صور فلکی عظیم ماهواره ای نگران کننده هستند ستاره شناسان

به گزارش اخبار تازه و به نقل از Economist:

اولیویه هاینو از رصدخانه جنوبی اروپا (ESO): «اوه خدای من، این پایان است، این پایان نجوم است، همانطور که ما می دانیم!» جاناتان مک داول، ستاره شناس در مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسونیان، می گوید که از میزان روشنایی ماهواره ها «محیرت زده» شده است. بود. “من مقداری حساب ذهنی سریع انجام دادم و متوجه شدم که هزاران ماهواره به این روشنی بخش قابل توجهی از چیزهای قابل مشاهده در آسمان خواهند بود… من یک گودال بزرگتر را در شکمم احساس کردم.”

پیام‌های وحشت‌زده و ناراحتی شکمی ناشی از این آگاهی بود که آن ۶۰ چراغ تازه شروع کار بود. تا آن زمان، ماهواره‌های ارتباطی که با حجم زیادی از داده‌ها سروکار داشتند، در بیشتر موارد، کم و دور بودند و بر فراز خط استوا بلند و نامرئی بودند. بزرگ‌ترین «صورت فلکی» در مدار پایین زمین، «ایریدیوم»، یک شرکت تلفن ماهواره‌ای بود که حدود ۷۰ مورد از آن‌ها را در اختیار داشت. اسپیس ایکس با ۶۰ ماهواره تقریباً با یک پرتاب برابر بود. و راه‌اندازی‌های بسیار بیشتری در راه بود.

همانطور که در ابتدا پیشنهاد شد، برنامه شرکت برای سیستمی که بتواند دسترسی سریع به اینترنت را تقریباً به تمام نقاط جهان فراهم کند، خواستار ۱۲۰۰۰ نفر بود. ماهواره ها در برنامه های بعدی، فاز دوم اضافه شده است که در مجموع به ۴۰۰۰۰ ماهواره می رساند که در “پوسته های” مداری در ارتفاعات ۳۳۵ کیلومتری تا ۶۱۴ کیلومتری چیده شده اند.

موشک های قابل استفاده مجدد شرکت اجازه داده است. با سرعتی بی سابقه به آن برنامه ها عمل کند. اولین پوسته، متشکل از ۱۵۸۴ ماهواره، تنها در دو سال تکمیل شد. خدمات آن در بسیاری از نقاط جهان دارای تسترهای بتا است. اسپیس ایکس قصد دارد از این به بعد بیش از هزار بار در سال نصب کند و با جایگزینی فالکون‌های خود با نسل بعدی کشتی‌های ستاره‌ای خود، سرعت آن را افزایش دهد.

ماهواره‌های مشاهده شده ستاره‌شناسان اکنون می‌دانند که در آن شب به‌طور غیرعادی درخشان بودند. و این شرکت تا حدودی تلاش کرده است تا ماهواره های اخیراً پرتاب شده خود را کمتر دیده شود. اما Starlink تنها ابر صورت فلکی در اطراف شهر نیست. با توجه به پرونده های انجام شده توسط اتحادیه بین المللی مخابرات (ITU)، که استفاده از باندهای فرکانس رادیویی مختلف را تنظیم می کند، و با نهادهای نظارتی ملی، ۱۰۰۰۰۰ ماهواره ارتباطی غیر اسپیس ایکس می توانند به مدارهای پایین پرتاب شوند. ۲۰۳۰.

OneWeb، شرکتی که دولت بریتانیا اخیراً مدیریت آن را بر عهده گرفته است، تاکنون بیش از ۲۰۰ شرکت راه اندازی کرده است و درخواستی را به کمیسیون ارتباطات فدرال آمریکا (FCC) ارائه کرده است. کوچک>) در مجموع تقریباً ۶۴۰۰. FCC همچنین ۳۰۰۰ ماهواره را به عنوان بخشی از پروژه کویپر آمازون تایید کرده است. چین که “اینترنت ماهواره ای” را به لیست زیرساخت های مورد نیاز خود اضافه کرده است، برای ۱۳۰۰۰ ماهواره در ارتفاعات ۵۰۰ کیلومتری تا ۱۱۴۵ کیلومتری در ITU ثبت نام کرده است. بزرگترین پرونده ITU در اوایل نوامبر توسط گرگ وایلر، بنیانگذار و رئیس اجرایی سابق OneWeb انجام شد. او با همکاری آژانس فضایی رواندا درخواست ارسال یک صورت فلکی از ۳۲۷۰۰۰ ماهواره ارتباطی را داده است.

دلیل اینکه ارائه خدمات با پهنای باند بالا از فضا مستلزم وجود ماهواره هایی با این تعداد زیاد است. اساساً هندسی است. اگر گیرنده و فرستنده کاملاً نزدیک باشند، انتقال سریع مقادیر زیاد داده بسیار آسان تر است. اما ماهواره های نزدیک به سطح بسیار سریع در آسمان حرکت می کنند. بنابراین برای اطمینان از اینکه همیشه تعداد کمی در آسمان بالای هر کاربر وجود دارد به این معنی است که باید تعداد بسیار زیادی از آنها را داشته باشید.

در ابتدا صور فلکی بزرگ ارائه دهنده خدمات اینترنت پهن باند بودند. در دهه ۱۹۹۰ پیشنهاد شد. اما نه پایه تکنولوژیکی برای تولید انبوه ماهواره‌هایی با پیچیدگی کافی وجود داشت و نه ظرفیت پرتابی که بتوان آن‌ها را به میزان کافی در سراسر آسمان پخش کرد. اکنون وجود دارد. و انقلاب گوشی‌های هوشمند که تا حدی مسئول تولید لوازم الکترونیکی قوی و با قابلیت بالا است که چنین ماهواره‌هایی نیاز دارند، اشتهای جهان را برای خدمات آنها افزایش داده است. طبق برنامه توسعه UN از هر پنج نفر در کشورهای در حال توسعه فقط یک نفر آنلاین است. مورگان استنلی، بانکی که پیش‌بینی می‌کند اقتصاد فضایی جهان به ارزش ۳۵۰ میلیارد دلار در سال ۲۰۱۶، تا سال ۲۰۴۰ به ارزش یک تریلیون دلار خواهد رسید، فکر می‌کند ۵۰ تا ۷۰ درصد از این رشد در خدمات اینترنت ماهواره‌ای خواهد بود.

این بدان معنا نیست که همه طرح‌ها می‌توانند سود داشته باشند، یا حتی از زمین خارج شوند. اما حتی اگر فقط برخی پیش بروند، رونق جمعیت ماهواره ای می تواند ظاهر آسمان عصر و صبح را تغییر دهد. به سختی می توان گفت که چقدر آنها با چشم غیر مسلح و بنابراین جمعیت عمومی قابل مشاهده هستند. اگر همه اپراتورها از SpaceX پیروی کنند، شاید خیلی زیاد نباشد. در غیر این صورت، ساعات پس از غروب خورشید و قبل از طلوع آفتاب می توان ده ها نور ضعیف را در آسمان مشاهده کرد.

اما در هر صورت آنها عمل را متحول خواهند کرد نجوم آماتور و حرفه ای مطالعه‌ای توسط ESO نشان می‌دهد که در Paranal، مکانی در شیلی که محل تلسکوپ بسیار بزرگ (VLT) باشکوه این سازمان است (VLT) بیش از ۵۰۰ ماهواره قابل مشاهده در آسمان در ابتدای شب (نگاه کنید به نمودار ۱). در نوردهی های طولانی نجومی، همانطور که در تصویر بالا نشان داده شده است، مسیرهای این گونه ماهواره ها مانند میله های یک سلول زندان آسمان را خط می کشند.

فلاشی که شب را شکافت

ITU تنظیم می شود. کنوانسیون وین جایی است که می‌خواهید درباره احتمال آسیب به استراتوسفر صحبت کنید. رویه‌های در حال تحولی برای اجتناب از برخورد و هنجارهایی برای نحوه دفع ماهواره‌ها پس از پایان عمر آنها وجود دارد. اما هیچ انجمنی برای بحث در مورد اینکه ماهواره ها از سطح به نظر می رسند وجود ندارد. این یک امر خارجی است که قبلاً هرگز نگران کننده نبوده است.

این ممکن است چیز کوچکی به نظر برسد. نجوم موضوع مرگ یا زندگی نیست. اما دولت‌ها و بشردوستان میلیاردها دلار برای آن خرج می‌کنند و در نتیجه برخی از اشتهای جهان برای شگفتی را برآورده می‌کنند. آماتورها در ده ها یا صدها هزار نفر ناشناخته از آن لذت زیادی می برند. ستاره شناسان ممکن است حق مسلمی بر داشتن آسمانی بدون مانع نداشته باشند. اما نشستی با موضوع «آسمان‌های تاریک و آرام» که توسط اتحادیه بین‌المللی نجوم (IAU) و UN در ماه گذشته سازماندهی شد، نگرانی خود را از شرکت‌ها آشکار کرد. می‌توان آن را بدون یک مرخصی از آنها گرفت.

تضاد بین تماشای ستاره‌ها و ارتباطات کاملاً جدید نیست. اخترشناسان رادیویی برای دهه‌ها مجبور بودند با تداخل پخش‌کننده‌ها مقابله کنند. اما امواج رادیویی منتشر شده از یک آنتن، چه در زمین و چه در مدار، قابل تنظیم هستند. تلسکوپ‌های رادیویی اغلب در «مناطق آرام رادیویی» قرار می‌گیرند، جایی که استفاده از تلفن‌های همراه و سایر دستگاه‌ها یا محدود یا ممنوع است تا اطمینان حاصل شود که سیگنال‌های آسمانی دریافتی غرق نمی‌شوند. ITU برخی از طول موج ها را به طور خاص برای استفاده های نجومی کنار می گذارد.

این بدان معنا نیست که ستاره شناسان رادیویی ناله نمی کنند و یا دلیلی ندارند. به. انتشار اغلب می تواند از محدوده فرکانس مورد نظر نشت کند. دانشمندانی که روی چیز بزرگ بعدی نجوم رادیویی، آرایه کیلومتر مربعی کار می کنند، در مورد صورت فلکی جدید بسیار نگران هستند. SKA یک پروژه ۱.۸ میلیارد یورویی (۲ میلیارد دلاری) متشکل از ۱۴ کشور است که هزاران آنتن از انواع مختلف را در سراسر آفریقای جنوبی و استرالیا در یک ابزار وسیع ترکیب می کند.

مطالعه ای که توسط دانشمندان SKA در سال ۲۰۲۰ منتشر شد، نشان داد که مجموعه ای متشکل از ۶۴۰۰ ماهواره با فرکانس های بین ۱۰.۷ گیگاهرتز و ۱۲.۷GHz – فرکانس های پیوند ستاره مجوز استفاده – حساسیت آن ابزار را در باند فرکانسی مجاور اختصاص داده شده به نجوم رادیویی تا ۷۰٪ کاهش می دهد. زمانی که تعداد ماهواره ها به ۱۰۰۰۰۰ رسید، این باند غیرقابل استفاده خواهد بود. این باعث می‌شود که برخی از سیگنال‌های متمایز را که آرایه به دنبال آن هستند غیرممکن تشخیص دهد. دانشمندان می‌خواهند پرتوهای ماهواره‌ها را از آنتن‌هایشان دور کنند.

اخترشناسان رادیویی باید نگران ماهواره در تمام روز و تمام شب. همتایان نوری آنها نگرانی های خود را بر روی گرگ و میش یا به عبارتی گرگ و میش متمرکز می کنند: متخصصان آسمان شب یک گرگ و میش مدنی، یک گرگ و میش دریایی تاریک تر و یک گرگ و میش نجومی مخملی تر را تشخیص می دهند. در این مواقع، ماهواره‌ها توسط خورشیدی روشن می‌شوند که از دید رصدخانه، در زیر افق قرار دارد. هر چه ماهواره بالاتر باشد، مدت بیشتری روشن می ماند، که باعث می شود OneWeb و برنامه های چینی، که هر دو از مدارهای بالای ۱۰۰۰ کیلومتر استفاده می کنند، نگران کننده تر از Starlink باشند (نمودار ۲ را ببینید).

دکتر هاینو تخمین می‌زند که نیمی از تصاویر رصدخانه روبین در گرگ و میش و سپیده‌دم ممکن است دارای رگه‌هایی باشند. نرم افزار باید بتواند آنها را بدون از دست دادن بیش از ۳۰ درصد از داده ها و احتمالاً کمتر از ۱۰ درصد حذف کند. اما خود رگه ها تنها مشکل نیستند. تراشه‌های موجود در آرایه کانونی حساس به نور دوربین (بزرگ‌ترین در جهان) اگر نور زیاد به آنها برخورد کند، می‌توانند بیش از حد بارگیری شوند و توناژهای الکترونیکی و پژواک‌هایی ایجاد کنند که کل فریم را خراب می‌کند، نه فقط بخشی از رگه‌ها را در آن. برای برنامه‌ای که به جستجوی اجمالی مختصر از رویدادهای نادر اختصاص دارد، این یک مشکل جدی است.

گفت‌وگوهای بین ستاره‌شناسان و مهندسان SpaceX، بدترین مشکلات را با بهینه‌سازی ماهواره‌ها کاهش داده است. ‘ طرح. در عملیات، هر یک از Starlinks شبیه به تلاقی بین یک موج سوار و یک آشغال است. آنها شامل یک تخته مستطیل شکل به طول سه متر، معروف به اتوبوس، که در سمت پایین آن آنتن هایی برای دریافت و ارسال سیگنال ها استفاده می شود، و یک صفحه خورشیدی مستطیلی نه متری که مانند بادبان بالای اتوبوس قرار دارد، تشکیل شده است.

کلماتی شبیه قطرات باران بی صدا

دلیل اینکه اولین Starlinks بسیار درخشان به نظر می رسید این بود که وقتی از Falcon 9 خود در ارتفاعی از حدود ۳۰۰ کیلومتر – آنها به مدار نهایی خود در زیر بخار خود صعود می کنند – صفحات خورشیدی آنها به صورت افقی پخش می شوند، بنابراین سطح بازتابی را همانطور که از زمین مشاهده می شود به حداکثر می رساند. اکنون ماهواره ها تا آنجا که می توانند پنل های خورشیدی خود را از دید دور نگه می دارند. برای به حداقل رساندن انعکاس از پایین اتوبوس هنگامی که ماهواره‌ها در مدار نهایی خود قرار گرفتند، مهندسان اسپیس ایکس به ایده گیره‌ای افتادند که در یک طرف نصب شده بود که بر بیشتر قسمت‌های رو به زمین سایه می‌اندازد. این باعث می‌شود که آنها به میزان قابل توجهی کمتر قابل مشاهده باشند.

دکتر مک‌داول از این راه‌حل‌ها استقبال می‌کند، اما خاطرنشان می‌کند که آن‌ها بی‌نقص نیستند و ممکن است سایر اپراتورها آنقدرها هم پذیر نباشند. او می‌گوید: «حتی اگر هیچ یک از صورت‌های فلکی پیشنهادی کنونی این کار را انجام ندهند، احتمال وجود ماهواره‌های درخشان با اعداد واقعاً نابودکننده آسمان همچنان ادامه دارد. ما باید برای آن برنامه ریزی کنیم و باید در برابر آن قانون گذاری کنیم.”

اما تنظیم زمان می برد. IAU در نظر دارد به UN توصیه هایی ارائه دهد – احتمالاً تصریح می کند که روشنایی اجرام فضایی در آینده باید کمتر از قدر ۷ باشد (یعنی با چشم غیر مسلح نامرئی). کمیته استفاده صلح آمیز از فضا. آن نهاد ممکن است روزی این بسته را به توصیه ای برای رای گیری برای حفاظت بهتر از نجوم در مجمع عمومی UN تبدیل کند. چنین رأیی ممکن است منجر به پروتکل جدیدی بر اساس معاهده فضایی شود. اما حتی اگر همه اینها اتفاق بیفتد، به این زودی‌ها این کار را انجام نخواهد داد – به ویژه به این دلیل که سایر مسائل مطرح شده توسط صور فلکی بزرگ، مانند خطرات ناشی از زباله‌ها، بی‌شک ضروری‌تر به نظر می‌رسند.

برای ستاره شناسان حرفه ای یک راه حل جایگزین برای این مشکل ممکن است غلبه بر آن نه به صورت استعاری، بلکه به صورت فیزیکی باشد: مشاهدات خود را از فضا هر چه بیشتر انجام دهند. این یک دفاع کامل نیست. اگر تلسکوپ خود در یک مدار کم قرار داشته باشد، ماهواره ها همچنان می توانند مانع شوند. تیمی به سرپرستی مارک مک‌کاگرین از آژانس فضایی اروپا دریافته‌اند که در دهه ۲۰۱۰ تعداد نوردهی‌های ۱۱ دقیقه‌ای روی دوربین وسیع‌ترین میدان تلسکوپ فضایی هابل که توسط رگه‌های ماهواره‌ای آسیب دیده بود، ۳.۶ درصد بود. در نیمه اول سال ۲۰۲۱، ۶.۶ درصد بود. دکتر مک‌کاگرین می‌گوید: «در عرض یک سال ۸۰ درصد افزایش یافته است. “و این تازه در آغاز است.” و از آنجا که هابل به ماهواره های مورد نظر نزدیک تر است، رگه ها خارج از تمرکز هستند. برخی به صورت نوارهای نوری نشان داده می شوند که نیمی از تصویر را پر می کنند.

مدارهای بالاتر در دسترس هستند. تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) که قرار است در ماه آینده پرتاب شود، در فاصله ۱.۵ میلیون کیلومتری زمین بدون هرگونه نگرانی خواهد بود. ستاره‌شناسان رادیویی مدت‌هاست در مورد راه‌اندازی مغازه در سمت دور ماه، تنها مکانی در منظومه شمسی که هیچ‌یک از پچ پچ‌های رادیویی زمین نمی‌توانند به آن دسترسی پیدا کنند، خیال‌پردازی کرده‌اند. اما اینها پروژه های فوق العاده گران قیمتی هستند. JWST حدود ۱۰ میلیارد دلار هزینه دارد—با قرار دادن آن در پارک توپی که کل صورت فلکی استارلینک دارد.

همان عواملی که به اپراتورهای تجاری اجازه می دهد راه اندازی کنند. ماهواره‌های بسیار بیشتر و ارزان‌تر نیز می‌توانند به مرور زمان به علم کمک کنند. اما نجوم تمایل دارد به مأموریت‌های پرچم‌دار تکی وابسته باشد که صرفاً به صرفه‌های مقیاس مشابه پاسخ نمی‌دهند. تغییر فرهنگ آن، و انتظارات پزشکان حرفه‌ای آن، کار سختی خواهد بود.

و هیچ ماهواره‌ای نمی‌تواند جایگزین لذت تماشای ستاره‌ها در باغچه پشتی شما شود، یا یک تپه محلی، تنها با یک تلسکوپ یا یک جفت دوربین دوچشمی و کل کیهان برای تماشا. نفوذ زیرساخت‌های عصر فضا همه این ناظران را همیشه نگران نخواهد کرد – دیدن یک ماهواره می‌تواند یک چیز هیجان‌انگیز باشد. اما هرچه این دید روتین بیشتر شود، احتمال کمتری برای برانگیختن یک فراز از عالی تکنولوژیک وجود خواهد داشت. در نهایت، این فقط یکی دیگر از روش های پیش پا افتاده ای خواهد بود که در آن جهان شگفتی خود را پنهان می کند. ■