Satelity utrzymują zdjęcia satelitarne. Astronomowie potrzebują naprawy – Ars Technica

W polu widzenia Kosmicznego Teleskopu Hubble’a roje satelitów pozostawiają coś, co wygląda jak zadrapania na zdjęciach kosmicznych i utrudniają pracę naukowcom. gwar roje tych satelitówktóre odbijają światło słoneczne i naśladują ciała astronomiczne, stopniowo zagrażają Transformacja nocnego nieba I wpływa na to, jak działa astronomia.

David Stark, astronom z Space Telescope Science Institute w Baltimore, powiedział w zeszłym tygodniu w Space Telescope Science Institute w Baltimore Amerykańskie Towarzystwo Astronomiczne Konferencja w Albuquerque w Nowym Meksyku. W rzeczywistości, powiedział, jego zespół wykorzystał nową metodę wykrywania do pomiaru szybkości ścieżek satelitarnych podwójnie. Ale Stark przedstawiał pomysł swojego zespołu, aby naprawić Band-Aid: nowy program opisany w pliku Nowoczesny raport Jest to 5 do 10 razy bardziej czułe na znajdowanie śladów niż poprzednie programy, a następnie ich ukrywanie. „Szczególnie dobrze sprawdza się w wyszukiwaniu śladów satelitów, które w przeciwnym razie mogłyby zostać pominięte” – powiedział.

Standardową procedurą dla astronomów jest próba oczyszczenia obrazów z „artefaktów”, takich jak efekty promieni kosmicznych uderzających w detektory kamery Hubble’a lub kolce dyfrakcyjne, które sprawiają, że jasne gwiazdy wyglądają jak celownik. Od czasu do czasu nieznośna gwiazda Drogi Mlecznej może przeszkadzać w obserwacji odległego obiektu. Nowa technologia, zwana Median Radon Transform, skanuje każdą liniową ścieżkę w obrazie pod każdym możliwym kątem. Gdy dana ścieżka jest wyrównana z trasą satelity, system zauważa odchylenie od średniego strumienia — lub jasności przy danej długości fali w pikselach — mierzonej w obszarach pozornie pustego nieba. Może również wykrywać krótkie linie, ale muszą one być nieco jaśniejsze, aby można je było wybrać, ponieważ pokrywają mniej pikseli.

To oprogramowanie pozwala następnie astronomom zamaskować ślady satelitów, tak aby piksele, których to dotyczy, były ignorowane podczas analizy danych. To tak, jakby przewrócić kilka błędnie wydrukowanych stron w książce, abyś mógł je pominąć podczas studiowania reszty tomu.

Ale lepiej nie stracić tych stron. Gdy istnieje wiele ekspozycji tego samego pola, astronom może użyć dodatkowych narzędzi programowych, aby całkowicie usunąć linię z ostatecznego połączonego obrazu. Ta część nieba będzie wtedy wyglądać tak, jak powinna, chociaż stosunek sygnału do szumu pikseli w tej linii będzie niższy, niż gdyby satelita nie przeleciał tego dnia przed teleskopem. Stark i jego zespół dołączają swój kod do standardowego pakietu oprogramowania o nazwie „Extools”, który uruchamiają.

Jednak ta poprawka ma poważne ograniczenie: jest przeznaczona dla teleskopu Hubble’a, który krąży 332 mil nad Ziemią i jest mniej narażony na smugi satelitarne niż obserwatoria na Ziemi. Naziemne teleskopy optyczne z obrazowaniem szerokokątnym — które często nie wymagają wielokrotnych ekspozycji — prawdopodobnie będą bardziej dotknięte. Było już kilka przypadków wykonywania optycznych zdjęć satelitarnych przez teleskopy Obserwatorium Panamerykańskie Cerro Tololo w Chile i Obserwatorium Lowella Na przykład w Arizonie.

Problem będzie znacznie gorszy w przypadku długo opóźnianego projektu finansowanego przez National Science Foundation Obserwatorium Very Rubin, który jest montowany w chilijskich Andach i zacznie robić zdjęcia w przyszłym roku. Jego niezwykle czuła kamera wykryje słabe, zmieniające się obiekty, takie jak gwiazda przechodząca w supernową lub asteroidę bliską Ziemi, a teleskop automatycznie wyśle ​​ostrzeżenia do astronomów, gdy wykryje takie obiekty. Ale Robin współpracował Wyraził zaniepokojenie Jeśli chodzi o możliwość fałszywych alarmów spowodowanych odbiciem światła od satelitów lub niechcianej przestrzeni na orbicie, ostrzegł, że nawet 30 procent jego zdjęć może zostać uszkodzonych przez smugi satelitarne. Na przykład blask światła słonecznego z małego kawałka izolacji z satelity widziany przez teleskop może wyglądać jak świecąca gwiazda. Jeśli astronom nie potrafi również zmierzyć widma światła, może dać się zwieść, mówi John Barentine, astronom z Tucson w Arizonie, który niedawno Był autorem monografii O zanieczyszczeniu światłem przez obiekty znajdujące się na niskiej orbicie okołoziemskiej.

Drugim problemem jest rosnąca liczba łączy satelitarnych. Stark przetestował program na danych z 20 lat z Advanced Camera for Surveys na Hubble’u. Podczas gdy ścieżki satelitarne nie zmieniły jasności, prawie podwoiły się. Zespół znalazł ślady w danych z Hubble’a zebranych w 2002 roku co trzy do czterech godzin. Ale w 2022 roku satelity Hubble’a bombardowały światłem co jedną do dwóch godzin. Oznacza to, że dotyczy to 5 procent zdjęć zrobionych 20 lat temu, teraz jest to około 10 procent.

Tempo z pewnością będzie nadal rosło, mówi Sandor Crook, astronom z Instytutu Fizyki Pozaziemskiej im. Maxa Plancka w Monachium w Niemczech. „Można by się spodziewać, że z czasem na zdjęciach pojawi się więcej smug. Jest to proporcjonalne do liczby satelitów nad obserwatorium” – mówi Kroc, główny autor Ostatnie badania który wykorzystał etykiety crowdsourcingowe i uczenie maszynowe do śledzenia ścieżek satelitarnych na obrazach.

Kroc i jego współpracownicy odnotowują niższy wskaźnik, który w ciągu ostatnich dwóch dekad wzrósł z około 2,5 do 5 procent. Odkryli, że trend ten gwałtownie się nasilił, począwszy od około 2018 r., mniej więcej w tym samym czasie, gdy firmy zaczęły krążyć Kosmiczne mega konstelacje, łącząc setki lub tysiące z nich w sieci. (Stark i Crook przypisują różne wartości procentowe w swoich badaniach zastosowaniu różnych technik pomiarowych).

Te megawieże mają wyraźne korzyści dla swoich operatorów. Satelity są mniejsze, a zatem tańsze w produkcji i uruchamianiu, a usługi sieciowe są mniej podatne na zakłócenia, takie jak łącza klimat kosmiczny Lub Broń antysatelitarna. Starlink firmy SpaceX tworzy jak dotąd największą sieć satelitów, z około 4000 na orbicie i planuje zwiększyć tę liczbę do 42 000. Konstelacja OneWeb zawiera ponad 600 satelitów, ale znajdują się one na wyższej orbicie, co zmniejsza wpływ na obserwacje astronomiczne. A Amazon przygotowuje się do uruchomienia projektu Kuiper tego lata, latając swoimi pierwszymi satelitami w celu świadczenia usług szerokopasmowych podczas inauguracyjnego lotu rakiety Vulcan Centaur należącej do United Launch Alliance. Firma planuje zapełnić tę konstelację ponad 3000 satelitami.

SpaceX i kilka innych firm przetestowało możliwe rozwiązania, takie jak pokrycie satelity cienką warstwą w celu przyciemnienia go, aby odbijał mniej światła, lub dodanie wizjera odbijającego światło od Ziemi. Te ograniczone wysiłki były znacznie mniejsze niż Cele jasności Międzynarodowej Unii AstronomicznejNiektóre z tych projektów powodowały problemy dla samych satelitów, nagrzewając je zbyt mocno lub zakłócając komunikację między satelitami.

Koncepcja współpracy NASA z partnerami komercyjnymi Wzmocnienie Hubble’a Wyższa orbita może nieumyślnie złagodzić problem fotodetonacji. Opór atmosferyczny stopniowo przyciągał statek kosmiczny bliżej Ziemi. Odepchnięcie go ma na celu wydłużenie jego życia — ale jednocześnie utrzyma go z dala od niewielkiego ułamka przelatujących satelitów.

Nic z tego nie rozwiąże problemów naziemnych obserwatoriów, które muszą patrzeć przez całą atmosferę, w tym na wszystkie orbity satelitów. A Barentine obawia się, że chociaż firmy nie znalazły jeszcze żadnych poprawek technicznych, nie spowolniły tempa wystrzeliwania satelitów. „Ludzie w branży mają tak silną wiarę w innowacje”, mówi, „a moja odpowiedź na to brzmiała: Historia nauki, technologii i środowiska jest po prostu pełna przypadków impulsywnych premier technologii, których nie zauważyliśmy. zrozumieć, stworzyło wiele negatywnych skutków ubocznych”.

Ta historia pojawiła się pierwotnie wired.com.