Un nuovo studio dell’Osservatorio Europeo Australe (ESO) ha rilevato che le attuali proposte di lanciare in orbita oltre 1,7 milioni di satelliti, inclusi quelli estremamente luminosi, avrebbero “conseguenze devastanti per l’astronomia”. Secondo lo studio, non più di 100.000 satelliti deboli, al di sotto della visibilità a occhio nudo, dovrebbero orbitare attorno alla Terra, per salvaguardare la nostra capacità di osservare il cielo notturno con i moderni telescopi. Questo studio è il primo a calcolare in che misura le costellazioni di satelliti grandi e luminose – che hanno anche sollevato preoccupazioni per il loro impatto sulla salute e sull’ambiente – influenzerebbero le osservazioni astronomiche rendendo il cielo notturno più luminoso.
Dal 2019, il numero di satelliti in orbita attorno alla Terra è aumentato rapidamente, arrivando a oltre 14.000 oggi [1] — dominati dai satelliti per telecomunicazioni Starlink di SpaceX. Anche le proposte di satelliti sono aumentate, sia in numero che in potenziale impatto. ” Finora ce la siamo cavata, ma la situazione sta peggiorando “, sottolinea Olivier Hainaut, che ha partecipato allo sviluppo di raccomandazioni per mitigare l’impatto delle costellazioni satellitari sull’astronomia. Mentre aziende come SpaceX hanno adottato misure per rendere i loro satelliti meno luminosi, le attuali proposte di satelliti vanno ” oltre il limite ” di ciò che l’astronomia può sopportare, afferma. Hainaut, astronomo presso l’ESO da oltre 30 anni, è l’autore dello studio sottoposto a revisione paritaria sugli impatti delle costellazioni satellitari accettato per la pubblicazione su Astronomy & Astrophysics .
SpaceX prevede di inviare in orbita un milione di satelliti aggiuntivi per i centri dati spaziali, il che altererebbe significativamente l’aspetto del cielo. Il nuovo studio dimostra che, per gran parte della notte, sarebbero visibili centinaia di satelliti e, in certi momenti, fino a diverse migliaia, un numero simile a quello delle stelle visibili a occhio nudo in condizioni ottimali. Altre costellazioni satellitari in programma, come Cinnamon di E-Space e CTC-1 e 2 cinesi, aggiungerebbero centinaia di migliaia di satelliti in orbita, aggravando ulteriormente il problema.
Reflect Orbital, una start-up statunitense, mira a lanciare una costellazione di satelliti molto grandi, simili a specchi, per fornire luce solare durante la notte, con fasci riflessi che si estendono per almeno cinque chilometri sulla superficie terrestre. L’azienda intende iniziare con un prototipo di satellite in orbita quest’anno e prevede di aumentare il numero di satelliti a 50.000 entro il 2035. Questi satelliti sarebbero i più luminosi mai messi in orbita, con conseguenze dannose per l’oscurità del cielo notturno sulla Terra. I calcoli di Hainaut mostrano che l’intera costellazione riempirebbe il cielo notturno con centinaia di satelliti molto luminosi e visibili. Visto dall’interno di un fascio riflesso, il satellite che fornisce luce solare apparirebbe quattro volte più luminoso della Luna piena. Anche se nessun satellite puntasse il suo fascio direttamente verso un osservatore, ognuno sarebbe luminoso quanto il pianeta Venere, la “stella del mattino”. Da una città inquinata dalla luce, come Monaco di Baviera, queste centinaia di satelliti sarebbero le uniche “stelle” visibili nel cielo notturno.
Queste proposte, unite ad altre considerate nello studio, illuminerebbero drasticamente il cielo notturno, ostacolando la capacità dell’umanità di osservare deboli oggetti cosmici, tra cui galassie lontane, alcuni pianeti simili alla Terra attorno ad altre stelle e persino asteroidi potenzialmente pericolosi per il nostro pianeta.
Sentieri luminosi e cieli più luminosi
Hainaut spiega che ” i satelliti, illuminati dal Sole, sono molto più luminosi delle galassie distanti. Quando un satellite attraversa ciò che osserviamo, crea una scia luminosa sulla nostra immagine, illuminando tutto ciò che si trova dietro di esso “.
Per calcolare l’impatto di questo e di altri effetti delle costellazioni satellitari sulle osservazioni astronomiche, Hainaut ha simulato le posizioni, il movimento e la luminosità di tutte le costellazioni satellitari attuali e pianificate.
Per la mega-costellazione di satelliti SpaceX, ha scoperto che decine di scie apparivano in ogni immagine scattata due ore dopo l’inizio della notte con il Very Large Telescope ( VLT ) dell’ESO presso l’Osservatorio di Paranal in Cile, rappresentando perdite di campo visivo fino al 28% [2] . Questo presuppone che i satelliti siano abbastanza deboli da non essere visti a occhio nudo in buone condizioni. Se sono anche solo un po’ più luminosi, alcuni strumenti sarebbero ancora più colpiti: ad esempio, una telecamera come quella dell’Osservatorio Vera C. Rubin della National Science Foundation statunitense potrebbe vedere la maggior parte delle sue immagini rese inutilizzabili per diverse ore ogni notte [3] .
Le simulazioni di Hainaut presupponevano che nessun satellite Reflect Orbital avrebbe puntato il suo fascio direttamente verso o vicino a un osservatorio. Ciononostante, la scia di un singolo satellite a specchio potrebbe compromettere un’osservazione effettuata con una telecamera come quella dell’Osservatorio Rubin. Con l’intera flotta di satelliti Reflect Orbital in orbita, ogni immagine ripresa da una telecamera di questo tipo andrebbe persa quando i satelliti vengono illuminati dal Sole.
Tuttavia, non sono solo le traiettorie incrociate dei satelliti a limitare ciò che possiamo osservare: la loro luce può inquinare l’intero cielo. I satelliti troppo deboli per essere visti direttamente producono un velo di luce “diffusa”, mentre la luce dei satelliti più luminosi viene “diffusa” in tutte le direzioni mentre attraversa l’atmosfera. Entrambi i contributi aumentano la luminosità complessiva del cielo notturno. Questo studio è il primo a considerare l’impatto sull’astronomia dovuto al contributo delle costellazioni satellitari alla luminosità di fondo del cielo, rivelando la reale portata dell’inquinamento luminoso satellitare.
Costellazioni di satelliti molto luminose come Reflect Orbital avrebbero un effetto particolarmente significativo sulla luminosità di fondo del cielo. Con tutti i 50.000 satelliti di Reflect Orbital, il cielo risulterebbe da tre a quattro volte più luminoso nel complesso .
Limitare il numero di satelliti per salvaguardare il cielo notturno
Hainaut conclude che i 1,7 milioni di nuovi satelliti proposti avrebbero conseguenze drastiche per l’astronomia terrestre. Questi impatti possono essere evitati solo limitando il numero totale, tra satelliti esistenti e futuri, a 100.000 satelliti sufficientemente deboli da non essere visibili a occhio nudo da un sito buio. ” Non si tratta di un numero rigido, come 99.999 è buono e 100.001 è cattivo: chiaramente preferirei 50.000 “, afferma Hainaut. ” Ma 100.000 causano perdite paragonabili ad altre perdite tecniche, come i guasti alle apparecchiature “. Tuttavia, aggiunge, i satelliti devono essere più deboli della magnitudine visiva 7 [4] ; se alcuni di essi fossero troppo luminosi, al di sopra della soglia minima per la visibilità a occhio nudo, il numero totale dovrebbe essere molto inferiore.
SpaceX e Reflect Orbital, responsabili delle proposte più estreme, hanno entrambe presentato domanda alla Commissione federale per le comunicazioni (FCC) degli Stati Uniti per ottenere l’autorizzazione al lancio. Questo nuovo studio è servito come base per una risposta alla FCC da parte dell’ESO, in collaborazione con la Royal Astronomical Society del Regno Unito e l’Unione Astronomica Internazionale.
” La FCC ha ricevuto oltre 1800 commenti in merito a Reflect Orbital e quasi 1500 commenti sulla richiesta di SpaceX “, spiega Betty Kioko, responsabile degli affari istituzionali dell’ESO, incaricata di coordinare la risposta dell’ESO alle proposte. ” Ora la palla è nel campo della FCC e attendiamo di conoscere le decisioni che prenderanno su entrambe le richieste. Per l’astronomia ottica, si tratta di una minaccia esistenziale e speriamo che le autorità di regolamentazione condividano questa visione “.
“ L’astronomia genera un valore enorme per l’umanità, in ambito scientifico, tecnico, economico ed educativo, e ci aiuta a comprendere il nostro posto nell’Universo ”, afferma il Direttore Generale dell’ESO, Xavier Barcons. “ L’elevato numero di satelliti previsti in orbita terrestre bassa mette a dura prova questa capacità, sottolineando la necessità di limitare i futuri lanci satellitari e di far collaborare astronomi, ingegneri, operatori satellitari e altri soggetti interessati per adottare rigorose misure di mitigazione ”.
” L’invio di migliaia di satelliti ha delle implicazioni: economiche, ecologiche e astronomiche “, aggiunge Hainaut. L’inquinamento luminoso causato da costellazioni di satelliti molto luminosi può avere un impatto sulla salute e sul funzionamento della vita sulla Terra, alterando gli orologi biologici e gli ecosistemi. Le grandi costellazioni hanno anche un impatto diretto sulla qualità dell’aria a causa dei numerosi lanci necessari per inviare e mantenere migliaia di satelliti, nonché a causa dell’inquinamento atmosferico causato dalla loro combustione al rientro nell’atmosfera al termine della loro vita operativa. ” Il mio lavoro è l’astronomia, quindi quantifico gli effetti sull’astronomia “, spiega Hainaut, ” spero che altri valutino gli altri impatti nel loro campo di competenza “.
Hainaut conclude: “ L’orbita terrestre bassa è una spiaggia celeste che offre un valore immenso alla vita moderna, dalla connettività globale al nostro accesso privilegiato all’Universo. Tuttavia, dobbiamo gestire l’impatto delle mega-costellazioni – dall’inquinamento luminoso che colpisce l’astronomia agli effetti atmosferici del rientro dei satelliti – per garantire che questa risorsa rimanga incontaminata e accessibile alle generazioni future ”.
Note
[1] Il numero di satelliti attualmente in orbita sale a 32.000 se si includono i satelliti morti e i detriti.
[2] Lo strumento considerato per la simulazione è FORS2, il cavallo di battaglia del VLT, che è rappresentativo delle fotocamere tradizionali sui grandi telescopi.
[3] Nelle telecamere come quella dell’Osservatorio Rubin, con elettronica complessa e ad alta densità, una scia satellitare abbastanza luminosa da saturare il rivelatore provoca non solo una larga striscia su un’immagine astronomica, ma anche una serie di scie fantasma che moltiplicano le perdite e possono potenzialmente contaminare un’intera immagine.
[4] Un satellite con magnitudine visiva inferiore a 7 garantisce che non saturi il rilevatore di telecamere come quella dell’Osservatorio Rubin. Significa anche, per coincidenza, che i satelliti sarebbero troppo deboli per essere visti a occhio nudo, anche sotto cieli bui e incontaminati.
Ulteriori informazioni
Questa ricerca è stata presentata in un articolo di Olivier Hainaut (Osservatorio Europeo Australe, Germania) che sarà pubblicato sulla rivista Astronomy & Astrophysics .
