Астрономы оценили влияние спутников Starlink на наблюдения

Andrii Kliachkin

Новини

Команда учёных из США взялась количественно измерить влияние спутниковых группировок на астрономические наблюдения – и получила смешанные результаты.

2015

З 2019 року SpaceX запускає на навколоземну орбіту все більше супутників Starlink з метою забезпечити планету швидкісним інтернетом. Однак ще до початку проєкту багато астрономів побоювалися, що тисячі невеликих об’єктів можуть завадити їхній науковій діяльності. Тепер команда вчених із США взялася кількісно виміряти вплив супутникових угруповань на астрономічні спостереження – та отримала змішані результати.

Смуга – слід супутника Starlink на світлині галактики Андромеда, зробленій телескопом імені Самуеля Ошина під час сутінок 19 травня 2021 року. Це зображення – лише одна шістнадцята повного поля зору інструмента. Зображення: Caltech Optical Observatories | IPAC

У своєму дослідженні вчені проаналізували зображення, отримані в Каліфорнії телескопом імені Самуеля Ошина. Предметом їх пошуку були характерні світлі смуги, що залишають на фотографіях супутники. Було вирішено вивчити вплив саме угруповання Starlink, тому що нині воно є найбільшим, а його апарати у його складі мають добре відомі орбіти.

У роботі, опублікованій у виданні The Astrophysical Journal Letters, вказано, що на зроблених у період з листопада 2019 по вересень 2021 архівних знімках команда нарахувала 5301 “супутникову смугу”. Найчастіше такі смуги з’являються на так званих “сутінкових” спостереженнях – тобто, зроблених на світанку або заході сонця. Автори роботи стверджують, що якщо SpaceX вдасться довести кількість супутників у групуванні Starlink до 10000, то майже кожне подібне зображення міститиме не менше однієї смуги.

У 2019-му всього пів відсотка сутінкових зображень містили супутникові смуги. Зараз – майже 20 відсотків. Наодинці Starlink навряд вплине на не-сутінкові спостереження, але якщо інші угруповання займуть вищі орбіти, можуть виникнути проблеми.

Пржемек Мроз, головний автор статті

З усім тим, попри такий стрімкий стрибок у кількості смуг, вчені відзначають, що якість спостережень телескопа не дуже постраждала. За словами співавтора роботи Тома Прінса, один такий супутниковий слід займає на зображенні близько 0,1 відсотка пікселів – незрівнянно менше, аніж, наприклад, перешкоди, спричинені погодою. Як розв’язання цієї проблеми вчений пропонує програмне забезпечення – як для передбачення проходу супутників, так і для виявлення “зіпсованих” зображень.

Окрім цього, в роботі було проведено оцінку ефективности козирків, що ними для зниження яскравості обладнано пізні моделі супутників. Як з’ясувалося, вони знижують її приблизно вп’ятеро – до 6,8 зіркової величини. Це менше за яскравість найтьмяніших зірок на небі з видимих неозброєним оком, але все ще недостатньо, щоб відповідати стандартам, викладеним на семінарі SATCON1 у 2020 році, згідно з якими подібні супутники повинні мати яскравість, що відповідає сьомій зірковій величині або нижче.

Автори також зазначають, що отримані результати є специфічними для використаних інструментів. Більш чутливі телескопи – як, наприклад, обсерваторія імені Вери К. Рубін, що наразі будується – можуть постраждати сильніше.

Джерело

42 коментарів

Розгорнути всі

Будь ласка, у свій профіль, щоб коментувати пости, робити закладки та оцінювати інших користувачів. Це займає всього два кліки.

Січ 25, 2022 10:23

Вообще то, что положение спутников Старлинк хорошо известно, позволяет использовать алгоритмы, убирающие эти полосы буквально на лету.

Січ 25, 2022 12:17

Да, обычная техническая задача, можно учесть. Тем более, количество спутников будет только расти и не только SpaceX

Січ 25, 2022 11:23

Есть старая, за 2020 год, статья о возможном влиянии на работу LSST
https://project.lsst.org/vera-c-rubin-observatory-–-impact-satellite-constellations
Будет затронута возможность обнаружения астероидов ( ими будут заниматься именно в сумерках) ну и другие неожиданности… Но совместная работа таки ведётся.

Січ 25, 2022 16:49

дай им волю то они и людей с промышленностью и атмосферу выбросят.
а так…. Маск просто первый да и модно на него наехать.
Претензии китайцам слышны? вроде нет. А они наращивают группировку. мусорят, и не делятся в полной мере параментрами орбит. да и к раше особо вопросов нет

Січ 26, 2022 01:16

Ну, да, где там какое-то развитие орбитальной инфраструктуры связи, которая сделает жизнь на планете лучше и очередной вой астрономов, которые не хотят поднять свою 5-ю точку, что бы написать программу, которая будет по заранее известным орбитам отсекать спутники из изображения… Смотреть на Альфу Центавра им не сложно, а попу поднять и что-то сделать – сложно…

И, да, на Хаббл было потрачено 2,5 миллиарда Долларов США на его создание и запуск (учитывая, что орбитальное обслуживание нынче телескопам не полагается, то дальнейшие траты на телескоп считать смысла нет.)

В Чили строится Extremely Large Telescope, который стоит 1,5 миллиарда Долларов.
Но это пока только начало проекта, в своём начале Хаббл стоил 400 миллионов)))

И, да, я знаю, что Доллар стоит по разному и старые цены с лохматых годов нужно бы конвертировать, но разница не столь существенная, а основной посыл к тому, что вместо строительства кучи наземных телескопов, давно уже могли бы организовать орбитальную группировку. Заодно, глядишь, развили бы телескопостроение, за счёт частных компаний, что бы оно не стоило конских денег.
А то я очень сомневаюсь, что тендер на строительство чего-то посреди гор в какой-то Чили мира будет также привлекать молодых и талантливых специалистов инженеров, как запуск аппарата в космос.
А с молодых стартапов сейчас идёт немалое развитие отдельных идей, которые могут улучшить концепцию в целом.

P.S. Астрономов с урбанизацией и ростом авиаперевозок скоро будет не только SpaceX пинать под зад начать развивать орбитальные системы. Да и другие созвездия сатов также появятся. А сколько проблем с атмосферой исчезает… Или кто-то, просто, с жиру бесится, гоняя обсерваторию на 13-14 км высоту на борту Боинга 747?

Січ 26, 2022 01:48

ну есть проект делать на обратной стороне Луны.
Но это ….. Это нужно поручать людям с мышлением ….. ну как у Маска, ибо в лоб это не решается. Дорого очень.
Тут нужно что-то вроде производства, базы, но не для телескопа, а чтоб детали и роботы в том числе и для телескопа делал.
Как одну из задач.
Но это нужно много чего менять

А вот гонять самолет да. это они круто придумали. Выхлопа немного Но круто же ж

Січ 27, 2022 22:36

ну есть проект делать на обратной стороне Луны.
Там был радиотелескоп.

Січ 27, 2022 22:30

Но это пока только начало проекта, в своём начале Хаббл стоил 400 миллионов)))
В отличие от космических, наземные телескопы, как правило, существенно не дорожают. А вывести в космос телескоп с сопоставимым по размеру зеркалом не представляется возможным.
С учетом высокой стоимости, в космосе выгоднее выводить обсерватории, работающие в диапазонах излучения, не доступных на Земле. А “оптику” оставляют наземным телескопам.
Кроме этого, у наземных инструментов есть преимущества, связанные с бОльшим сроком службы и возможностью перманентного обновления аппаратуры.
Так что в обозримом будущем у человечества не получится отказаться от наземных обсерваторий.
А с молодых стартапов сейчас идёт немалое развитие отдельных идей, которые могут улучшить концепцию в целом.
Концепцию чего?

Січ 27, 2022 23:14

 А вывести в космос телескоп с сопоставимым по размеру зеркалом не представляется возможным.
Я бы уточнил что пока не представляется…

Січ 29, 2022 02:12

Ну, а что делать? Дальше сидеть и ждать? Различных группировок на орбите будет становиться всё больше и они будут расти, если уже Старлинки беднягам астрономам мешают, да ещё не в полностью развёрнутом виде, то дальше – больше.

И воем в Твиттере или каких-нибудь умных комиссиях эту проблему не решить. Никто от концепции орбитального интернета отказываться не будет.
Объектов на орбите будет становиться только больше и с уже сегодняшними темпами, то, что астрономы видят сейчас, к концу десятилетия будет численностью одного только космического мусора или неисправных ИСЗ на орбите, а численность активных аппаратов будет минимум в 10 раз больше.

Я потому и говорю, что вместо бесполезных телодвижений и игры на публику, они решали бы проблему развитием орбитальной инфраструктуры.
Что мешает попытаться начать воспроизводить зеркала в невесомости, при помощи 3D печати? Ничего. Это будет “лишняя” технология для других областей? Нет.
Самое дешёвое решение – вложиться в разработку отсеивающих алгоритмов, если существующие им не подходят.
Так, в чём проблема? В том, что сидеть на попе ровно дешевле? Ну так, поздравляю, к концу десятилетия астрономы будут выть от счастья, когда будут получать хороший снимок.

Да, никто не гарантирует, что по итогу они, к примеру, смогут к концу десятилетия воспроизводить на 3D принтере оптику. Но кто-то когда-то гарантировал человеку, что вкладываясь в прогресс он гарантированно что-то получит? Нет. А наработки по аддитивным технологиям для космических условий рано или поздно дадут свои плоды, как и собираемые телескопами данные.

Я не просто так во главу угла ставлю всегда орбитальную инфраструктуру, когда речь заходит о космосе. Космос – это новый фронтир. Теперь представьте, что вы – покоритель Америки в лохматые года. И вы можете любую посудину заказать только в Старом Свете. Посудину, еду и прочее. Долго вы прожили бы ничего не беря и ничего не строя/развивая в Новом Свете?
А какова была бы цена отправить, хотя бы, экипаж одного Галеона в Новый Свет, при таком раскладе?

Ну вот и с любым движем на орбите также. Нужно уже учиться там делать что-то самому. Нужно развивать инфраструктуру.
А сидя на месте – проблему не решить. Наземные телескопы в какой-то момент даже с очень продвинутыми отсеивающими алгоритмами ничего внятного увидеть не смогут. Объектов на орбите будет становиться только больше…
Этот самый момент может наступить уже лет через 15-20.

И вот вопрос, на что потратят эти 15-20 лет астрономы? На клацание по клавиатуре очередного слёзного письма в Твиттер и какую-нибудь комиссию?
Или всё же возьмутся за ум и начнут искать не эфемерные, а инженерные решения проблемы?

Січ 26, 2022 10:20

Точность известной орбиты спутников хватает для прогнозирования попадания спутника в поле зрения телескопа. Но этой точности совершенно не достаточно для отфильтровывания следа оставленного спутником, это задача обработки изображений.
Значение имеет назначение телескопа – астрометрический или астрофизический. У астрометрического большое поле зрения и больше вероятность появления треков от спутников, но вырезание узкой полоски почти не влияет на результат.
У астрофизического телескопа узкое поле зрения (но выше проницающая способность) вероятность пролета спутника через поле зрения существенно меньше но и вреда от этого намного больше; для таких телескопов наверно лучше предсказывать когда спутники будут пролетать мимо наблюдаемого объекта чтобы избегать наблюдения в это время.

Січ 26, 2022 19:06

А по поводу предложения товарища сверху убирать полосы? При этом потеря каких то данных всё равно произойдёт? И возможно ли случайное совпадение когда алгоритм будет убирать следы совсем не спутников, а небесных тел?

Січ 27, 2022 11:48

След от спутника это узкая линия через весь кадр так что ее ни с чем не спутаешь.
Астрометрические наблюдения (большой угловой размер поля) делаются для определения координат точечных мало вытянутых объектов таких как звезды и астероиды. При этом полосу от спутника вообще убирать не надо – алгоритм детектирования объекетов отбросит те котрые пересекаются следом спутника. Звезд на кадре очень много и потерять небольшой процент от них это вообще не проблема. Проблема если спутник “проедет” по астероиду который вы наблюдаете, но такая вероятность крайне низка.

При астрофизических наблюдениях (большой телескоп, малый угловой размер поля) если след спутника пересек объект который вы наблюдаете, то кадр испорчен безвозвратно так что убирать полосу тоже нет смысла. Наблюдения одного “поля” или объекта обычно делаются сериями из нескольких кадров и вероятность что спутник пересечет целевой объект больше чем на одном кадре исчезающе мала.  

Вот для поисковых наблюдений астероидов след спутника может быть проблемой, особенно если он слабый и еле угадывается в шумах. Это может привести к ложным детектированиям так как поиск идет на грани шума. Чтобы найти след спутника который “на глаз” не виден нужно убрать (маскировать) все звезды с кадра и применить Преобразование Хафа https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%B5%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B7%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5_%D0%A5%D0%B0%D1%84%D0%B0

Січ 26, 2022 10:51

Надо помнить что низкоорбитальные спутники видны не всю ночь, а только в течении так называемых астрономических сумерек, потом они уходят в тень Земли. Чем ниже орбита тем меньшее время спутники находящиеся на ней видны в оптике. У Starlink высота относительно низкая 540 – 570 км (для сравнения высота старых группировок Iridium 720 км, Globalstar 1420 км). А вот у OneWeb высота как раз большая 1200 км, так что в теории один спутник OneWeb должен приносить неприятностей астрономам больше чем один спутник Starlink – есть период времени когда на небе старлинки уже совсем не видны а ванвебы еще вовсю “летают”.

Січ 27, 2022 22:36

Основная беда в том, что, как понимаю, когда общая численность спутников из разных группировок дойдет до десятков тысяч, то наткнуться на очередной спутник во время наблюдений, и не на один, станет действительно существенной.

Січ 28, 2022 22:37

И тут как чуяла, что таки доберутся. Как говориться “12 лет в Азкабане”).
Ну и стандарты, конечно, жесть. Ещё и придрались так – абсурдно.

Січ 29, 2022 02:18

Ну так, думаете, астрономические общества хотят тратить деньги на какое-то там развитие орбитальной инфраструктуры, что бы была возможность создавать крупные телескопы на орбите или объединять в один большой множество маленьких, ну или там алгоритмы отсеивания улучшать? Ага. Все хотят “и рыбку съесть и в воду не лезть”.