2015, Elon Musk meddelade att hans företag, SpaceX, skulle distribuera satelliter i omloppsbana som skulle ge höghastighetsanslutning till bredbandsinternet till hela världen. Känd som Starlink, SpaceX började distribuera denna konstellation i maj 2019 med lanseringen av de första 60 satelliterna. Från och med den 22 april, totalt 422 satelliter har lagts till Starlink-konstellationen, och responsen har inte varit helt positiv.

Förutom farhågor som vi lägger till problemet med "rymdskräp, "Det finns också de som har uttryckt oro över att Starlink och andra konstellationer kan ha en negativ inverkan på astronomi. Som svar, SpaceX meddelade nyligen att de kommer att införa förändringar i hur satelliterna skjuts upp, hur de kretsar runt jorden, och till och med hur reflekterande de är för att minimera inverkan de har på astronomi.

Dessa förändringar var föremål för en presentation som gjordes under Decadal Survey on Astronomy and Astrophysics 2020 (Astro2020) som anordnades av National Academy of Sciences, Teknik, och medicin. Som en del av mötet för optiska störningar från satellitkonstellationer som hölls på måndagen, 27 april, Starlink Panel (som inkluderade Musk) presenterade hur företaget hoppas kunna minimera ljusföroreningar orsakade av deras konstellation.

Utseendet av dessa nya satelliter på himlen har lett till sin beskärda del av kontroverser bland amatörastronomer och det astronomiska samfundet. Faktiskt, Royal Astronomical Society (RAS), American Astronomical Society (AAS), Internationella astronomiska unionen (IAU), och National Radio Astronomy Observatory (NRAO) har alla släppt officiella uttalanden om Starlink och andra föreslagna konstellationer.

Särskilt, de har uttryckt oro över hur dessa satelliter skulle kunna störa optiska undersökningar och radioundersökningar som de från Vera C. Rubin Observatory (tidigare Large Synoptic Survey Telescope, eller LSST), Square Kilometer Array (SKA), och Event Horizon Telescope (EHT), som nyligen fick den första bilden någonsin av ett svart hål. Som IAU sa:

"Även om de flesta av dessa reflektioner kan vara så svaga att de är svåra att plocka ut med blotta ögat, de kan vara skadliga för den känsliga förmågan hos stora markbaserade astronomiska teleskop, inklusive de extrema vidvinkelundersökningsteleskop som för närvarande är under uppbyggnad. För det andra, trots anmärkningsvärda ansträngningar för att undvika att störa radioastronomifrekvenser, aggregerade radiosignaler som sänds ut från satellitkonstellationerna kan fortfarande hota astronomiska observationer vid radiovåglängder."

Den grundläggande frågan är att när satelliter kretsar runt jorden, de fångar och reflekterar med jämna mellanrum ljus från solen, speciellt när de lämnar jordens skugga och kommer in i direkt solljus (vilket sker under deras "omloppshöjningsfas"). Det är vid denna tidpunkt som satelliter kommer att koppla in sina thrusters för att höja sin höjd under loppet av några veckor för att säkerställa att de inte upplever orbital förfall.

Drag är ett större problem för Starlink eftersom de är utplacerade på lägre höjder av 550 kilometer (340 mi) för att minska risken för rymdskräp, snarare än 1100 till 1300 km (680 och 800 mi) som ursprungligen planerat. Som SpaceX indikerar i en pressartikel som sammanfattade presentationens nyckelpunkter:

"Starlink-satellitens design drevs av det faktum att de flyger på mycket låg höjd jämfört med andra kommunikationssatelliter. Vi gör detta för att prioritera rymdtrafiksäkerhet och för att minimera latensen för signalen mellan satelliten och de användare som skaffar internet. service från den. På grund av den låga höjden, drag är en viktig faktor i designen."

Vid denna tidpunkt, Starlink-satelliter antar sin "öppna bok"-flygkonfiguration när de går in i "omloppshöjningsfasen" i sin omloppsbana, där deras paneler är utplacerade platt ut och framför fordonet för att minska luftmotståndet. På grund av detta, solljus kan reflekteras från både solpanelen och satellitkroppen vid denna tidpunkt.

När satelliterna når sin operativa omloppsbana på 550 km (340 mi), känd som "på-stationen"-fasen, endast vissa delar av chassit kan reflektera ljus. Detta beror på att satellitens attitydkontrollsystem övervinner drag genom att få satelliten att anta sin "hajfena"-orientering, där dess solpanel är upphöjd till en vertikal orientering.

För att ta itu med dessa problem, SpaceX har indikerat att företaget arbetar i partnerskap med olika organisationer för att genomföra ett antal förändringar. Till att börja, de testar för närvarande en experimentsatellit som är mindre reflekterande än tidigare modeller, som lämpligen heter "DarkSat." Denna klass av satelliter drar fördel av en mörkare fasad array och parabolantenner för att minska ljusstyrkan med uppskattningsvis 55 %.

Dock, de funderar också på att implementera en "solskyddslösning" för att lösa problemet med värme eftersom mörka satelliter kan lysa starkt i infrarött eftersom svart färg absorberar strålning. De paraboliska antennerna (som är vita och diffusa) kommer också att ha visirliknande skydd för att minska mängden ljus de reflekterar. Den första VisorSat-prototypen kommer att distribueras denna månad och i juni, alla framtida satelliter kommer att ha ett visir.

Andra, SpaceX har för avsikt att implementera förändringar i hur deras satelliter rör sig från insättning till parkering och sedan omloppsbana på stationen. För närvarande, företaget testar en manöver där satelliten rullas så att den är på samma plan som solens vektor är (känd som att sätta satelliterna "knivsegg" mot solen). Detta kommer att ha effekten att minska ytan som tar emot ljus, vilket minskar mängden ljus som reflekteras.

Förr, Musk har varit något flippig (och visserligen okunnig) i sitt svar på dessa farhågor. När den första satsen Starlink-satelliter lanserades i maj 2019, han tog till Twitter för att säga följande:

Det finns redan 4900 satelliter i omloppsbana, vilket folk märker ~0% av gångerna. Starlink kommer inte att ses av någon om man inte tittar mycket noggrant och kommer att ha ~0% inverkan på framsteg inom astronomi. Vi måste flytta teleskop till omloppsbana ändå. Atmosfärisk dämpning är fruktansvärd. pic.twitter.com/OuWYfNmw0D

— Elon Musk (@elonmusk) 27 maj, 2019

Sen den tiden, det är tydligt att Musk och företaget han grundade har kommit att ta dessa problem på större allvar och har utvecklat en omfattande plan för att ta itu med dem. Åtgärderna de föreslog utarbetades delvis tack vare samarbetet mellan företaget och AAS, NRAO, och Vera C. Rubin-observatoriet. Som de indikerar:

"Med AAS, vi har ökat vår förståelse för samhället som helhet genom regelbundna samtal med en arbetsgrupp av astronomer där vi diskuterar tekniska detaljer, tillhandahålla uppdateringar, och arbeta med hur vi kan skydda astronomiska observationer framåt...

Även om samhällsförståelse är avgörande för detta problem, tekniska problem är svåra att lösa utan detaljer. Vera C. Rubin-observatoriet flaggades upprepade gånger som det svåraste fallet att lösa, så vi har tillbringat de senaste månaderna i ett mycket nära samarbete med ett tekniskt team där för att göra just det. Bland andra användbara tankar och diskussioner, Vera Rubin-teamet har tillhandahållit ett mål för minskning av ljusstyrkan som vi använder för att vägleda våra tekniska ansträngningar när vi itererar på ljusstyrkalösningar.

SpaceX har också indikerat att information om deras satelliters banor och banor finns på space-track.org och celestrak.com så att astronomer kan tajma sina observationer för att undvika satellitränder. På begäran av astronomer, företaget har också börjat publicera prediktiva data före uppskjutningar för att tillåta observatorier att schemalägga undersökningar under de första timmarna av utplaceringen när satelliterna kommer att vara som mest synliga.

För att läsa SpaceX:s fullständiga uttalande om hur de minskar ljusföroreningar med sin konstellation, Klicka här. Mötet genomfördes och spelades in via Zoom, eftersom evenemanget var en virtuell diskussion (på grund av Coronavirus-pandemin). Material som hör till SpaceXs presentation vid mötet kan nås via National Academies webbplats här.