Жизнь без звёзд?
Притягательность ночного неба с россыпями звёзд настолько велика, что желание узнать больше о внеземном мире побудило человека создать телескопы. А затем — и космические аппараты, способные выйти на орбиту нашей планеты и за её пределы. И вот теперь развитие технологий привело к парадоксальному эффекту: космические спутники мешают изучать звёзды! Для астрономических наблюдений необходимо тёмное и спокойное небо, но что делать, если его нет?
Рассказывает член-корреспондент РАН Борис Михайлович ШУСТОВ, научный руководитель Института астрономии РАН.
Беседу ведёт Наталия Лескова.
— Борис Михайлович, что это за проблема — тёмного и спокойного неба?
— Проблема тёмного и спокойного неба (Dark and Quiet Sky), как она сейчас трактуется, — это новая тема, совсем недавно вышедшая на самый высокий уровень обсуждения и успевшая стать пунктом повестки на заседаниях научно-технического подкомитета ООН. Тема вынесена на такой высокий международный уровень по инициативе Международного астрономического союза, а поскольку последние шесть лет я был вице-президентом этой организации, то оказался задействованным довольно глубоко.
Проблема эта связана с тем, что космическая активность человечества развивается чрезвычайно бурно, за последние годы ситуация в космосе изменилась, а в предстоящие годы — изменится резко. Если десять лет назад в космосе находилось около двух тысяч действующих аппаратов, то сейчас их уже пять тысяч, а ещё нужно добавить три тысячи искусственных спутников, которые не действуют, и гигантское количество космического мусора. И в ближайшей перспективе ожидается запуск многих десятков тысяч космических аппаратов, в частности, аппаратов компании Samsung, Starlink и OneWeb.
Эти гигантские созвездия спутников предназначены для полётов на низких орбитах, то есть на высотах от 350 до 1200 км, для обеспечения глобальной связи — телекоммуникаций и, прежде всего, Интернета. Спутники Starlink, производимые компанией, принадлежащей Илону Маску, несут вроде бы высокую миссию — любой человек должен иметь быстрый и надёжный доступ к Интернету в любом месте земного шара. А технически это приведёт к тысячам аппаратов на низких орбитах. Низкая орбита означает, что в поле зрения почти любого астрономического прибора появится много ярких движущихся источников, оставляющих заметные следы. Если телескоп широкоугольный, то вы за несколько минут получите несколько следов на снимке. Когда таких движущихся аппаратов десятки тысяч, то и следов будет очень много, и те пиксели, которые будут ими задеты, станут нерабочими, то есть информация будет потеряна. По оценкам экспертов Европейской Южной обсерватории, на широкоугольных инструментах типа LSST — это гигантская камера на 8,4-метровом широкоугольном телескопе Симони (США), который скоро начнёт работу, — потери информации будут составлять до 40 процентов.
— Но это огромный объём!
— Да, и это вызывает большую озабоченность астрономического сообщества. Вторая часть проблемы — все эти аппараты излучают в радиодиапазоне, и когда будут летать сто или даже пятьдесят тысяч аппаратов, в любом месте земного шара радиолуч от спутника будет входить в Землю буквально не более чем в одном градусе от направления на радиотелескоп. Это означает, что радиолучи будут постоянно засвечивать радиотелескопы, вызывая помехи. Создаётся радионеспокойная обстановка. И если первая часть проблемы — тёмное небо — относится к оптическому излучению, то вторая часть — спокойное небо — к радио.
— Это относится только к наземным телескопам? Будут ли страдать те, что находятся на орбите?
— Это относится и к наземным телескопам, и к тем, которые находятся на низких орбитах. Например, для Hubble Space Telescope все аппараты, летающие выше, будут видны так же, как с Земли, даже ещё ярче. Кроме того, могут пострадать системы и наземного, и космического базирования для обнаружения астероидов. Из-за испорченных кадров мы можем просто не увидеть опасные объекты, а это совсем не шутки. Пока что ситуация не критичная, но понятно, что она будет неизбежно ухудшаться, и готовиться к этому необходимо уже сегодня.
— Сакраментальный вопрос — что делать?
— Проведено уже несколько крупных международных конференций. Первая — подготовительная — состоялась в 2020 году, в 2021-м была организована полномасштабная научная конференция и в феврале 2022 года на площадках ООН в Вене прошла техническая конференция по тёмному спокойному небу. Кроме того, состоялись два совещания с промышленностью, с тем же Amazon, Space X и другими компаниями, чтобы обсудить, что тут можно сделать. Мы, астрономы, понимаем, что бессильны против прогресса и огромных денег, но свои опасения и рекомендации мы высказать должны. Одна из таких рекомендаций — сделать спутник менее ярким, покрасив его в тёмный цвет. И это уже испробовано в опытных образцах компанией того же Илона Маска.
— Они просто покрасили спутники в чёрный цвет?
— Не совсем так. Сначала покрасили некоторые спутники Starlink (их светлые антенны), уменьшив блеск аппарата примерно на одну-полторы звёздные величины, то есть в три раза. Если обычный спутник отражает примерно 25 процентов падающего на него солнечного света, то тёмный спутник (этот вариант назвали Darksat) отражает уже только восемь процентов. Но, как оказалось, красить антенны не годится, поскольку страдает радиопропускная способность. Тогда стали делать специальные светоблокирующие козырьки (такие спутники называют Vizorsat).
Ещё одна особенность низких спутников — их изображения находятся не в фокусе. Все существующие оптические телескопы рассчитаны на наблюдение объектов, находящихся очень далеко, практически на бесконечности. От далёких объектов идёт параллельный пучок света, и изображение точечного объекта можно свести в точку. А если такой объект находится ближе, то его изображение сильно размывается и соответствующий след на кадре расширяется. Площадь, поражённая паразитной засветкой, возрастает в разы.