Começa Com Um Estrondo

É assim que Elon Musk pode consertar os danos que seus satélites Starlink estão causando à astronomia

Em 18 de novembro de 2019, aproximadamente 19 satélites Starlink passaram sobre o Observatório Interamericano Cerro Tololo, interrompendo as observações astronômicas e dificultando a realização da ciência de maneira real e mensurável. (CLARA MARTÍNEZ-VÁZQUEZ / CTIO)

As observações foram arruinadas; satélites científicos com direito de passagem tiveram que alterar o curso. Aqui está um guia de como fazer melhor.

Em qualquer área de negócios ou indústria, a regra prevalecente sempre foi que, se não houver uma lei contra isso, você é livre para fazê-lo. Se não houver regras protegendo um recurso, você é livre para usar ou tirar dele o quanto quiser para alcançar seus próprios fins. Até que medidas regulatórias sejam postas em prática, disruptores e inovadores são livres para regular a si mesmos, muitas vezes em detrimento extraordinário daqueles que dependiam desses recursos agora escassos.

Na astronomia, o maior recurso de todos é um céu noturno escuro e claro: a janela da humanidade para o Universo. Tradicionalmente, seus inimigos são o ar turbulento, a cobertura de nuvens e a poluição luminosa artificial. Mas muito recentemente, um novo tipo de poluente começou a representar uma ameaça existencial para a própria astronomia: megaconstelações de satélites. Se o projeto Starlink de Elon Musk continuar como começou, provavelmente terminará a astronomia terrestre como a conhecemos.

Um foguete SpaceX Falcon 9 decola da Estação da Força Aérea de Cabo Canaveral carregando 60 satélites Starlink em 11 de novembro de 2019 em Cabo Canaveral, Flórida. A constelação Starlink eventualmente consistirá em milhares de satélites projetados para fornecer serviços de internet de alta velocidade em todo o mundo, mas o custo para a ciência da astronomia já é substancial e deve aumentar significativamente nos próximos anos. (Paul Hennessy/NurPhoto via Getty Images)

O lançamento de satélites para fornecer serviços aos que vivem em terra é uma parte essencial da vida moderna. GPS e satélites de telecomunicações habilitam nossos sinais de celular e suportam nossa internet móvel hoje. Com a próxima atualização para os serviços 5G, um novo conjunto de infraestrutura será necessário, e isso significa necessariamente que um conjunto atualizado de satélites equipados para fornecer esse serviço deve ser lançado.

Uma das primeiras empresas a tentar atender a esse mercado é a SpaceX, sob orientação de Elon Musk, que planeja implantar inicialmente 12.000 satélites em uma megaconstelação conhecida como Starlink. Em última análise, a constelação espera se estender a um total de 42.000 satélites. Em 20 de novembro de 2019, apenas 122 desses satélites foram implantados e já tiveram um impacto negativo na astronomia em escala global.

Se esperamos mitigar isso, os reguladores ou os próprios executivos da SpaceX precisarão exigir uma mudança.

Uma visão de um céu noturno intocado, editado para refletir toda a extensão do que o olho humano pode ver, da Margem Norte do Grand Canyon. Ao todo, aproximadamente 9.000 estrelas são visíveis a olho nu de todos os locais da Terra. (RICHARD RYER DO PANORÂMIO)

Dos céus mais escuros que você pode encontrar na Terra, aproximadamente 9.000 estrelas são visíveis aos olhos humanos: até uma magnitude visual de +6,5, o limite da visão humana. No entanto, os primeiros 122 satélites lançados pela Starlink não são apenas mais brilhantes do que a maioria dessas estrelas, eles se movem rapidamente pelo céu, deixando rastros que poluem os dados dos astrônomos.

Se esses satélites fossem fracos, poucos em número ou se movendo lentamente, isso seria apenas um problema leve. Se você estiver observando apenas uma região estreita do céu, simplesmente rejeitará quaisquer quadros de exposição (ou mesmo apenas os pixels deles) onde os objetos ofensivos riscam o céu. Mas com um grande número de satélites brilhantes e em movimento rápido, especialmente se você estiver procurando por mudanças de quadro a quadro (como muitos observatórios atuais e futuros são projetados para fazer), você deve descartar qualquer quadro de exposição com esses artefatos em eles.

Em 18 de novembro de 2019, uma constelação de satélites Starlink passou pelo quadro de observação da Dark Energy Camera a bordo do telescópio de 4m no CTIO. Qualquer técnica que usássemos para subtrair essas trilhas prejudicaria nossa capacidade de detectar asteroides potencialmente perigosos ou medir objetos variáveis no Universo. (CLIFF JOHNSON / CTIO / DECAM)

Em 18 de novembro de 2019, uma série de 19 desses satélites Starlink passou sobre o site do Observatório Interamericano Cerro Tololo no Chile , com duração superior a 5 minutos e afetando fortemente o instrumento DECam de campo amplo , que cria imagens de um campo contendo 3 graus quadrados com uma resolução excelente de 0,263 segundo de arco por pixel.

Mesmo que isso represente apenas 0,3% do número total de satélites Starlink propostos que a SpaceX deseja lançar, as consequências são claras: astronomia de campo amplo projetada para procurar objetos fracos - objetivos principais de observatórios como Pan-STARRS, LSST e qualquer programa de observação voltado para encontrar objetos potencialmente perigosos para a Terra - será significativamente prejudicado. A média de quadros não é uma opção desejada, porque apaga a capacidade dos astrônomos de estudar a variabilidade natural do objeto, outro objetivo importante da ciência. Como os satélites Starlink mudam suas órbitas de forma autônoma e são extremamente altos, as observações terrestres não podem ser programadas para evitá-las.

Milhares de objetos feitos pelo homem – 95% deles lixo espacial – ocupam a órbita baixa da Terra. Cada ponto preto nesta imagem mostra um satélite em funcionamento, um satélite inativo ou um pedaço de detritos. Embora o espaço perto da Terra pareça lotado, cada ponto é muito maior do que o satélite ou detritos que ele representa, e as colisões são extremamente raras. No entanto, adicionar milhares ou mesmo dezenas de milhares às órbitas médias da Terra poderia poluir não apenas o céu noturno, mas a região ao redor da Terra usada para satélites e viagens espaciais, por milênios. (ESCRITÓRIO DO PROGRAMA ORBITAL DEBRIS DE CORTESIA DE ILUSTRAÇÃO DA NASA)

Além disso, esses satélites não estão em órbitas terrestres baixas tradicionais, que decairão e retornarão à Terra em escalas de tempo de meses, anos ou (no máximo) décadas, esses satélites estão em altitudes superiores a 1.000 km, onde o decaimento orbital ocorrerá. levar milênios. Já em setembro, o satélite Aeolus da ESA (usado para observação da Terra) teve que fazer uma manobra de emergência para evitar colidir com um satélite SpaceX Starlink , apesar do fato de ser responsabilidade da SpaceX se mudar.

Embora a SpaceX e Musk tenham emitido declarações alegando que:

os satélites terá impacto mínimo na astronomia ,
A SpaceX trabalhará na redução do albedo desses satélites ,
e Starlink fornecerá ajustes de orientação sob demanda para experimentos astronômicos ,

todas essas declarações ainda não são verdadeiras em 20 de novembro de 2019.

Um par de explosões de satélite Iridium quase simultâneas e paralelas, em 9 de outubro de 2017, enquanto desciam para o norte. A constelação Iridium é uma das mais proeminentes no céu, mas consiste em apenas 66 satélites totais que nem sempre são brilhantes, mas simplesmente brilham periodicamente e de maneira previsível. (Grupo VW Pics/Universal Images via Getty Images)

Constelações anteriores de satélites, como a constelação Iridium extremamente bem-sucedida, procederam em órbitas claramente definidas e previsíveis, eram poucas em número (66 no total) e só brilhavam quando sua orientação refletia a luz solar de uma maneira particular. Os satélites Starlink, juntamente com constelações planejadas semelhantes, como Kuiper Systems e OneWeb, representam um obstáculo novo e único para a astronomia terrestre.

De acordo com Cees Bassa do Instituto Holandês de Radioastronomia , até 140 desses satélites serão visíveis a qualquer momento em todos os observatórios da Terra. No entanto, se as empresas por trás dessas novas constelações estiverem dispostas a dar apenas alguns passos simples, todos esses obstáculos poderão ser superados. Aqui está o que um administrador responsável do céu noturno deve fazer e como a SpaceX pode desfazer o dano que está causando à astronomia.

Quando uma espaçonave volta a entrar na atmosfera da Terra, quase sempre inevitavelmente se quebra em muitos pedaços. Se a desorbitação não for feita de forma controlada, os detritos podem pousar sobre áreas povoadas, causando danos catastróficos. No entanto, a desorbitação controlada é a melhor maneira de eliminar materiais indesejados, inseguros ou perigosos na órbita da Terra. (NASA/ESA/BILL MOEDE E JESSE CARPENTER)

1.) Desorbitar o lote atual de satélites Starlink e colocar uma moratória no lançamento de novos até que as devidas modificações sejam feitas . Ao contrário da maioria dos satélites de GPS e comunicações que temos hoje, os atuais satélites Starlink são grandes, refletivos e já fazem com que alguns astrônomos joguem fora porções significativas de seus dados. Atualmente a uma altitude de 280 km, onde são visíveis a olho nu, agora podem ser desorbitadas com facilidade e segurança.

Mas uma vez que eles são elevados à sua altitude operacional de 550 km, eles se tornam um problema muito mais permanente. Além disso, a conscientização do público diminuirá, mas permanecerão visíveis para todos os binóculos e telescópios: as ferramentas mais essenciais do astrônomo. Cada momento que esses satélites estão lá em cima é o equivalente astronômico de insensivelmente carvão rolando em face de todo cientista, pesquisador e, principalmente, dos alunos de graduação e pós-graduação que dependem de tempo de telescópio difícil de obter para iniciar suas carreiras.

Esta imagem mostra os primeiros 60 satélites Starlink lançados em órbita em 23 de maio de 2019. Eles ainda estão em sua configuração empilhada, pouco antes de serem implantados. Você pode ver claramente que esses satélites são bastante reflexivos; eles nem sequer foram tratados com algo tão simples como uma camada de tinta preta. (SPACEX / SPACE.COM)

2.) Reprojetar ou revestir os satélites para reduzir significativamente sua refletividade . Parte do problema com esses novos satélites é que eles são grandes e altamente refletivos. Mas esses problemas são desnecessários: são escolhas. Escolher um design diferente, onde os satélites possam ser orientados para minimizar o impacto na astronomia, melhoraria o problema. Ainda mais econômico, simplesmente revestir os satélites com uma camada externa muito escura e de baixo albedo ajudaria bastante a reduzir os efeitos astronomicamente poluentes dessa constelação.

A redução do albedo, fica muito claro a partir dos atuais satélites Starlink, nem foi considerada como parte do projeto. Ao incorporar alguns passos de bom senso para reduzi-lo – e conheço muitos astrônomos dispostos a ajudar com recomendações – o brilho aparente desses satélites pode ser reduzido por um fator de aproximadamente 100.

Em 25 de maio de 2019, o Observatório Lowell em Flagstaff, Arizona, tirou esta imagem do grupo de galáxias NGC 5353 e NGC 5354. As trilhas mostradas aqui se originam de 25 satélites Starlink; imagens como essa poderiam ser totalmente evitadas se as trajetórias e caminhos fossem publicados e disponibilizados, com ajustes em tempo real, aos astrônomos. (IAU/ VICTORIA GIRGIS/ OBSERVATÓRIO LOWELL)

3.) Fornecer planos de trajetória em tempo real, previsões e informações de ajuste para cada satélite para observatórios em todo o mundo . Uma das piores coisas sobre esses satélites é que eles vêm sem trajetórias previsíveis. Se seus caminhos fossem conhecidos, os astrônomos poderiam agendar observações que absolutamente minimizassem seu impacto na ciência, aproveitando cada momento de boa visão.

Deveria ser não apenas fácil, mas obrigatório, configurar uma rede global que rastreasse os caminhos previstos de cada satélite em tempo real, atualizado continuamente para contabilizar quaisquer manobras ou correções de curso que fossem tomadas. Ao fornecer essas informações aos astrônomos, as áreas poluídas podem ser evitadas a qualquer momento, enquanto ainda são feitas observações de qualidade do máximo possível do céu.

Os primeiros 122 satélites Starlink já foram implantados com sucesso e já estão causando dores de cabeça para os astrônomos. Para compensar isso, é justo que as empresas que colocam esses satélites em órbita paguem aos astrônomos para desenvolver as medidas necessárias para minimizar seu impacto na astronomia profissional. (ESPAÇO VIA TWITTER)

4.) Fornecer financiamento para auxiliar os astrônomos no desenvolvimento de soluções baseadas em hardware e software para subtrair o máximo possível da poluição do satélite . Mesmo que todas essas etapas sejam tomadas, ainda será uma tarefa árdua e cara para os astrônomos contabilizar a contaminação que permanece em seus dados. Não é razoável esperar que a Starlink ou qualquer empresa baseada em satélite não tenha nenhum impacto na astronomia, mas é extremamente razoável exigir que eles financiem os esforços de mitigação que os astrônomos precisarão realizar.

É assim que literalmente todas as outras indústrias do mundo funcionam: se você saquear algum aspecto do ambiente natural, deve restituir os danos que causou. Os astrônomos que eu conheço não se importam que você tenha satélites lá em cima; eles se importam que ainda são capazes de fazer seu trabalho apesar deles. Realmente não é pedir muito.

Ao preencher a documentação com a União Internacional de Telecomunicações para a operação de mais 30.000 satélites Starlink (além dos 12.000 já aprovados), o céu noturno nunca mais será o mesmo. Se Elon Musk, Starlink, SpaceX e outros grandes atores nesse espaço levam a sério a questão de serem bons administradores do céu noturno, eles não vão esperar por um órgão nacional ou internacional para forçá-los a fazer a coisa certa. (STARLINK (SIMULAÇÃO))

Neste momento, o Tratado do Espaço Exterior apenas proíbe o uso militarizado do espaço; todos os propósitos pacíficos são permitidos. Não há consequências por danos causados ao céu noturno e não há regulamentações sobre poluição ou contaminação. Desde que você registre seu(s) satélite(s) e não cause uma colisão em órbita ou na Terra, não há responsabilidade legal pelo que você faz.

As únicas opções da comunidade astronômica são tentar aprovar leis que protejam o céu noturno ou esperar que a indústria se autorregula. Se empresas como SpaceX, Kuiper Systems e OneWeb seguirem o caminho altruísta de abordar essas questões antes de causar problemas generalizados, elas serão realmente dignas capitães dessa indústria em expansão. Mas é muito assustador entrar em uma era em que o futuro de uma das ciências mais antigas da humanidade depende das bússolas éticas de algumas empresas com fins lucrativos. Nossa compreensão do Universo, desde objetos perigosos próximos até os recessos distantes do espaço, não está mais nas mãos dos astrônomos.

Começa com um estrondo é agora na Forbes , e republicado no Medium graças aos nossos apoiadores do Patreon . Ethan é autor de dois livros, Além da Galáxia , e Treknology: A ciência de Star Trek de Tricorders a Warp Drive .