Satellietconstellaties, een plaag voor de astronomie ?

In juni 2019 heeft de Internationale Astronomische Unie haar bezorgdheid geuit over de negatieve impact die de geplande mega-constellaties van communicatiesatellieten kunnen hebben op astronomische waarnemingen en op het ongerepte uiterlijk van de nachtelijke hemel vanuit een donkere regio.

Bij de foto: Starlink-satellieten (Space-X) op weg naar hun definitieve baan (Credits: NSF's National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory / CTIO / AURA / DELVE).

In navolging van de verklaring van juni 2019 werd IAU's Commissie B7 (Bescherming van bestaande en potentiële observatoriumlocaties) en de werkgroep Dark and Quiet Sky Protection van het Uitvoerend Comité gevraagd om enerzijds de situatie te beoordelen, anderzijds om besprekingen te starten met de bedrijven, die verantwoordelijk zijn voor lancering en exploitatie van de megaconstellaties, om maatregelen te bestuderen om hun interferentie te verminderen.

Men vroeg daarbij input van verschillende astronomen uit allerlei organisaties (Vera C. Rubin Observatory, U. Michigan, CAHA, ESO en ESA) om simulaties te kunnen maken van deze satelliet-mega-constellaties. De resultaten van deze simulaties, gezien het grote aantal betrokken parameters en de bijbehorende veronderstellingen en onzekerheden, moeten als voorlopig worden beschouwd.

• Hoewel er grote onzekerheid bestaat over het toekomstige aantal satellieten, zijn enkele simulaties uitgevoerd op basis van een groot aantal exemplaren uit de meer dan 25.000 voorziene satellieten. Met dit voorbeeld zou het aantal satellieten boven de horizon op elk willekeurig moment liggen tussen een 1500 tot een paar duizend, afhankelijk van de breedtegraad van de waarnemer. De meeste satellieten verschijnen heel dicht bij de horizon. Slechts enkele passeren direct boven het hoofd. Slechts een 250 tot 300 exemplaren zouden een hoogte van meer dan 30 graden boven de horizon hebben (d.w.z. waar de hemel vrij is van obstructies, en waar de meeste astronomische waarnemingen worden uitgevoerd). De overgrote meerderheid hiervan zal te zwak zijn om met het blote oog zichtbaar te zijn.
• Wanneer de zon 18 graden onder de horizon is (d.w.z. als het “nacht” is), zou het aantal verlichte satellieten boven de horizon een duizendtal zijn (met ongeveer een 160 exemplaren op hoogtes hoger dan 30 graden). Het aantal neemt verder af naar het midden van de nacht, wanneer meer satellieten zich in de schaduw van de aarde bevinden (en dus geen zonlicht meer reflecteren).
• Op dit moment is het moeilijk om te voorspellen hoeveel van de verlichte satellieten met het blote oog zichtbaar zullen zijn, vanwege onzekerheden in hun werkelijke reflectiviteit. SpaceX doet momenteel wel experimenten om de reflectiviteit van een Starlink-satelliet te verminderen door verschillende coatings te gebruiken. Het uiterlijk van de ongerepte nachtelijke hemel, met name wanneer waargenomen vanaf donkere locaties, zal niettemin worden gewijzigd, omdat de nieuwe satellieten aanzienlijk helderder kunnen zijn dan bestaande door de mens gemaakte objecten. De interferentie met het niet-verontreinigde zicht op de nachtelijke hemel zal met name belangrijk zijn in de gebieden van de hemel dicht bij de horizon en minder duidelijk op grote hoogte.
• De prominente treinen van satellieten ("parelsnoeren"), vaak te zien in afbeeldingen en video's, doen zich voor direct na de lancering en tijdens de baanverhogende fase. De satellieten zijn dan aanzienlijk helderder dan op hun operationele hoogte en oriëntatie. Het globale effect hangt af van hoe lang de satellieten in deze fase zijn alsook van de frequentie van de lanceringen.
• Afgezien van het zicht met het blote oog, wordt geschat dat de sporen van de constellatiesatellieten helder genoeg zullen zijn om moderne detectoren op grote telescopen te verzadigen. Wetenschappelijke astronomische waarnemingen over een breed veld van de hemel zullen daarom ernstig worden beïnvloed. Voor dat soort van waarnemingen, uitgevoerd door o.a. het Rubin Observatorium (voorheen LSST), wordt geschat dat tot 30% van de beelden van 30 seconden tijdens schemering worden beïnvloed. Instrumenten met een kleiner gezichtsveld zouden minder worden getroffen. In theorie zouden de effecten van de nieuwe satellieten kunnen worden beperkt door hun banen nauwkeurig te voorspellen en waarnemingen tijdens hun passage waar nodig te onderbreken. Gegevensverwerking kan vervolgens worden gebruikt om de resulterende afbeeldingen verder te 'opschonen'. Het grote aantal paden kan echter aanzienlijke en gecompliceerde overheadkosten veroorzaken voor de planning en werking van astronomische waarnemingen.

De IAU beschouwt de gevolgen van satellietopstellingen als zorgwekkend. Ze zullen een negatieve invloed hebben op de voortgang van grondgebonden astronomie zowel op het vlak van radio-observaties als optische en infrarode waarnemingen. Inspanningen gaan nodig zijn om beperkende maatregelen te bestuderen en te implementeren.

Er wordt ook veel aandacht besteed aan de bescherming van het niet-verontreinigde zicht op de nachthemel op donkere plaatsen, die als een niet-afkoopbaar werelderfgoed moeten worden beschouwd. Dit is een van de belangrijkste berichten die worden gecommuniceerd op de speciale IAU-UNESCO-website over astronomisch erfgoed.

Om de impact van satellietconstellaties die professionele en amateurastronomische waarnemingen kunnen verstoren, te beperken, zal de IAU in nauwe samenwerking met de American Astronomical Society (AAS) besprekingen blijven initiëren met ruimteagentschappen en particuliere bedrijven die plannen hebben om nu en in de toekomst dergelijke satellietconstellaties te gaan ontplooien.

De IAU merkt op dat er momenteel geen internationaal overeengekomen regels of richtlijnen zijn voor de helderheid van door de mens gemaakte objecten. Hoewel dit tot nu toe niet als een prioritair onderwerp werd beschouwd, wordt het nu steeds relevanter. Daarom zal de IAU haar bevindingen regelmatig presenteren op de vergaderingen van het VN-comité voor vreedzaam gebruik van de ruimte (COPUOS), en de aandacht van de vertegenwoordigers van de wereldregering vestigen op de bedreigingen van elk nieuw ruimte-initiatief inzake astronomie en wetenschap in het algemeen. Bovendien zal het specifieke thema van de megaconstellaties worden opgenomen in het programma van de IAU / UNOOSA / IAC-conferentie “Dark and Quiet Skies for Science and Society” in Santa Cruz de La Palma (Canarische eilanden, Spanje) van 5 tot 8 oktober 2020.

De IAU benadrukt dat technologische vooruitgang alleen mogelijk wordt gemaakt door parallelle vooruitgang in wetenschappelijke kennis. Satellieten zouden niet werken of correct communiceren zonder essentiële bijdragen van astronomie en natuurkunde. Het is in ieders belang om de voortgang van fundamentele wetenschap zoals astronomie, hemelmechanica, orbitale dynamiek en relativiteit te behouden en ondersteunen.

Bron: IAU
Auteur: Jan Vyvey.