Sunday , February 23 2020
Home / unitedstates / Here's how Elon Musk can fix the damage done to his Starlink astronomy satellites

Here's how Elon Musk can fix the damage done to his Starlink astronomy satellites




<div _ngcontent-c17 = "" innerhtml = "

In any business or industry, the dominant rule has always been that if there is no law against it, you can do it. If there are no rules protecting the resource, you can use or use it as much as you want to achieve your own goals. Until regulatory action is taken, trespassers and innovators can regulate their actions themselves, often extraordinary damage to those who depend on these now limited resources.

In astronomy, the greatest resource of all is the dark, clear night sky: the window of humanity into the universe. Traditionally, his enemies were turbulent air, cloud cover and artificial light pollution. But more recently, a new type of pollutant has begun to pose an existential threat to astronomy itself: mega-constellations of satellites. If the Elin Musk Starlink project continues as it began, it is likely to put an end to terrestrial astronomy as we know it.

Launching satellites to provide services to those of us who live on earth is an integral part of modern life. GPS and telecommunications satellites provide our cellular signals and support our mobile Internet today. With the upcoming upgrade to 5G services, a new set of infrastructure will be required, and this necessarily means that an updated set of satellites equipped to provide this service must be launched.

One of the first companies to attempt to serve this market is SpaceX, led by Elon Musk, who plans to initially deploy 12,000 satellites in the mega-constellation known as Starlink. Ultimately, the constellation expects to cover a total of 42,000 satellites. As of November 20, 2019, only 122 of these satellites were deployed, and they have already had a detrimental effect on astronomy on a global scale.

If we hope to mitigate this, either the regulators or the SpaceX executives themselves will need to demand a change.

Of the darkest skies that you can find on Earth, approximately 9,000 stars are visible to human eyes: up to a visual magnitude of +6.5, the limit of human vision. However, the first 122 satellites launched by Starlink are not only brighter than most of these stars are moving fast across the sky, leaving traces that pollute astronomers' data.

If these satellites were weak, small or slow moving, this would only be an easy problem. If you observe only a narrow area of ​​the sky, you simply reject any exposure frames (or even just pixels from them) where offensive objects fly around the sky. But with lots of bright, fast-moving satellites, especially if you are looking for frame-by-frame changes (as many current and future observatories do), you should throw any exposure frame with these artifacts into them.

November 18, 2019 a series of 19 Starlink satellites passed over the site of the Cerro Tololo Inter-American Observatory in Chile, more than 5 minutes and strongly affects the wide-angle DECam toolwhich displays a field containing 3 square degrees with an outstanding resolution of 0.263 seconds per pixel.

Despite the fact that this is only 0.3% of the total number of Starlink satellites that SpaceX wants to launch, the consequences are obvious: wide-field astronomy designed to search for faint objects is the main goal of observatories such as Pan-STARRS, LSST and any an observation program aimed at detecting objects potentially dangerous to the Earth will be significantly more difficult. Frame averaging is not a desirable option because it erases the ability of astronomers to study the natural variability of an object, another important scientific goal. Because Starlink satellites autonomously change their orbits and are extremely loud, ground-based observations cannot be planned to avoid them.

In addition, these satellites are not in traditional near-Earth orbits that will decay and return to Earth on a monthly, summer, or (at most) decades scale, these satellites are located at an altitude of more than 1000 km, where orbital decay will take millennia Already in September, the satellite ESA Aeolus (used to observe the Earth) had to make an emergency maneuver to avoid a collision with the SpaceX Starlink satelliteDespite the fact that SpaceX was responsible for the move.

Although SpaceX and Musk made statements claiming that:

all of these statements are not yet true as of November 20, 2019.

Previous constellations of satellites, such as the extremely successful constellation Iridium, passed through well-defined and predictable orbits, there were few (66 in total), and they flashed brightly only when their orientation reflected sunlight in a certain way. Starlink satellites, along with similar planned constellations such as Kuiper Systems and OneWeb, represent a new and unique obstacle to terrestrial astronomy.

According to Cees Bassa of the Netherlands Institute of Radio Astronomyup to 140 such satellites will be visible at any time from each observatory on Earth. However, if the companies behind these new constellations are ready to take just a few simple steps, all these obstacles can be overcome. This is what the responsible night sky manager must do, and how SpaceX can repair the damage they do to astronomy.

1.) Take the current batch of Starlink satellites from orbit and apply a moratorium on launching new ones until the corresponding modifications are made., Unlike most GPS satellites and communication satellites that we have today, the current Starlink satellites are large, reflective and are already causing some astronomers to throw out a significant part of their data. At present, at an altitude of 280 km, where they are visible to the naked eye, they can be easily and safely taken out of orbit.

But as soon as they rise to a working altitude of 550 km, they become a much more permanent problem. In addition, public awareness will decline, but they will remain visible to all binoculars and telescopes: the most important instruments of an astronomer. Every moment when these satellites are above, there is an astronomical equivalent of a heartless rolling coal in front of every scientist, researcher, and especially undergraduate and graduate students who rely on hard-to-reach times with a telescope to start their career.

2.) Either change the design or coat the satellites to significantly reduce their reflectance., Part of the problem with these new satellites is that they are large and reflective. But these problems are not needed: it is a choice. Choosing a different design in which satellites can be oriented to minimize impact on astronomy will reduce the problem. Even more cost-effective, simply coating the satellites with a very dark outer layer with low albedo can significantly reduce the astronomically polluting effects of this constellation.

As seen from current Starlink satellites, reducing albedo was not even considered part of the project. Including some steps of common sense to reduce it – and I know many astronomers who are ready to help with recommendations – the visible brightness of these satellites can be reduced by about ~ 100 times.

3.) Provide real-time path plans, forecasts, and adjustment information for each satellite to observatories around the world.One of the worst things about these satellites is that they go without predictable trajectories. If their paths were known, astronomers could plan observations that would minimize their impact on science, effectively using every moment of good observation.

It should be not only simple, but also necessary to set up a global network that tracked the predicted paths of each satellite in real time, constantly updated to take into account any maneuvers or course corrections that were adopted. By providing this information to astronomers, you can avoid contaminated areas at any time, while at the same time making quality observations on as much of the sky as possible.

4.) Provide funding to help astronomers develop hardware and software solutions to eliminate as much pollution from the satellite as possible.Even if all these steps are taken, it will still be a difficult and costly task for astronomers to take into account the pollution that remains in their data. It is unreasonable to expect Starlink or any satellite company to have any impact on astronomy, but it is extremely reasonable to require that they fund the mitigation efforts that astronomers should take.

This is how any other industry in the world literally works: if you rob some aspect of the natural environment, you must repair the damage that you have done. The astronomers I know don’t care that you have satellites there; they care that they can still do their work, despite them. It really is not much to ask.

Right now, the Outer Space Treaty prohibits only the military use of outer space; all peaceful purposes are permitted. There are no consequences for the damage done to the night sky and there are no rules for pollution or pollution. As long as you register your satellites and do not cause collisions in orbit or on Earth, there is no legal liability for what you do.

The only opportunities for the astronomical community are either to try to enact laws protecting the night sky, or to hope that the industry will self-regulate. & Nbsp; If companies such as SpaceX, Kuiper Systems, and OneWeb take the altruistic path to solving these problems in Progress in creating widespread problems, they will indeed be worthy captains of this growing industry. But it’s very scary to enter an era when the future of one of the oldest sciences of mankind depends on the ethical principles of some profitable companies. Our understanding of the Universe, from neighboring dangerous objects to distant corners of space, is no longer in the hands of astronomers.

">

In any business or industry, the dominant rule has always been that if there is no law against it, you can do it. If there are no rules protecting the resource, you can use or use it as much as you want to achieve your own goals. Until regulatory measures are put in place, offenders and innovators are free to regulate themselves, often to the extreme detriment of those who depend on these now limited resources.

In astronomy, the greatest resource of all is the dark, clear night sky: the window of humanity into the universe. Traditionally, his enemies were turbulent air, cloud cover and artificial light pollution. But more recently, a new type of pollutant has begun to pose an existential threat to astronomy itself: mega-constellations of satellites. If the Elin Musk Starlink project continues as it began, it is likely to put an end to terrestrial astronomy as we know it.

Launching satellites to provide services to those of us who live on earth is an integral part of modern life. GPS and telecommunications satellites provide our cellular signals and support our mobile Internet today. With the upcoming upgrade to 5G services, a new set of infrastructure will be required, and this necessarily means that an updated set of satellites equipped to provide this service must be launched.

One of the first companies to attempt to serve this market is SpaceX, led by Elon Musk, who plans to initially deploy 12,000 satellites in the mega-constellation known as Starlink. Ultimately, the constellation expects to cover a total of 42,000 satellites. As of November 20, 2019, only 122 of these satellites were deployed, and they have already had a detrimental effect on astronomy on a global scale.

Если мы надеемся смягчить это, либо регуляторы, либо сами руководители SpaceX должны будут потребовать изменения.

Из самых темных небес, которые вы можете найти на Земле, приблизительно 9000 звезд видны человеческим глазам: до визуальной величины +6,5, предел человеческого зрения. Все же первые 122 спутника, запущенные Starlink, не только ярче большинства этих звезд, но и быстро движутся по небу, оставляя следы, которые загрязняют данные астрономов.

Если бы эти спутники были слабыми, малочисленными или медленно движущимися, это было бы только легкой проблемой. Если вы наблюдаете только узкую область неба, вы просто отклоняете любые кадры экспозиции (или даже только пиксели от них), где оскорбительные объекты разлетаются по небу. Но с большим количеством ярких, быстро движущихся спутников, особенно если вы ищете изменения от кадра к кадру (как это делают многие текущие и будущие обсерватории), вы должны выбросить любой кадр экспозиции с этими артефактами в их.

18 ноября 2019 года серия из 19 спутников Starlink прошла над сайтом Межамериканской обсерватории Серро-Тололо в Чили, продолжительностью более 5 минут and сильно влияет на широкоугольный инструмент DECam, который отображает поле, содержащее 3 квадратных градуса с выдающимся разрешением 0,263 секунды на пиксель.

Несмотря на то, что это составляет всего 0,3% от общего числа предлагаемых спутников Starlink, которые SpaceX хочет запустить, последствия очевидны: широкополосная астрономия, предназначенная для поиска слабых объектов, – главные цели обсерваторий, таких как Pan-STARRS, LSST и любые другие. Программа наблюдений, направленная на поиск потенциально опасных для Земли объектов, будет значительно затруднена. Усреднение по кадрам не является желательным вариантом, потому что оно стирает способность астрономов изучать естественную изменчивость объекта, еще одну важную научную цель. Поскольку спутники Starlink автономно меняют свои орбиты и являются чрезвычайно громкими, наземные наблюдения нельзя планировать так, чтобы их избежать.

Кроме того, эти спутники не находятся на традиционных околоземных орбитах, которые будут распадаться и возвращаться на Землю в масштабах месяцев, лет или (самое большее) десятилетий, эти спутники находятся на высоте более 1000 км, где орбитальный распад будет занять тысячелетия Уже в сентябре спутник ESA Aeolus (используемый для наблюдения Земли) должен был совершить экстренный маневр, чтобы избежать столкновения со спутником SpaceX Starlink, несмотря на то, что SpaceX отвечал за перемещение.

Хотя SpaceX и Musk сделали заявления, утверждающие, что:

все эти утверждения еще не верны по состоянию на 20 ноября 2019 года.

Предыдущие созвездия спутников, такие как чрезвычайно успешное созвездие Иридиум, проходили по четко определенным и предсказуемым орбитам, их было немного (всего 66), и они ярко вспыхивали только тогда, когда их ориентация отражала солнечный свет определенным образом. Спутники Starlink вместе с аналогичными запланированными созвездиями, такими как Kuiper Systems и OneWeb, представляют собой новое и уникальное препятствие для наземной астрономии.

По словам Cees Bassa из Нидерландского института радиоастрономиидо 140 таких спутников будет видно в любой момент времени из каждой обсерватории на Земле. Однако, если компании, стоящие за этими новыми созвездиями, готовы предпринять всего несколько простых шагов, все эти препятствия можно преодолеть. Вот что должен сделать ответственный управляющий ночного неба, и как SpaceX может устранить ущерб, который они наносят астрономии.

1.) Снимите с орбиты текущую партию спутников Starlink и наложите мораторий на запуск новых, пока не будут произведены соответствующие модификации., В отличие от большинства спутников GPS и спутников связи, которые есть у нас сегодня, нынешние спутники Starlink являются большими, отражающими и уже заставляют некоторых астрономов выбрасывать значительную часть своих данных. В настоящее время на высоте 280 км, где они видны невооруженным глазом, их можно легко и безопасно вывести из орбиты.

Но как только они поднимаются на рабочую высоту 550 км, они становятся гораздо более постоянной проблемой. Кроме того, общественная осведомленность снизится, но они останутся видимыми для всех биноклей и телескопов: наиболее важных инструментов астронома. Каждый момент, когда эти спутники находятся наверху, есть астрономический эквивалент бессердечного угля в лице каждого ученого, исследователя, и особенно студентов и аспирантов, которые полагаются на труднодоступное время в телескопе, чтобы начать свою карьеру.

2.) Перепроектируйте или нанесите покрытие на спутники, чтобы значительно уменьшить их отражательную способность., Часть проблемы с этими новыми спутниками заключается в том, что они большие и отражающие. Но эти проблемы не нужны: это выбор. Выбор другой конструкции, в которой спутники могут быть ориентированы для минимизации воздействия на астрономию, уменьшит проблему. Еще более рентабельно, простое покрытие спутников очень темным внешним слоем с низким альбедо может значительно уменьшить астрономически загрязняющие эффекты этого созвездия.

Как видно из нынешних спутников Starlink, уменьшение альбедо даже не рассматривалось как часть проекта. Включая некоторые шаги здравого смысла, чтобы уменьшить его – и я знаю много астрономов, готовых помочь с рекомендациями – видимая яркость этих спутников может быть уменьшена примерно в ~ 100 раз.

3.) Предоставлять в реальном времени планы траекторий, прогнозы и информацию о корректировке для каждого спутника обсерваториям по всему миру., Одна из худших вещей об этих спутниках – то, что они идут без предсказуемых траекторий. Если бы их пути были известны, астрономы могли бы планировать наблюдения, которые бы сводили к минимуму их влияние на науку, эффективно используя каждый момент хорошего наблюдения.

Должно быть не только просто, но и обязательно, чтобы настроить глобальную сеть, которая отслеживала прогнозируемые пути каждого спутника в режиме реального времени, постоянно обновляясь, чтобы учесть любые маневры или корректировки курса, которые были приняты. Предоставляя эту информацию астрономам, можно в любой момент избежать загрязненных районов, в то же время проводя качественные наблюдения на как можно большей части неба.

4.) Обеспечить финансирование, чтобы помочь астрономам в разработке аппаратных и программных решений для устранения как можно большего количества загрязнения со спутника., Даже если все эти шаги будут предприняты, для астрономов все равно будет трудной и дорогостоящей задачей учитывать загрязнение, которое остается в их данных. Неразумно ожидать, что Starlink или любая спутниковая компания не окажут никакого влияния на астрономию, но крайне разумно требовать, чтобы они финансировали усилия по смягчению последствий, которые астрономы должны предпринять.

Вот как буквально работает любая другая индустрия в мире: если вы грабите какой-то аспект природной среды, вы должны возместить ущерб, который вы нанесли. Астрономов, которых я знаю, не волнует, что у вас там спутники; их волнует, что они все еще могут выполнять свою работу, несмотря на них. Это действительно не так уж много, чтобы спросить.

Прямо сейчас Договор по космосу запрещает только военное использование космоса; все мирные цели разрешены. Нет никаких последствий для ущерба, нанесенного ночному небу, и нет никаких правил о загрязнении или загрязнении. До тех пор, пока вы регистрируете свой спутник (и) и не вызываете столкновения на орбите или на Земле, не существует никакой юридической ответственности за то, что вы делаете.

Единственные варианты астрономического сообщества – либо попытаться принять законы, защищающие ночное небо, либо надеяться, что отрасль будет саморегулироваться. Если такие компании, как SpaceX, Kuiper Systems и OneWeb, пойдут по альтруистическому пути решения этих проблем до того, как вызовут массовые проблемы, они действительно будут достойными капитанами этой растущей отрасли. Но очень страшно вступать в эпоху, когда будущее одной из древнейших наук человечества зависит от этических принципов некоторых прибыльных компаний. Наше понимание Вселенной, от соседних опасных объектов до отдаленных уголков космоса, больше не находится в руках астрономов.


Source link