Stel je de ruimte rond de aarde voor, gevuld met tienduizenden communicatiesatellieten. Dat scenario komt langzaam tot stand, en het heeft astronomen betrokken. Nutsvoorzieningen, een groep astronomen heeft een paper geschreven waarin gedetailleerde zorgen worden geschetst, en hoe al deze satellieten een ernstige, negatieve invloed op de astronomie op de grond.

SpaceX en andere bedrijven richten hun scherpe kapitalistische blik op de ruimte rond de aarde. SpaceX en OneWeb zijn de enige bedrijven die tot nu toe een deel van hun satellietconstellaties hebben gelanceerd. Maar een aantal andere bedrijven heeft plannen om hetzelfde te doen, en eventueel, al die satellieten zullen in de tienduizenden lopen.

De astronomiegemeenschap heeft enige bezorgdheid geuit over deze satellietconstellaties. De Royal Astronomical Society en de American Astronomical Society hebben beide verklaringen vrijgegeven waarin ze hun bezorgdheid en wens uiten om samen te werken met bedrijven in de sector van satellietconstellaties. Die uitspraken zijn beleefd, voorzichtig in hun kritiek, en geschreven in de geest van samenwerking.

Maar dit nieuwe artikel beschrijft alle zorgen van de astronomische gemeenschap, geback-upt met gegevens, en drukt nadrukkelijker op hun punt.

Een satellietconstellatie is een groep kunstmatige satellieten die samenwerken om wereldwijde of bijna wereldwijde communicatiedekking te bieden. Ze hebben het potentieel om bijna overal snel internet beschikbaar te maken. Blijkbaar, daar zitten veel voordelen aan.

Maar er is kritiek, te, en drie astronomen van het Italiaanse INAF-Osservatorio Astronomico di Roma, hebben deze kritiek uitvoerig uiteengezet. De drie zijn Stefano Gallozzi, Marco Scardia en Michele Maris. Hun paper is getiteld "Bezorgdheid over astronomische waarnemingen op de grond:een stap om de astronomische hemel te beschermen."

Als je alle satellieten optelt die bedrijven willen lanceren als onderdeel van hun constellaties, je komt ergens rond de 50, 000 satellieten. De vraag is, welk effect zullen die satellieten hebben op de astronomie op de grond? De auteurs van het rapport beweren dat al deze satellieten onvermijdelijk schade zullen toebrengen aan astronomische waarnemingen.

Een opmerking voor de lezers:Engels is niet de eerste taal van de auteurs van het artikel, dus sommige citaten bevatten kleine inconsistenties, maar de betekenis is duidelijk.

"Afhankelijk van hun hoogte en oppervlaktereflectie, hun bijdrage aan de helderheid van de lucht is niet te verwaarlozen voor professionele waarnemingen vanaf de grond, " zegt het rapport in de inleiding. "Met het enorme bedrag van ongeveer 50, 000 nieuwe kunstmatige satellieten voor telecommunicatie gepland om te worden gelanceerd in middelgrote en lage baan om de aarde, de gemiddelde dichtheid van kunstmatige objecten is> 1 satelliet voor vierkante hemelgraad; dit zal onvermijdelijk professionele astronomische beelden schaden."

SpaceX is het verst in het inzetten van hun constellatie, en hun naam duikt regelmatig op in de krant. Het Starlink-systeem van SpaceX heeft al bijna 250 van hun satellieten gelanceerd, en ze zijn van plan om tot 42, 000 satellieten in totaal. Volgens het blad, deze satellieten "zullen van de derde tot de zevende magnitude aan de hemel schijnen na zonsondergang en voor zonsopgang."

De auteurs zeggen dat al die satellieten onvermijdelijk sporen zullen achterlaten in astronomische beelden, en kan het zoeken naar objecten in de buurt van de aarde belemmeren. Er is een zekere mate van risico dat we een potentiële impact niet zien vanwege deze satellieten.

Maar het zijn niet alleen afbeeldingen die negatief worden beïnvloed, volgens het rapport. "Ernstige zorgen komen ook voor bij andere golflengten die in aanmerking komen voor grondonderzoek, in het bijzonder voor radioastronomie, waarvan de detectoren al verzadigd zijn door de alomtegenwoordige bestraling van satellietcommunicatie van zowel ruimtestations als vanaf de grond."

In mei 2019, Elon Musk probeerde alle astronomische zorgen over Starlink weg te nemen. Een van zijn bruuske afwijzingen van kritiek was zijn verklaring:"We moeten telescopen hoe dan ook in een baan om de aarde brengen. Atmosferische verzwakking is verschrikkelijk."

Musk heeft een enorm profiel in de ruimtegemeenschap, dus zijn woorden zouden sommigen ervan hebben kunnen overtuigen dat er geen problemen zijn tussen Starlink en astronomie. Maar Musk is een ondernemer, geen wetenschapper.

Voor al zijn prestaties, Musk is geen expert in astronomie of astronomische waarneming. Is zijn verklaring dat Starlink "~0% impact zal hebben op de vooruitgang in de astronomie" juist en geïnformeerd?

De drie auteurs van het nieuwe artikel lijken van niet te denken. Ze schetsen de risico's die satellietconstellaties vormen voor de astronomie, en het gaat er niet alleen om of ze zichtbaar zijn in optisch licht. Ze wijzen erop dat er "gevaarlijke effecten zijn die voortvloeien uit dergelijke veranderingen in de populatie van kleine satellieten. Er wordt een specifieke strategie voor dringende interventie geschetst om elke astronomische band die vanaf de grond waarneembaar is, te beschermen en te beschermen."

De auteurs beginnen bij het begin, door te wijzen op de enorme vooruitgang in het begrip die is gemaakt door waarnemingen op de grond. "Eeuwenlang hebben astronomische waarnemingen op de grond geleid tot uitzonderlijke vooruitgang in ons wetenschappelijk begrip van de natuurwetten." Daar valt moeilijk over te twisten.

In het eerste deel van de krant, ze praten over hoe op de ruimte gebaseerde astronomie, of ruimtetelescopen, hebben bijgedragen aan de kennis. Maar ze wijzen erop dat astronomie op de grond en in de ruimte elkaar nodig hebben en de beste wetenschap produceren wanneer ze samenwerken. "Zonder waarnemingen op de grond, de meeste huidige op de ruimte gebaseerde astronomie zou nutteloos of onmogelijk zijn."

Het is veilig om te zeggen dat de auteurs het niet eens zijn met de vlotte bewering van Musk dat "we telescopen hoe dan ook in een baan om de aarde moeten brengen. Atmosferische demping is verschrikkelijk."

Misschien heeft Musk nog nooit van adaptieve optica gehoord. Dankzij adaptieve optica kunnen moderne telescopen op de grond het effect van de atmosfeer op waarnemingen overwinnen. Opkomende telescopen zoals de European Extremely Large Telescope en de Thirty-Meter Telescope hebben adaptieve optica in het hart van hun ontwerpen.

De auteurs wijzen er ook op wat duidelijk moet zijn voor iedereen die er lang over nadenkt:in vergelijking met astronomie op de grond, ruimtetelescopen zijn enorm duur. En riskant.

Hier op aarde worden vorderingen gemaakt in de telescooptechnologie. Hun inzet is het riskante deel, maar de technologieën zijn hier op aarde al getest en ontwikkeld. Zoals de auteurs van het artikel aangeven, het testen en ontwikkelen van nieuwe telescooptechnologieën is in de ruimte niet haalbaar.

"Een belangrijke beperking van telescopen in de ruimte is dat ze niet kunnen worden onderhouden, opgeknapt of gerepareerd na lancering." De Hubble is een uitzondering, en andere ruimtetelescopen zijn niet onderhouden. Als ze klaar zijn, ze zijn klaar.

"Vergeleken met observatoria op de grond, de gemiddelde levensduur van telescopen in de ruimte is in de orde van enkele decennia of minder. Integendeel, observatoria op de grond gaan tientallen jaren mee, met telescopen die aan het begin van het ruimtetijdperk zijn geïnstalleerd weer winstgevend werken." ruimtetelescopen raken technologisch achterhaald, terwijl hun tegenhangers op de grond blijven werken.

We kunnen dit zien met de Very Large Telescope (VLT) van de European Southern Observatory's (ESO). De VLT bestaat uit vier primaire eenheden, waarvan de eerste het licht zag in 1998. Door de jaren heen het is meerdere keren geüpgraded, elke keer zijn observatiemogelijkheden vergroten. Twee van zijn instrumenten, SPHERE (first light juni 2014) en ESPRESSO (first light september 2016) zijn ontworpen om exoplaneten te bestuderen, iets dat niet belangrijk was toen de VLT werd ontworpen. andere instrumenten, zoals VISIR (VLT Imager and Spectrometer for mid-infrared) werden geüpgraded om exoplaneten te bestuderen.

Ruimtetelescopen zijn ook duur in vergelijking met telescopen op de grond. De James Webb Space Telescope is al 20 jaar in ontwikkeling, en het zal $ 10 miljard kosten. Maar de volgende generatie telescopen op de grond, zoals de Giant Magellan Telescope en de European Extremely Large Telescope, zullen elk ongeveer $ 1 miljard kosten. En ze zullen de JWST waarschijnlijk tientallen jaren overleven.

Het belangrijkste deel van het artikel gaat over de werkelijke problemen waarmee astronomie op de grond te maken zal krijgen vanuit satellietconstellaties. In sommige elektromagnetische golflengten, ruimtetelescopen zijn veel effectiever dan telescopen op de grond. In het verre infrarood bijv. de atmosfeer blokkeert veel ervan. Maar dat vertelt niet het hele verhaal.

In de paper praten de auteurs over degradatie van de lucht. Deze degradatie komt niet alleen door lichtvervuiling op de grond, maar "het is ook te wijten aan kunstmatige satellietvloten die waarnemingen kruisen en littekens veroorzaken met heldere parallelle strepen / sporen op alle breedtegraden."

Alleen Starlink wil maximaal 40 plaatsen, 000 satellieten in een baan om de aarde. Dat is slechts één van de vele bedrijven die plannen hebben om satellietconstellaties te lanceren. Niemand weet hoeveel het er uiteindelijk zullen zijn, maar het is redelijk om een ​​50 te gebruiken, 000 satellietcijfer voor discussie.

"Astronomen maken zich grote zorgen over de mogelijkheid dat de hemel vanaf de aarde wordt bedekt door tienduizenden satellieten, die veel groter zal zijn dan de ongeveer 9, 000 sterren die met het blote menselijk oog zichtbaar zijn, " zeggen de auteurs. "Dit is geen verre dreiging:het gebeurt al."

De drie astronomen ontleden alle getallen voor de groeiende vloot van satellieten van de aarde. Rekening houdend met kijkhoeken, hoogte, en helderheid leidt hen tot deze conclusie:"Dus, met 50K satellieten, de "normaliteit" zal een hemel zijn vol kunstmatige objecten:elke vierkante graad van de hemel zal de hele waarnemingsnacht een satelliet bevatten, toegankelijk en zichtbaar door astronomische camera's, en niet alleen door professionele instrumentatie."

Volgens de auteurs is al deze lichtvervuiling zal ernstige schade toebrengen aan astronomische waarnemingen. Ze erkennen dat SpaceX experimenteert met één "donkere" satelliet die zwart is geverfd om reflectie te verminderen. Maar ze wijzen erop dat 75% van het oppervlak van de satelliet uit zonnepanelen bestaat, die uiteraard niet kan worden geverfd. Ze wijzen ook op problemen met het zwart schilderen van een satelliet:"Als het satellietlichaam wordt verhinderd om het zonlicht te weerkaatsen, het zal straling absorberen, te veel opwarmen [waardoor] mogelijke storingen, [en] zal dus waarschijnlijk het risicobeheer voor de hele vloot verhogen en de oplossing voor donkere coatings ineffectief of zelfs contraproductief maken."

Dan is er nog het hele probleem van radiobandinterferentie. "Zelfs met de beste coating- en mitigatieprocedures om de impact op visuele astronomische waarnemingen te verminderen, wat vaak wordt weggelaten of vergeten is dat telecommunicatieconstellaties zullen schijnen in de radiogolflengtebanden, zichtbaar vanaf de grond."

Er zijn tientallen jaren oude overeenkomsten vanaf het begin van het ruimtetijdperk die bepaalde radiofrequenties reserveren voor bepaalde toepassingen. De frequenties van bepaalde atomen en moleculen in de ruimte zijn gereserveerd voor radioastronomie. Deze omvatten koolmonoxide, zijn isotopen en H ₂ O.

Radioastronomen hebben nu al te maken met allerlei soorten interferentie. Volgens de auteurs is dit zal veel erger worden. "Wat niet algemeen wordt erkend, is dat de ontwikkeling van de nieuwste generatie telecommunicatienetwerken (zowel vanuit de ruimte als vanaf de aarde) al een diepgaande invloed heeft op radioastronomische waarnemingen (op alle subbanden):met LEO-satellietvloten, het is vrij zeker dat de situatie ondraaglijk kan worden."

Dan is er de kwestie van de legaliteit, en welke instanties toestemming kunnen geven voor het inzetten van satellietconstellaties.

De auteurs citeren de verklaring van 1994 van de United Nations Educational, Wetenschappelijke en Culturele Organisatie (UNESCO). Die verklaring zegt, "Personen die tot toekomstige generaties behoren, hebben recht op een onbesmette en onbeschadigde aarde, inclusief zuivere luchten; ze hebben recht op het genot ervan als de grond van de menselijke geschiedenis van cultuur en sociale banden die elke generatie en elk individu tot lid van één menselijke familie maken."

Diezelfde verklaring van UNESCO zegt ook:"Hier, Werelderfgoed is eigendom van de hele mensheid, en hoewel er beschermende wetten kunnen zijn, dit afdwingen is een andere zaak, aangezien alleen staten andere staten kunnen aanklagen op grond van dit soort internationale verdragen. Een staat is verantwoordelijk voor de activiteiten die plaatsvinden binnen zijn rechtsgebied, of ze nu geautoriseerd of ongeoorloofd zijn."

De drie astronomen wijzen erop dat sinds de FCC en andere instanties in de Verenigde Staten Starlink hebben goedgekeurd, ze kunnen Starlink misschien stoppen, te. Ze kunnen zelfs verplicht zijn op grond van het internationaal recht.

Ze noemen ook het Ruimteverdrag, en schrijf, "... het juridische proces is dat de deelstaatregering, deze keer de Amerikaanse regering, is wettelijk verantwoordelijk voor alle objecten die de ruimte in worden gestuurd en die vanaf de Amerikaanse grenzen worden gelanceerd. Dat betekent dat het de Amerikaanse regering is die verantwoordelijk is voor de schade veroorzaakt door haar bedrijf, Starlink, objecten in een baan om de aarde sturen die schade veroorzaken."

Het document besluit met te wijzen op mogelijke juridische stappen die de internationale gemeenschap zou kunnen nemen om satellietconstellaties te stoppen.

Ze zouden de FCC kunnen aanklagen omdat in hun goedkeuring, ze hielden geen rekening met lichtvervuiling, die in strijd is met de Wet milieubeleid. Die wet vereist dat elk federaal agentschap rekening houdt met de milieu-impact van de projecten die ze goedkeuren. De auteurs beweren dat de FCC onvoldoende rekening heeft gehouden met de lichtvervuiling door Starlink.

De internationale astronomiegemeenschap zou "voor de rechtbank kunnen dagen wegens gebrek aan jurisprudentie en jurisprudentie van de Amerikaanse FCC om niet-geostationaire privésatellieten boven andere staten en naties toe te staan". Dit zet vraagtekens bij het recht van de FCC om zelfs satellietconstellaties toe te staan ​​die over andere landen reizen.

Dan is er het Internationaal Gerechtshof (ICJ). De drie auteurs zeggen dat de internationale gemeenschap de Amerikaanse regering zou kunnen aanklagen bij het ICJ "... om verdere Starlink-lanceringen uit te stellen om het verlies van overheidsfinanciën te kwantificeren bij het beschadigen van nationale en internationale astronomische projecten."

De internationale astronomiegemeenschap is in januari 2020 een petitie gestart. De gemeenschap wil dat Starlink en anderen worden vastgehouden, ze willen dat er wettelijke bescherming komt voor astronomische waarnemingen, en ze willen het aantal satellietconstellaties tot een minimum beperken.

"Al deze verzoeken komen voort uit de oprechte bezorgdheid van wetenschappers die voortkomen uit het dreigen te worden uitgesloten van toegang tot de volledige kennis van de kosmos en het verlies van een immaterieel bezit van onmetelijke waarde voor de mensheid, ’ schrijven de auteurs.

De ruimte wordt in de loop van de tijd steeds meer een juridisch moeras. Welke activiteiten precies zijn toegestaan, is niet duidelijk. Decennia geleden, tegen het begin van het ruimtetijdperk, wetten en afspraken werden gemaakt om de zaken onder controle te houden.

Maar niemand voorzag zoiets als satellietconstellaties, en het wettelijk kader voor de ruimtevaart zal waarschijnlijk onder grote druk komen te staan.