Космическое небо закрывают шторкой: как спутники-невидимки губят уникальные снимки телескопа Хаббл

Спутниковые полосы могут нарушить безупречный обзор космоса, которым славится телескоп Хаббл. Согласно новому моделированию, отражения от орбитальных аппаратов способны испортить примерно каждое третье изображение, даже несмотря на то, что телескоп работает за пределами земной атмосферы. Об этом сообщает Earth.com.

Растущая плотность орбиты

Исследователи под руководством доктора Алехандро С. Борлаффа из Исследовательского центра Эймса НАСА смоделировали ситуацию, в которой к 2030-м годам на орбите Земли окажется около 560 000 спутников. Команда ученых изучает, как свет, отражающийся от корпусов спутников, влияет на наблюдения телескопов, и разрабатывает инструменты планирования, чтобы сократить потери ценных минут наблюдений.

"Когда вы размещаете телескоп в космосе, это обычно очень нетронутая среда", — отметил доктор Борлафф.

Сейчас вокруг Земли уже движутся примерно 15 000 аппаратов. Каждый новый запуск увеличивает вероятность того, что телескоп "поймает" на кадр яркий след. Прогнозы строятся на основании орбитальных заявок, где описаны так называемые оболочки — слои на разных высотах, куда планируется выводить спутники. Даже если не все проекты реализуются, заявленные цифры показывают предельные значения, к которым нужно готовиться астрономам. Это напоминает, как телескоп Уэбба зафиксировал сверхновую на расстоянии миллиардов световых лет, показывая, насколько чувствительными стали современные обсерватории.

Как появляются спутниковые полосы

Яркая линия на изображении возникает, когда солнечный свет отражается от движущегося спутника во время длительной экспозиции. Даже если отражение не пересекает сам объект наблюдения, оно повышает уровень фонового света и делает сложным измерение тусклых деталей.
Телескопы на орбите избегают атмосферных помех, но делят пространство с множеством аппаратов в низкой околоземной орбите — зоне до 1200 миль над поверхностью.

Проверяя точность модели, специалисты сравнили прогнозы с реальными кадрами Хаббла, полученными в 2018–2021 годах. Совпадение оказалось впечатляющим: около 4,3 % снимков содержали хотя бы один след. Это подтвердило, что расчетная модель корректно отражает нынешнее состояние орбиты и может использоваться для оценки будущих рисков.

Чем больше поле зрения, тем больше следов

Частота пересечения спутников напрямую зависит от того, насколько широкий участок неба захватывает телескоп. В среднем на одно изображение Хаббла приходилось два следа, тогда как китайский телескоп Xuntian, обладающий куда более широким полем зрения, мог видеть до 90 полос одновременно. В перспективе многие крупные обзорные миссии рискуют сталкиваться с подобной проблемой почти при каждом наблюдении, если не будут изменены конструкция спутников или параметры орбит.

Серьезную опасность представляет поверхностная яркость — даже слабое отражение способно исказить результаты. Яркие спутники дают резкие полосы, подавляя слабые сигналы, которые важны для картирования далеких галактик. Предсказать яркость сложно, ведь компании редко раскрывают подробности формы аппаратов и отражающих материалов.

Потери для науки и возможные решения

Орбитальные обсерватории собирают длительные экспозиции, чтобы изучать слабые галактики, темную материю и химический состав туманностей. Если полоса испортит редкое наблюдение, ученые могут упустить неповторимый момент, особенно при изучении кратковременных космических явлений. Астрономы уже умеют корректировать дефекты детекторов, но структурированный шум от спутников сложнее устранить.

Производители аппаратов пробуют снижать отражательность за счет темных покрытий и специальных экранов, однако даже маленькая панель может оставить заметный след. Кроме того, ориентация спутника, кажущаяся тусклой с Земли, может быть яркой для телескопа на орбите — всё зависит от угла падения солнечных лучей. Это перекликается с проблемами яркости, которые обсуждались при исследовании межзвёздной кометы 3I/ATLAS, также наблюдавшейся телескопом Хаббла.

Некоторые миссии вводят строгие ограничения по направлению наблюдений, чтобы избежать бликов, но это сокращает научное время и снижает эффективность съемок. Более короткие экспозиции уменьшают риск полос, однако требуют большего объема повторных наблюдений и последующей обработки данных.

Координация и будущее орбит

В 2020 году ученые призвали операторов спутников снизить яркость аппаратов и наладить координацию с астрономическими центрами. Программное обеспечение может прогнозировать моменты пересечения, но с ростом количества спутников чистые интервалы становятся редкостью. Исследователи подчеркивают необходимость создания общих моделей отражения света и более точных данных об орбитах. Только совместные усилия помогут минимизировать потери и сохранить возможности космических телескопов.

Околоземное пространство — общий ресурс человечества. Решения, принимаемые сегодня, определят, каким будет небо завтрашнего дня и что смогут увидеть обсерватории будущего.