Sateliții mențin imagini din satelit. Astronomii au nevoie de o soluție – Ars Technica

Roiuri de sateliți punctează câmpul vizual al telescopului spațial Hubble, lăsând ceea ce arată ca urme de zgârietură pe imaginile spațiale și împiedicând munca oamenilor de știință. agitatie roiuri de acești satelițicare reflectă lumina soarelui și imită corpurile astronomice, sunt treptat amenințătoare Transformând cerul nopții Și afectează modul în care funcționează astronomia.

David Stark, astronom la Institutul de Știință al Telescopului Spațial din Baltimore, a declarat săptămâna trecută la Institutul de Știință al Telescopului Spațial din Baltimore Societatea Americană de Astronomie Conferință la Albuquerque, New Mexico. De fapt, a spus el, echipa sa a folosit o nouă metodă de detectare pentru a măsura viteza traseelor ​​satelitare dubla. Dar Stark a prezentat ideea echipei sale de a repara Band-Aid: un nou program descris într-un fișier Raport modern Acesta este de cinci până la 10 ori mai sensibil la găsirea pieselor decât programele anterioare și apoi la ascunderea acestora. „Este deosebit de bun în a găsi urme de sateliți care altfel ar putea rata”, a spus el.

Este o procedură standard pentru astronomi să încerce să curețe imaginile „artefactelor”, cum ar fi efectele razelor cosmice care lovesc detectoarele camerei Hubble sau vârfurile de difracție, care fac ca stelele strălucitoare să arate ca niște reticule. Ocazional, o stea plictisitoare din Calea Lactee poate sta în calea vederii unui obiect îndepărtat. Noua tehnologie, numită Median Radon Transform, scanează fiecare traseu liniar prin imagine sub orice unghi posibil. Când o anumită cale este aliniată cu o cale de satelit, sistemul observă o abatere de la fluxul mediu – sau luminozitatea la o anumită lungime de undă în pixeli – măsurată în regiuni ale cerului aparent gol. De asemenea, poate detecta linii scurte, dar acestea trebuie să fie puțin mai luminoase pentru ca acestea să fie selectate, deoarece acopera mai puțini pixeli.

Acest software permite apoi astronomilor să mascheze urmele satelitului, astfel încât pixelii afectați să fie ignorați în analiza datelor. Este ca și cum ai răsturna câteva pagini greșite tipărite dintr-o carte, așa că le poți sări peste ele în timp ce studiezi restul volumului.

Dar este mai bine să nu pierzi acele pagini. Când există mai multe expuneri ale aceluiași câmp, astronomul poate folosi instrumente software suplimentare pentru a elimina complet linia din imaginea finală combinată. Această parte a cerului va apărea atunci așa cum ar trebui, deși raportul semnal-zgomot al pixelilor din această linie va fi mai mic decât dacă satelitul nu ar fi trecut prin fața telescopului în acea zi. Stark și echipa sa își includ codul într-un pachet software standard numit „Extools” pe care îl rulează.

Cu toate acestea, această remediere are o limitare majoră: este concepută pentru telescopul Hubble, care orbitează la 332 de mile deasupra Pământului și este mai puțin expus la striatele satelitului decât observatoarele de pe Pământ. Telescoapele optice terestre cu imagini cu câmp larg – care adesea nu necesită expuneri multiple – sunt probabil mai afectate. Au existat deja câteva cazuri de imagini prin satelit cu imagini optice luate de telescoape Observatorul Panamerican Cerro Tololo în Chile şi Observatorul Lowell În Arizona, de exemplu.

Problema va fi mult mai gravă pentru proiectul finanțat de Fundația Națională pentru Știință, care a întârziat mult timp Observatorul Vera Rubin, care este asamblat în Anzii chilieni și va începe să facă poze anul viitor. Camera sa incredibil de sensibilă va detecta obiecte slabe, variabile, cum ar fi o stea care merge în supernova sau un asteroid apropiat de Pământ, iar telescopul va trimite automat alerte astronomilor atunci când detectează astfel de obiecte. Dar Robin a cooperat A exprimat îngrijorarea Cu privire la posibilitatea unor alerte false datorită reflectării luminii de pe sateliți sau a spațiului nedorit de pe orbită, el a avertizat că până la 30% din imaginile sale ar putea fi afectate de striatele satelitului. De exemplu, o strălucire de lumină solară de la o mică bucată de izolație de la un satelit văzută cu un telescop poate apărea ca o stea strălucitoare. Dacă astronomul nu poate măsura și spectrul luminii, ei ar putea fi păcăliți, spune John Barentine, un astronom din Tucson, Arizona, care recent A scris o monografie Despre poluarea luminoasă de la obiectele orbitale joase ale Pământului.

A doua problemă este că numărul liniilor de satelit este în creștere. Stark a testat programul pe 20 de ani de date de la Hubble Advanced Camera for Surveys. Deși traseele sateliților nu s-au schimbat în luminozitate, aproape și-au dublat viteza. Echipa a găsit urme la fiecare trei până la patru ore de date Hubble preluate în 2002. Dar în 2022, sateliții Hubble au bombardat cu lumină la fiecare una până la două ore. Asta înseamnă că 5 la sută din fotografiile făcute cu 20 de ani în urmă au fost afectate, acum este vorba de aproximativ 10 la sută.

Rata va continua cu siguranță să crească, spune Sandor Crook, astronom la Institutul Max Planck pentru Fizică Extraterestră din Munchen, Germania. „Te-ai aștepta, în timp, la mai multe dungi în imagini. Este proporțional cu numărul de sateliți peste observator”, spune Kroc, autorul principal al unui studiu. Un studiu recent care a folosit etichete de crowdsourcing și învățare automată pentru a urmări traseele satelitului în imagini.

Kroc și colegii săi notează o rată mai mică, crescând de la aproximativ 2,5 la 5% în ultimele două decenii. Ei au descoperit că această tendință a escaladat rapid începând cu 2018, cam în aceeași perioadă în care companiile au început să circule Mega constelații spațiale, conectând sute sau mii dintre ele în rețele. (Stark și Crook atribuie diferitele procente din studiul lor utilizării diferitelor tehnici de măsurare.)

Aceste mega turnuri au beneficii clare pentru operatorii lor. Sateliții sunt mai mici și, prin urmare, mai ieftin de produs și lansat, iar serviciile în rețea sunt mai puțin susceptibile la întreruperi, cum ar fi prin climatul spațial sau Arme anti-satelit. Starlink de la SpaceX alcătuiește cea mai mare rețea de sateliți de până acum, cu aproximativ 4 000 pe orbită și intenționează să o crească la 42 000. Constelația OneWeb conține mai mult de 600 de sateliți, dar aceștia se află pe o orbită mai înaltă, ceea ce reduce impactul asupra observațiilor astronomice. Și Amazon se pregătește să-și lanseze Proiectul Kuiper în această vară, zburând primii sateliți pentru a furniza servicii de bandă largă pe zborul inaugural al rachetei Vulcan Centaur a United Launch Alliance. Compania intenționează să populeze această constelație cu peste 3.000 de sateliți.

SpaceX și alte companii au testat soluții posibile, cum ar fi acoperirea unui satelit cu o peliculă subțire pentru a-l întuneca, astfel încât să reflecte mai puțină lumină, sau adăugarea unui vizor pentru a reflecta lumina departe de Pământ. Aceste eforturi limitate au fost mult mai mici decât Țintele de luminozitate ale Uniunii Astronomice InternaționaleUnele dintre aceste modele au cauzat probleme sateliților înșiși, încălzindu-i prea mult sau interferând cu comunicațiile dintre sateliți.

Conceptul NASA de a lucra cu partenerii săi comerciali Îmbunătățirea Hubble O orbită mai înaltă poate atenua din neatenție problema fotodetonării. Frecvența atmosferică a atras treptat nava spațială mai aproape de Pământ. Împingerea acestuia are ca scop extinderea duratei sale de viață – dar, de asemenea, îl va ține departe de o mică parte a sateliților care trec.

Nimic din toate acestea nu va rezolva problemele observatoarelor de la sol, care trebuie să privească întreaga atmosferă, inclusiv toate orbitele sateliților. Și Barentine se teme că, deși companiile nu au găsit încă nicio remediere tehnică, nu au încetinit ritmul lansărilor de sateliți. „Oamenii din industrie au o credință atât de puternică în inovare”, spune el, „și răspunsul meu la asta a fost următorul: istoria științei, tehnologiei și mediului este plină de lansări frontale în tehnologie pe care noi nu le-am făcut. „Nu înțeleg a creat o mulțime de efecte secundare negative.”

Această poveste a apărut inițial wired.com.