Кто-то, возможно, скажет: «Да и ладно. Интернет и связь важнее, чем знания о других галактиках. Спутники нужнее людям». Однако стоит заметить, что испорченные снимки телескопов ставят под угрозу не только астрономические исследования, но и безопасность Земли, то есть нашу с вами. Дело в том, что светящиеся спутники, движущиеся по ночному небу, оставляют светлые полоски на фото обсерваторий — точно такие же, какие оставляют астероиды. Полосок от спутников все больше, и они все лучше маскируют траектории движения астероидов. Причем от этого страдают и наземные, и космические телескопы.

Что же делать? На самом деле физики давно озаботились этой проблемой. Пробовали использовать оптические блокираторы и черные покрытия на поверхностях спутников. Но это что мертвому припарки. В качестве альтернативного решения проблемы физики из НАСА предлагают в дальнейшем выводить спутники на более низкие орбиты, чтобы они работали ниже телескопов астрономов. Однако здесь есть серьезный риск, что спутники нарушат озоновый слой Земли.

Так что пока лучшим решением остается очевидное — использовать меньше спутников в целом. Только какой Илон Маск со своим Starlink на это согласится?