Еще 20 лет назад вокруг Земли вращалось всего несколько сотен активных спутников. Эти аппараты строили долго, они стоили дорого, а запускали их поштучно для научных, военных или коммуникационных целей. 

Ситуация кардинально изменилась с появлением концепции спутниковых мегасозвездий. Это проекты по развертыванию на околоземной орбите не сотен, а десятков и сотен тысяч небольших аппаратов, задача которых — обеспечить доступ к высокоскоростному широкополосному спутниковому интернету в местах, где он был ненадежным, дорогим или полностью недоступным.

Пионером и самым активным игроком на этом рынке стала компания SpaceX Илона Маска с проектом Starlink. За ней последовали другие частные аэрокосмические компании и государственные объединения. Результат налицо: из почти 15 тысяч активных спутников на орбите Земли (2025 год) 11,5 тысячи были запущены за последние пять лет. То есть рост колоссальный.

Такие проекты вызвали обеспокоенность у астрономов во всем мире. По их мнению, длинные цепочки ярких спутников, хорошо видимых невооруженным глазом на ночном небе, серьезно мешают наземным обсерваториям. Они оставляют на долгих экспозициях световые полосы, портят ценные данные и осложняют поиск, например, опасных астероидов. Однако до недавнего времени считалось, что космические обсерватории, которые работают на значительном расстоянии от земной атмосферы, вроде легендарного «Хаббла», остаются в безопасности. Авторы нового исследования, опубликованного в журнале Nature, развеяли эту иллюзию.

Спутники Starlink ‎заглушили «голоса» первых звезд

Тысячи спутников, с помощью которых миллиардер Илон Маск обещает быстрый интернет в любой точке планеты, создали новую проблему. Аппараты, по-видимому, непреднамеренно излучают мощные радиосигналы, которые могут заглушить для человечества слабый «шепот» молодой Вселенной, несущий тайну появления первых звезд.

Команда американских ученых под руководством Алехандро Борлаффа (Alejandro Borlaff) из Исследовательского центра NASA имени Эймса в Калифорнии провела масштабное моделирование, чтобы выяснить, могут ли в теории спутниковые аппараты навредить космическим телескопам. 

Сперва специалисты собрали и обработали заявки, которые частные аэрокосмические компании подали в Федеральную комиссию по связи США и Международный союз электросвязи. В этих документах содержится информация о предполагаемом количестве запусков спутников. Так, согласно анализу, к концу 2030-х годов на орбите может оказаться 560 тысяч новых аппаратов.

Затем Борлафф и его коллеги смоделировали, как такие мегасозвездия могут повлиять на работу четырех орбитальных обсерваторий. В анализ вошли «Хаббл», китайский модульный телескоп Xuntian, а также два перспективных инструмента — телескоп ARRAKHIS для изучения темной материи, чей запуск запланирован на 2030 год, и телескоп SPHEREx для исследования галактик, который планируют отправить в космос в декабре 2025 года.

Статья по теме: WorldView Legion: спутники нового поколения, которые будут следить за людьми

Результаты моделирования показали, что при реализации всех заявленных планов каждый третий снимок, который сделает космический телескоп «Хаббл», будет содержать до двух следов от пролетающих спутников. Для китайского телескопа Xuntian, который обладает большим полем зрения и работает на определенной высоте, прогноз еще мрачнее — до 92 следов на один кадр.

Чтобы понять, насколько их расчетам можно доверять, ученые сначала проверили модель с учетом сегодняшней обстановки. Модель предсказала, что спутниковые следы сейчас портят примерно четыре процента снимков «Хаббла». Исследователи проверили это на реальном архиве телескопа — и получили близкие значения, что повысило доверие к модели. Это указывает на то, что она работает правильно и ее можно применять для оценки будущих угроз.

Угроза возникает из-за того, что спутники, особенно их солнечные панели, отражают солнечный свет. Для чувствительной матрицы космического телескопа этот блик выглядит как яркая, перечеркивающая кадр полоса. Такой след может сделать бесполезными данные о далеких галактиках или тусклых объектах, ради изучения которых телескопы и выводят на орбиту. Проблема усугубляется тем, что предсказать точное положение спутника в момент съемки сложно, а убрать этот след при обработке данных не всегда возможно без потери научной ценности наблюдений.

Новая оригами-структура позволит создавать надежные космические телескопы

Сложенный телескоп размером с обеденный стол за считанные секунды превращается в гигантскую чашу — его лепестки-сегменты синхронно выстраиваются без сбоев. Такая технология развертывания, разработанная американскими инженерами на основе оригами и математики, исключает вероятность поломки и откроет путь к более простым, надежным оптическим системам для космоса.

Означают ли эти расчеты, что будущее наблюдательной астрономии предрешено? Эксперты призвали не впадать в панику, но отнестись к проблеме предельно серьезно. Джон Баринтайн (John Barentine) из консалтинговой компании Dark Sky Consulting в Тусоне, Аризона, согласен, что прогнозы могут сбыться, если все эти планы реализуют. Однако он сомневается, что на орбите действительно когда-либо окажется 500 тысяч аппаратов.

Если реальное число спутников составит лишь десятую часть от заявленного, последствия для космических телескопов будут куда менее тяжелыми. Для ARRAKHIS и Xuntian количество помех на изображении увеличится всего в несколько раз по сравнению с текущим уровнем, а для SPHEREx и «Хаббла» ситуация практически не изменится.