De nachtelijke hemel wordt steeds dystopischer

De satellieten van SpaceX verpesten de waarnemingen van astronomen. Het is nog maar het begin.

De starlink-satellieten van SpaceX stromen door de lucht in Zuid-Brazilië. Ze zijn bijna net zo helder als de meteoor die in de rechterbovenhoek van de opname is vastgelegd.

Met dank aan Egon Filter

In de vroege ochtenduren van 18 november 2019, Northwestern University astronoom Cliff Johnson zag een enorme zwerm onbekende objecten door de lucht schieten.



Die nacht onderzocht Johnson de Magelhaense Wolken - twee zeer zwakke dwergstelsels die in een baan om ons eigen Melkwegstelsel draaien - met de telescopen van de Cerro Tololo Inter-American Observatory in Chili. Deze sterrenstelsels leren wetenschappers hoe sterren worden gevormd en wat er gebeurt als twee sterrenstelsels in de buurt van elkaar passeren. Johnson hield ze op afstand in de gaten, via een webcam bij Fermilab buiten Chicago. Plots, zegt hij, beginnen we deze strepen gewoon op de webcam te zien. Ik heb nog nooit zoiets gezien.

De strepen kwamen niet uit de lucht. Ze kwamen van de aarde.

Meer dan vijf minuten was een trein van 19 satellieten het zicht van de telescopen binnengekomen, waardoor de waarneming werd getekend met heldere parallelle markeringen en hun wetenschappelijke waarde was aangetast. Het duurde niet lang voordat Johnson en zijn collega's erachter kwamen wiens satellieten ze waren: een week eerder had Elon Musk's SpaceX gelanceerd 60 kleine satellieten in een lage baan om de aarde. Johnsons collega, astronoom Clarae Martínez-Vázquez, die die avond ook aan het werk was, luchtte haar frustratie op Twitter.

Ik ben in shock, schreef ze.

Dit is wat de camera van de telescoop heeft vastgelegd.

Strepen van lijnen op een nachtelijke hemel.

Starlink-satellieten gezien vanaf CTIO.

NSF's National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory/NSF/AURA/CTIO/DELVE

Astronomen zijn eraan gewend dat satellieten af ​​en toe in beeld komen - één voor één. Ze verpesten niet per se observaties. Maar het kost wel wat moeite om ze digitaal uit de uiteindelijke afbeelding te verwijderen.

Maar 19 satellieten? Dat was ongekend, waardoor 15 tot 20 procent van het beeld volledig verloren ging, zegt Johnson.

Bovendien maakt Johnson zich zorgen dat de zwerm een ​​voorteken was - van een toekomst waarin zowat elke telescoopobservatie die in de schemering wordt uitgevoerd, wordt ontsierd door satellietstrepen.

Binnenkort kan de aarde worden bedekt door tienduizenden satellieten, en ze zullen veel groter zijn dan de ongeveer 9.000 sterren die met het blote menselijk oog zichtbaar zijn.

Dit is geen verre dreiging. Het gebeurt al. SpaceX heeft al gezet 240 van deze kleine satellieten, gezamenlijk Starlink genoemd, in de lucht. Zestig waren deze week gelanceerd. Dat zal worden gevolgd door meer lanceringen, mogelijk elke twee weken .

In totaal heeft het bedrijf goedkeuring van de Federal Communications Commission om te lanceren 12.000 satellieten, en Musk vraagt ​​goedkeuring om lanceer 30.000 meer .

Het doel van SpaceX is dat Starlink-satellieten een constellatie vormen die tegen een prijs internettoegang biedt tot afgelegen gebieden op aarde.

Starlink-satellieten streamen via CTIO in Chili

NSF's National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory CTIO

En het is niet het enige bedrijf in deze markt. OneWeb, een in het VK gevestigd bedrijf dat ook internettoegang vanuit de ruimte wil beamen, wil lanceren 650 satellieten, vanaf januari. Amazon wil om 3.200 satellieten te lanceren , in een sterrenbeeld genaamd Kuiper , ook met als doel internettoegang te verkopen. In de nabije toekomst kan er 50.000 of meer zijn kleine satellieten die de aarde omcirkelen en voor andere doeleinden dan het leveren van internet. Zou een bedrijf heldere satellieten in de lucht kunnen regelen om de naam van een populaire frisdrank te spellen? Kan zijn. Er is geen wereldwijd verbod op ruimtereclame.

Deze nieuwe satellieten zijn klein, in massa geproduceerd en draaien heel dicht bij de aarde om ervoor te zorgen dat de internetverbinding die ze bieden snel is. Maar die nabijheid maakt ze ook beter zichtbaar en helderder aan de nachtelijke hemel. Satellieten gelanceerd door SpaceX en anderen zullen helderder zijn dan 99 procent van de populatie van alle soorten objecten die zich momenteel in een baan om de aarde bevinden, vertelt Patrick Seitzer, een astronoom aan de Universiteit van Michigan die orbitaal puin bestudeert, me per e-mail. Hij zegt dat Starlinks helderder zijn dan andere satellieten die op dezelfde hoogte in een baan om de aarde draaien. Het heeft dus iets te maken met het ontwerp en de houding [d.w.z. oriëntatie] van de Starlinks.

Op de lange termijn zou dit ons zicht op het universum kunnen verminderen, meer ruimtepuin kunnen creëren en mogelijk de mensheid een onberispelijk zicht op de nachtelijke hemel kunnen ontnemen. Het is niet zo dat de 19 Starlink-satellieten de hele nacht van observaties hebben verpest, zegt Johnson. De angst is dat dit het nieuwe normaal gaat worden. Als we het echt hebben over vele duizenden tot tienduizenden satellieten ... is dat niet langer een kleinigheid.

Bovendien zijn sommigen bang dat het al te laat is om terug te vechten.

Hoe de toekomst van de nachtelijke hemel eruit kan zien

De inzet van zoveel satellieten is van cruciaal belang om de connectiviteitskloof te dichten. Starlink en zijn concurrenten zullen in staat zijn om de meest afgelegen plekken ter wereld (die vaak ook erg arm zijn) te verbinden met internet en daarmee de wereldeconomie. Dat is revolutionair. De wereld zal meer verbonden zijn dan ooit tevoren.

De systemen kunnen ook nuttig zijn tijdens natuurrampen. Wanneer een orkaan de communicatie-infrastructuur op de grond uitschakelt, hebben reddingsploegen nog steeds toegang tot internet in de ruimte.

Maar het komt met een prijs.

Astronomen hebben de berekeningen gedaan en zeggen dat veel van deze satellieten met het blote oog zichtbaar zullen zijn, vooral in de tijd na zonsondergang en voor zonsopgang, wanneer ze de schittering van de zon het sterkst zullen opvangen.

Als er 50.000 satellieten in de lucht zijn, zie je de lucht kruipen, zegt Tony Tyson, een astronoom en natuurkundige van de University of California Davis. In elke vierkante graad kruipt iets.

Starlink-satellieten passeren een observatorium op Hawaï.

welk percentage van de V.S. bevolking speelt Pokemon Go op een dagelijkse basis
NSF's National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory Gemini Observatory

De Starlink-satellieten zijn het meest zichtbaar nadat ze voor het eerst zijn gelanceerd, wanneer ze zich dichter bij de aarde bevinden en dicht bij elkaar in een baan om elkaar heen draaien. Dus wat Johnson zag via zijn webcamweergave - de trein van satellieten die snel achter elkaar voorbijkwam - zal na elke lancering worden herhaald.

Maar na verloop van tijd zullen de satellieten naar hogere banen klimmen, waar ze iets minder zichtbaar zullen zijn en zich uit elkaar zullen verspreiden.

Wanneer ze hun laatste baan bereiken, zegt Tyson dat ze nog steeds zichtbaar zullen zijn voor aan het donker aangepaste ogen op donkere locaties, in de schemering (na zonsondergang en voor zonsopgang). Maar de schemering kan het grootste deel van de nacht duren, zegt hij, afhankelijk van je breedtegraad en de tijd van het jaar. (Bovendien zijn er veel objecten in de ruimte - met name asteroïden die uit de richting van de zon komen - die alleen in de schemering te zien zijn.)

U bent misschien bekend met het probleem van: lichte vervuiling . De meeste mensen die in de buurt van of in stedelijke gebieden wonen, kunnen niet veel sterren zien omdat stadslichten een gloeiende waas werpen die het zicht op alle sterren verduistert, behalve de helderste.

Maar de satellieten veroorzaken geen lichtvervuiling. Het lijkt meer op luchtvervuiling. Op de donkere plekken op aarde zullen deze satellieten nog gemakkelijker te zien zijn. Het is behoorlijk dystopisch voor mij, zegt Johnson. Dit is een probleem dat je overal zal vinden.

In de onderstaande video, astronoom Michael Vlasov heeft een versnelde animatie van hoe de nachtelijke hemel eruit zou kunnen zien als er 12.000 Starlink-satellieten in een baan om de aarde zijn. Houd er rekening mee dat dit een YouTube-video is en dat deze er misschien niet zo indrukwekkend uitziet. Maar je kunt zien hoe de vroege nachtelijke hemel, en de hemel vóór zonsopgang, is bezaaid met satellieten die door de lucht vliegen.

En hier is een geannoteerde animatie van Vlasov die laat zien waar de satellieten overvliegen.

Of je ze in de toekomst opmerkt of niet, kan afhangen van waar je woont en je toegang tot een donkere lucht. Een groot percentage van de mensen die in steden wonen, zal geen groot verschil merken, zegt Tony Beasley, directeur van het National Radio Astronomy Observatory.

Er zijn veel andere potentiële zorgen over zoveel satellieten in de lucht. Een daarvan is ruimtepuin. Wanneer een satelliet in de ruimte kapot gaat, blijft hij daar als rommel totdat de zwaartekracht hem terug naar de aarde trekt. Er zijn al verschillende Starlink-satellieten gestopt functioneren en hangen daar gewoon rond als puin, waar ze een gevaar vormen voor botsingen met andere objecten in de ruimte.

Starlink-sporen zoals gezien door een telescoop in Arizona. De satellieten zullen zich verspreiden en uitdoven naarmate ze hoger in een baan om de aarde komen, maar zullen nog steeds zichtbaar zijn voor telescopen, vooral in de schemering.

Victoria Girgis/Lowell Observato

Als je 10.000, of 20.000 of 30.000 satellieten gaat plaatsen, heb je automatisch, onmiddellijk opzettelijk honderden stukken puin, zegt Christopher Johnson, adviseur ruimterecht bij de Secure World Foundation, een non-profitorganisatie die pleit voor het duurzaam en vreedzaam ruimtegebruik. Hoe meer ruimtepuin in een baan om de aarde, hoe moeilijker het wordt om daar apparatuur te bouwen en te bedienen.

Meer direct zijn de constellatiesatellieten een reden voor regelrecht alarm bij veel astronomen. In het volgende decennium hoopten ze een nog breder, dieper beeld van de kosmos vanaf de aarde te krijgen. En de satellieten zullen in de weg zitten.

Astronomen zijn bang dat ze belangrijke waarnemingen zullen verliezen

Starlink en soortgelijke constellatiesatellieten zijn anders dan veel van de satellieten in een baan om de aarde op een manier die ze hinderlijk maakt voor de astronomie: ze staan ​​heel dicht bij de aarde. Als iets in een baan om de aarde twee keer lager is, legt Tyson uit, is het voor ons op de grond vier keer helderder.

Telescopen leggen beelden van de lucht vast met zeer gevoelige camera's. De satellieten zijn zo helder dat ze de sensoren van de camera's overbelichten. Het effect is alsof je met een gum naar hun afbeeldingen van de nachtelijke hemel gaat en hun afbeeldingen van de lucht bedekt met stukken onbruikbare gegevens.

Een ingezoomde blik op Starlink-sporen door het observatoriumbeeld van Johnson. Het is alsof delen van de afbeelding zijn gewist.

DELVE-enquête , CTIO/AURA/NSF

Naast zijn werk bij UC Davis is Tyson de hoofdwetenschapper bij de Grote synoptische onderzoekstelescoop , die onlangs was hernoemd het Vera Rubin-observatorium. Het is een observatorium in aanbouw in Chili met een enorm gezichtsveld: de spiegels kunnen een gebied van de lucht vastleggen dat 40 keer zo groot is als de volle maan, en objecten zien die 10 miljoen keer zwakker zijn dan het menselijk oog zou kunnen zien.

Vanaf 2023, de $ 500 miljoen observatorium zal beginnen aan een 10-jarig onderzoek van de hele nachtelijke hemel. Het project heet de Legacy Survey of Space and Time (LSST), die het universum in beweging zal laten zien en miljoenen sterren zal vastleggen die in de loop van de tijd evolueren.

Maar als er tienduizenden satellieten in een baan om de aarde zijn, zal LSST's unieke beeld van het universum worden vertroebeld. Er zal nergens zijn waar je LSST kunt nemen en erop kunt richten zonder een van [de satellieten] in het gezichtsveld te hebben, vertelde Tyson me in december. We gaan een potentieel revolutionaire nieuwe kijk op het voorbijgaande universum zien, en in plaats daarvan gaan we een waas van strepen zien.

SpaceX zegt samen te werken met de astronomiegemeenschap, en de wetenschappers van het Vera Rubin Observatorium in het bijzonder, om het probleem te verminderen. (Ons niveau van helderheid en zichtbaarheid was een verrassing voor ons, Patricia Cooper, SpaceX's vice-president van satellietoverheidszaken, vertelde de aanwezigen van de recente bijeenkomst van de American Astronomical Society in januari.)

Hun inspanningen worden erkend: SpaceX schept een zeer goed precedent, denk ik, door te proberen het juiste te doen, zegt Beasley. Tyson is ook van mening dat SpaceX zich inzet om het probleem van interferentie met het Vera Rubin-observatorium op te lossen.

in een experiment , SpaceX heeft een donkere coating ingezet voor de onderkant van een van zijn satellieten op zijn vorige lancering om te zien of het voor telescopen minder zichtbaar zal zijn. Maar het is niet gegarandeerd dat het werkt. En ondertussen blijft het bedrijf meer ongewijzigde heldere satellieten de ruimte in lanceren.

Het is niet eenvoudig om zomaar een laag zwarte verf op de satellieten te smeren. Als het te donker is, zullen de satellieten overtollige warmte gaan absorberen, wat hun werking kan beïnvloeden. Het is nog onduidelijk hoe donker SpaceX uiteindelijk zal worden. Het bedrijf volgt een iteratieve aanpak van vallen en opstaan, zoals SpaceX-president Gwynne Shotwell vertelde verslaggevers in december.

Ondertussen hebben astronomen geen verplicht recht op een onbelemmerd zicht op de nachtelijke hemel en hebben ze geen forum om hun klachten te uiten. Ik vroeg Tyson of astronomen machteloos zijn in het beschermen van hun zicht op de nachtelijke hemel. We staan ​​absoluut machteloos, zegt hij.

Er zijn internationale beschermingen voor radioastronomie, maar niet optisch

Het pessimisme onder astronomen is te wijten aan het feit dat ze hier geen wettelijke - nationale of internationale - bescherming genieten.

Simpel gezegd: er zijn momenteel geen voorschriften, regels of richtlijnen die te maken hebben met de helderheid van satellieten, zegt Seitzer. Niet op internationaal niveau, nergens op nationaal niveau.

Natuurlijk is SpaceX misschien bereid om samen te werken met de wetenschappelijke gemeenschap om de helderheid van hun satellieten te verminderen. Maar een ander bedrijf, in een ander land, mag dat niet.

Voor sommigen is dat een schande. Het feit dat één persoon, of één bedrijf, de controle kan overnemen en de menselijke ervaring van de nachtelijke hemel volledig kan transformeren, en niet alleen mensen, maar elk organisme op aarde … dat lijkt volkomen verkeerd, zegt Caitlin Casey, een astronoom van de Universiteit van Texas in Austin .

Er is hier enige regelgeving, die in de Verenigde Staten wordt beheerd door de FCC en internationaal door de Internationale Telecommunicatie-unie van de VN. Maar het ging vooral om telecommunicatie en beslissingen over wie welke delen van het elektromagnetische spectrum mag gebruiken en waarvoor (en ook: ervoor zorgen dat de satellieten niet crashen in elkaar over). Ze regelen niet hoe de satellieten eruitzien.

Een SpaceX Falcon 9-raket gaat de wolken in nadat hij op 11 november 2019 met succes is gelanceerd vanaf Cape Canaveral Air Force Station met 60 Starlink-satellieten.

SOPA-afbeeldingen/LightRocket via Getty Images

We weten uit persartikelen dat er enige bezorgdheid is geuit over het effect van Starlink-satellieten op waarnemingen door astronomen op optische golflengten, zegt Will Wiquist, een FCC-woordvoerder, in een e-mail. Maar geeft ook toe dat deze kwestie in geen enkele FCC-procedure aan de orde is gesteld.

Casey doet een deel van haar werk in de radioastronomie. Dat is waar wetenschappers naar de nachtelijke hemel kijken op frequenties die onze ogen niet kunnen zien. Radioastronomie heeft toegang tot een aantal beschermde golflengten waarop communicatiebedrijven geen inbreuk mogen maken. Hoewel, zoals Casey opmerkt, radioastronomen graag naar allerlei soorten golflengten buiten dat bereik kijken. Over het algemeen zullen ze afhankelijk moeten zijn van de goodwill van bedrijven zoals SpaceX om hun satellietzenders uit te schakelen wanneer ze in een baan boven een groot radioobservatorium draaien.

Als de satellieten niet zijn uitgeschakeld, is het scenario alsof je een vuurvlieg in de buurt van de zon probeert te zien. Het zou ongelooflijk helder zijn, zegt ze. In de wereld van radioastronomie kan een satelliet die internet naar de aarde straalt net zo goed een schijnwerper zijn.

Maar voor radioastronomie zijn er in ieder geval: gevestigde kanalen om hun zorgen over het radiogebruik te uiten.

Maar optische astronomie - die naar het zichtbare licht van het universum kijkt - heeft geen internationale bescherming. Het heeft geen stem, zegt Christopher Johnson, adviseur ruimterecht bij de Secure World Foundation, een non-profitorganisatie die pleit voor duurzaam en vreedzaam gebruik van de ruimte.

De VN-ruimteverdrag - 's werelds regerende raamwerk voor het gebruik van de ruimte - zegt niets over het onderwerp van de reflectiviteit van satellieten, noch hun impact op de astronomie. Zelfs als het ene land de nachtelijke hemel strikt zou beschermen tegen overbevolking, zou een ander die regels volledig kunnen negeren en de nachtelijke hemel voor iedereen kunnen bederven, legt Johnson uit.

Dit is een probleem dat in de plooi valt, Mark Skinner, een astronoom verbonden aan de Internationaal Instituut voor Ruimterecht .

Zonder regelgeving zou de toekomst raar kunnen worden

Zonder strengere regelgeving zou de toekomst nog vreemder kunnen worden. Mensen zouden heldere satellieten kunnen lanceren om opzettelijk de aandacht van mensen over de hele wereld te trekken. En dat hebben ze al: in januari 2018 lanceerde een Nieuw-Zeelands bedrijf een satelliet genaamd ster van de mensheid . Het was eigenlijk een discobal in een lage baan om de aarde. De makers hoopten op het licht van de satelliet zou creëer een gedeelde ervaring voor iedereen op de planeet. Veel astronomen waren niet blij , het vergelijken met ruimte graffitti.

Misschien is de ster van de mensheid slechts een voorloper van nog grotere en helderdere vertoningen aan de nachtelijke hemel. Er is geen expliciet internationaal verbod, meldt Wired, op reclame in de ruimte . Er is tenminste een bedrijf in de hoop om satellieten in de lucht te regelen om mensen ertoe te brengen meer frisdrank te kopen. De nachtelijke hemel is enorm en zichtbaar voor iedereen op de planeet. Het is het perfecte reclamebord.

Er is een enorme drijfveer voor ons om alarm te slaan en dit nu wat zichtbaarder te maken, zegt Johnson, van Northwestern. Dit is slechts het topje van de ijsberg.

Misschien kunnen astronomen met wat meer zicht de naties van de wereld overtuigen om ervoor te zorgen dat de nachtelijke hemel helder blijft voor telescopen. Maar de angst is dat commerciële belangen het uiteindelijk zullen winnen van wetenschappelijke belangen. SpaceX heeft misschien goede bedoelingen, maar ze zijn nog steeds een bedrijf, ze willen nog steeds geld verdienen, zegt Johnson.

De astronomen met wie ik voor dit verhaal sprak, zien allemaal de verdiensten van Starlink en satellietconstellaties in het algemeen. Te veel van de wereld is afgesneden van internettoegang. Astronomen vragen niet dat er geen Starlink is en ook niet dat er geen satellieten zijn, zegt Johnson. Maar om het in ieder geval te doen op een manier die er rekening mee houdt dat andere mensen een nachtelijke hemel willen.

De American Astronomical Society heeft onlangs een werkgroep bijeengeroepen om te proberen deze naald door te rijgen. Het doel van Starlink is om wereldwijde internetservice te bieden, een ambitie die we niet willen belemmeren, werkgroep astronoom Kelsie Krafton schrijft . We willen de toegang tot optische waarnemingen vanaf de grond niet opgeven.

Dan zijn er effecten op het veranderen van de nachtelijke hemel die verder gaan dan wetenschap of internet. De nachtelijke hemel, gezien vanaf donkere plaatsen, vertegenwoordigt de ultieme wildernis - een ongerept beeld van de natuur die mensen nauwelijks hebben aangeraakt. Wat betekent dat veranderen?

Een jongen kijkt naar de Melkweg in de lucht boven de Tatacoa-woestijn, in Colombia, op 11 oktober 2018.

Luis Acosta/AFP via Getty Images

Elke cultuur heeft de nachtelijke hemel door de tijd heen gewaardeerd, en veel mensen hebben enorm betekenisvolle of praktische tradities van observatie met het blote oog, verweven met hun cultuur, schrijft Kathryn Denning, een antropoloog aan de York University die de ethiek van verkenning van de ruimte bestudeert, in een e-mail. Cultureel-erfgoedkwesties, zegt ze, worden serieus genomen op het niveau van de Verenigde Naties, maar voor zover ik weet is dat nog niet vertaald in internationale regels voor zichtbare satellieten. Zelfs sommige dieren gebruik starlight voor navigatie , en het is moeilijk om te weten of constellatiesatellieten ook een impact op hen zullen hebben.

Casey, de astronoom van de UT Austin, wil dat de wereld weet dat knoeien met de nachtelijke hemel het enige verwijdert dat alle mensen hebben gehad in de afgelopen 200.000 jaar, miljoenen jaren, het is er altijd geweest. Dat is niet iets om lichtvaardig te nemen.

Mijn hele gehechtheid aan wetenschap en het nastreven van dit als een carrière gaat terug tot het zien van de nachtelijke hemel als een kind en gebiologeerd zijn, zegt ze. Astronomie is een unieke wetenschap: we kunnen niet sleutelen aan dingen in een laboratorium, experimenteren met sterren. De hele wetenschap kijkt naar de lucht, en dat verliezen zou tragisch zijn.