За последние несколько лет околоземное пространство изменилось сильнее, чем за предыдущие десятилетия. Если раньше на орбите работали тысячи спутников, то сегодня их количество быстро растёт благодаря масштабным проектам по созданию глобальных спутниковых группировок. В ближайшие годы на низкой околоземной орбите могут одновременно находиться десятки тысяч космических аппаратов.
Такое развитие спутниковой инфраструктуры открывает новые возможности для связи, навигации и передачи данных. Однако одновременно возникает серьёзная проблема, о которой всё чаще говорят астрономы. По их мнению, быстрое увеличение числа спутников способно значительно осложнить работу крупнейших наземных обсерваторий, а в некоторых направлениях исследований сделать полноценные наблюдения практически невозможными.
Исследователи подчёркивают, что речь идёт не о неудобствах для отдельных астрономов, а о долгосрочном риске для всей фундаментальной науки.
Почему спутники становятся проблемой
Любой искусственный спутник отражает солнечный свет.
Даже после захода Солнца многие аппараты продолжают оставаться освещёнными, поскольку находятся значительно выше поверхности Земли. В результате они выглядят как движущиеся светящиеся точки, пересекающие поле зрения телескопов.
Во время длинных астрономических экспозиций спутники оставляют яркие полосы на изображениях. Чем больше аппаратов находится на орбите, тем выше вероятность, что сразу несколько из них окажутся в кадре.
Раньше подобные случаи были сравнительно редкими. Теперь же ситуация постепенно меняется, особенно после появления крупных спутниковых группировок.
Проблема выходит далеко за пределы красивых фотографий
На первый взгляд может показаться, что речь идёт лишь об испорченных снимках ночного неба.
На самом деле последствия значительно серьёзнее.
Современная астрономия использует чрезвычайно длительные наблюдения. Многие объекты настолько тусклые, что телескоп собирает их свет десятки минут или даже несколько часов.
Если через поле зрения проходит спутник, часть информации оказывается потерянной.
Иногда повреждённый участок можно удалить программными средствами. Однако при большом количестве спутников число подобных помех становится настолько высоким, что обработка данных значительно усложняется, а часть научной информации исчезает безвозвратно.
Особенно сильно страдают проекты, которые проводят массовые обзоры неба, фиксируют слабые галактики, наблюдают далёкие сверхновые или ищут околоземные астероиды.
Почему ситуация может резко ухудшиться
Сегодня на орбите уже работают тысячи спутников связи.
При этом многие компании и государственные организации планируют дальнейшее расширение своих группировок.
В перспективе число действующих аппаратов на низкой околоземной орбите может увеличиться в несколько раз по сравнению с сегодняшним уровнем.
Для астрономии это означает, что вероятность появления спутников в каждом отдельном наблюдении будет постоянно возрастать.
Некоторые исследования показывают, что во время сумерек практически любое широкоугольное изображение неба может содержать сразу несколько спутниковых следов.
Страдает не только видимый свет
Проблемы не ограничиваются оптическими телескопами.
Многие спутники активно используют радиодиапазон для передачи данных.
Эти сигналы способны создавать помехи радиотелескопам, которые регистрируют чрезвычайно слабое естественное радиоизлучение далёких космических объектов.
Даже если частоты официально разделены между различными службами, мощные передатчики могут создавать побочные излучения, влияющие на чувствительные научные приборы.
В результате осложняется изучение далёких галактик, межзвёздного газа, пульсаров и других объектов, наблюдаемых именно в радиодиапазоне.
Почему программная обработка не решает проблему полностью
Иногда можно услышать мнение, что современные алгоритмы способны автоматически удалить спутниковые следы с изображений.
На практике всё значительно сложнее.
Компьютер действительно может обнаружить яркую полосу и исключить повреждённые пиксели из анализа.
Однако вместе с ними исчезает и часть полезной информации.
Если спутник пересёк область, где находилась слабая галактика или вспышка далёкой сверхновой, восстановить утраченные данные уже невозможно.
Кроме того, автоматическая очистка требует дополнительных вычислений и существенно увеличивает время обработки огромных массивов наблюдений.
Особенно уязвимы крупнейшие научные проекты
В ближайшие годы начнут работать несколько новых крупных наземных обсерваторий.
Они будут проводить регулярное сканирование всего неба, обнаруживая миллионы ранее неизвестных объектов.
Такие проекты рассчитаны на получение огромного количества снимков каждую ночь.
Даже небольшое увеличение числа испорченных кадров постепенно превращается в серьёзную научную проблему.
Потеря даже нескольких процентов данных может сказаться на точности статистических исследований, поиске редких явлений и обнаружении потенциально опасных астероидов.
Есть ли способы уменьшить влияние спутников
Полностью устранить проблему пока невозможно, однако инженеры и астрономы работают сразу по нескольким направлениям.
Среди предлагаемых решений:
- уменьшение отражательной способности спутников;
- изменение ориентации аппаратов в наиболее чувствительные периоды наблюдений;
- публикация точных орбитальных данных для планирования наблюдений;
- разработка новых алгоритмов обработки изображений;
- международное согласование правил эксплуатации крупных спутниковых группировок.
Некоторые компании уже начали испытывать специальные покрытия и конструктивные изменения, позволяющие сделать спутники менее яркими.
Однако специалисты подчёркивают, что эти меры лишь уменьшают проблему, но не устраняют её полностью.
Почему вопрос касается не только астрономов
Исследование космоса имеет значение далеко за пределами фундаментальной науки.
Именно астрономические наблюдения позволяют обнаруживать потенциально опасные астероиды, изучать процессы образования галактик, исследовать происхождение химических элементов, уточнять параметры расширения Вселенной и искать новые экзопланеты.
Кроме того, данные наземных телескопов используются для поддержки космических миссий и проверки результатов, полученных орбитальными обсерваториями.
Поэтому ухудшение качества наблюдений затрагивает практически все направления современной астрофизики.
Космические телескопы не смогут полностью заменить наземные
Иногда возникает вопрос: если спутники мешают наземным обсерваториям, нельзя ли перенести всю астрономию в космос?
На практике это невозможно.
Космические телескопы чрезвычайно дороги в разработке, запуске и эксплуатации.
Их размеры ограничены возможностями современных ракет, тогда как крупнейшие наземные зеркала достигают десятков метров в диаметре.
Кроме того, обслуживание космических аппаратов остаётся крайне сложной задачей.
Поэтому наземные и космические обсерватории не конкурируют друг с другом, а дополняют друг друга.
Потеря возможностей наземной астрономии не сможет быть компенсирована существующими орбитальными инструментами.
Необходим баланс между развитием технологий и сохранением научных возможностей
Современные спутниковые сети приносят огромную практическую пользу. Они обеспечивают доступ к интернету, помогают работе навигационных систем, участвуют в мониторинге климата, поддерживают связь в удалённых регионах и используются во многих сферах экономики.
Однако одновременно человечество впервые столкнулось с ситуацией, когда активное освоение околоземного пространства начинает заметно влиять на возможности изучения Вселенной.
Именно поэтому специалисты всё чаще призывают к международному сотрудничеству между космическими компаниями, государственными организациями и научным сообществом. Их цель заключается не в ограничении развития спутниковых технологий, а в поиске решений, которые позволят сохранить возможности наземной астрономии. От того, насколько успешно удастся найти такой баланс, во многом зависит будущее крупнейших астрономических проектов XXI века и способность человечества продолжать исследование далёкого космоса с поверхности Земли.
Источники:
Статья создана по материалам Space.com
