Štúdia ESO hodnotí vplyv satelitných sústav na astronomické pozorovania

Astronómovia nedávno prejavili obavy z vplyvu satelitných megazoskupení na vedecký výskum. Kvôli lepšiemu pochopeniu dôsledkov týchto zoskupení družíc na astronomické pozorovania zadalo Európske južné observatórium (ESO) vedeckú štúdiu s primárnym zameraním na ďalekohľady ESO pozorujúce vo viditeľnej a infračervenej oblasti, ale ktorá si všíma aj ďalšie observatóriá. Štúdia, ktorá zobrala do úvahy celkovo 18 vyvíjaných satelitných sústav, medzi nimi SpaceX, Amazon, OneWeb a ďalšie, ktoré spolu tvoria asi
26 000 satelitov, bola prijatá k publikácii v časopise Astronomy & Astrophysics. Štúdia zistila, že veľké ďalekohľady, ako je VLT (Very Large Telescope, ESO) či budúci ELT (Extremely Large Telescope, ESO) budú "mierne ovplyvnené" vyvíjanými satelitnými skupinami. Vplyv je výraznejší pre dlhé expozície (asi 1000 s), z ktorých môžu byť zničené až 3 % počas súmraku, teda dobou medzi západom Slnka a začiatkom astronomickej noci, či medzi koncom noci a východom Slnka. Krátke expozície by mali byť ovplyvnené menej, zničené by malo byť menej než 0.5 % pozorovaní.

Pozorovania získané v inom čase budú tiež ovplyvnené menej, pretože satelity budú v tieni Zeme a teda budú neosvetlené. V závislosti na vedeckých požiadavkách sa tento vplyv môže ešte zmenšiť vhodným plánovaním pozorovaní na ďalekohľadoch ESO, hoci toto plánovanie nie je úplne jednoduché. Na strane priemyslu je efektívnym krokom na zmenšenie následkov zníženie jasnosti (odrazivosti) družíc. Štúdia tiež zistila, že najväčší vplyv bude na širokouhlé prehliadky, hlavne na tie, ktoré sú vykonávané veľkými ďalekohľadmi. Napríklad 30 až 50 percent snímok získaných Observatóriom Very Rubinovej  (US National Science Foundation, teda nie ESO) bude "výrazne ovplyvnených", v závislosti na ročnom období, čase expozície a na zjednodušených parametroch použitého modelu. Techniky, ktoré by mali zmenšiť vplyv sústav družíc na ďalekohľady ESO, tu nie sú použiteľné, aj keď sa aktívne skúmajú iné metódy. Budú nutné ďalšie štúdie na úplné pochopenie vedeckých dôsledkov strát pozorovacích dát a tiež komplikácií v ich spracovaní.

Širokouhlé prehliadkové ďalekohľady, ako je napríklad 8,4 m Large Synoptic Survey Telescope (LSST) na Observatóriu Very Rubinovej, môžu rýchlo skenovať veľkú časť oblohy, čo z nich robí hlavné prístroje na detekciu premenných javov, ako sú supernovy či potenciálne nebezpečné asteroidy. Vzhľadom k ich unikátnej schopnosti vytvárať obrovské súbory dát a objavovať pozorovacie ciele pre množstvo ďalších ďalekohľadov, ich astronomické komunity a poskytovatelia financií pre vedecké projekty v Európe a inde považujú za veľmi dôležité pre ďalší rozvoj astronómie. Ako profesionálni, tak aj   amatérski   astronómovia tiež uvažovali, ako satelitné megasystémy ovplyvnia vzhľad nočnej oblohy. Štúdia ukazuje, že pre observatórium v strednej zemepisnej šírke bude nad obzorom okolo 1600 satelitov zo sústav, z ktorých väčšina bude blízko horizontu, teda do 30 stupňov nad ním. Vyššie - tam, kde sa obvykle vykonávajú astronomické pozorovania - bude v každom okamihu asi 250 satelitov. Počas západu a východu Slnka sú osvetlené, ale s pokračujúcou nocou sa postupne dostávajú do tieňa Zeme. Štúdia ESO predpokladá jasnosť týchto satelitov a z toho vychádza, že nejakých 100 satelitov by  mohlo byť takých jasných, aby boli vidieť voľným okom počas súmraku. Z týchto asi 30 bude viac než 30 stupňov nad horizontom. Tieto čísla prudko klesajú s postupujúcou nocou a s tým, ako sa satelity dostávajú do tieňa Zeme. Nové satelitné sústavy tak asi zdvojnásobia počet satelitov viditeľných očami na nočnej oblohe nad 30 stupňami nad horizontom. Tieto čísla neuvažujú tzv. "vláčiky" satelitov, ktoré sú viditeľné tesne po vypustení. Hoci sú na pohľad zaujímavé a veľmi jasné, majú len krátku dobu trvania a sú viditeľné len tesne po západe alebo pred východom Slnka a - v danom čase - len z veľmi obmedzeného územia. Štúdia ESO používa rôzne zjednodušenia a predpoklady, aby získala konzervatívne odhady dôsledkov týchto systémov družíc, ktoré reálne môžu byť menšie než sa uvádza v článku. Pre presnejší výpočet ich vplyvu je nutné komplikovanejšie modelovanie. Štúdia bola zameraná na ďalekohľady ESO, ale výsledky sú
samozrejme použiteľné aj pre podobné ďalekohľady mimo ESO, ktoré tiež pozorujú
v optickej a infračervenej oblasti spektra, s podobnými prídavnými prístrojmi a vedeckými cieľmi. Satelitné systémy budú mať vplyv aj na rádiové, milimetrové a submilimetrové observatóriá, vrátane rádioteleskopov ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) a APEX (Atacama Pathfinder Experiment). Týmto vplyvom bude venovaná ďalšia práca. ESO spolu s ďalšími observatóriami, Medzinárodnou astronomickou úniou (IAU), Americkou astronomickou spoločnosťou (AAS), Kráľovskou astronomickou spoločnosťou (RAS) a ďalšími spoločnosťami, sa snaží vzbudiť povedomie o tomto probléme na globálnych fórach, ako je komisia Spojených národov pre mierové využitie vesmíru (COPUOS) a Európska komisia pre rádioastronomické frekvencie (CRAF). Spolu s tým sa budú tiež snažiť nájsť praktické riešenie s "kozmickými" spoločnosťami, ktoré zabezpečia dlhodobé investície do špičkových pozemných astronomických zariadení. ESO podporuje vývoj regulačných opatrení, ktorá zabezpečia harmonickú koexistenciu sľubného technologického rozvoja na nízkej obežnej dráhe s podmienkami, umožňujúcimi ľudstvu naďalej pozorovať vesmír a snažiť sa mu porozumieť.

Publikované v časopise QUARK 4/2020, RNDr. Zdeněk Komárek

Zdroj obrázka: https://www.eso.org
Text k obrázku: Obrázok ukazuje nočnú oblohu nad observatóriom ESO na Cerro Paranal počas svitania, asi 90 minút pred východom Slnka. Modré čiary ukazujú výšku nad obzorom. Nová štúdia ESO sa zaoberá vplyvom satelitných sústav na astronomické pozorovania a ukazuje, že až 100 satelitov by mohlo byť dostatočne jasných na to, aby boli vidieť voľným okom počas súmraku (magnitúda 5 - 6 a jasnejšie). Veľká väčšina z týchto družíc - zelené bodky na obrázku - bude nízko na oblohe, menej než 30 stupňov nad obzorom, a budú skôr slabšie. Len niekoľko družíc bude od horizontu ďalej než 30 stupňov (tam sa práve obvykle vykonávajú astronomické pozorovania)  a budú dosť jasné (magnitúda 3 - 4) - na obrázku to sú červené bodky. Na porovnanie, Polárka má magnitúdu 2, čo znamená, že je 2,5-krát jasnejšie než hviezda s magnitúdou 3. Rozdiel jednej magnitúdy totiž znamená pomer jasností (osvetlení) 1 : 2,5. Jasnejšie objekty majú magnitúdu vyjadrenú nižším číslo, pretože táto stupnica je "obrátená"! Počet viditeľných satelitov sa prudko zníži okolo polnoci, kedy ich je v tieni Zeme najviac (na obrázku to je znázornené tmavou oblasťou vľavo). Družice v zemskom tieni sú neviditeľné.