Informe ofrece recomendaciones para mitigar los efectos de las constelaciones de satélites en la astronomía

Ilustración artística de satélites en órbita terrestre baja. Crédito: NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld.

Un informe por parte de expertos que representan a la comunidad astronómica mundial, concluye que las grandes constelaciones de satélites en órbitas bajas cambiarán radicalmente la astronomía infrarroja y óptica realizada desde tierra y podrían afectar la apariencia del cielo nocturno para los observadores de estrellas de todo el mundo. El informe es el resultado del reciente taller virtual sobre Constelaciones de Satélites 1 (SATCON1), que reunió a más de 250 científicos, ingenieros, operadores de satélites y otros actores.

El reporte del seminario SATCON1, organizado en conjunto por NOIRLab y la Sociedad Americana de Astronomía (AAS), fue entregado a La Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos (NSF). La conferencia fue realizada en forma virtual entre el 29 de junio y 2 de julio de este año y se enfocó en los aspectos técnicos del impacto de las grandes constelaciones de satélites actuales y futuras en la astronomía óptica e infrarroja. La NSF, que financió el seminario, también financia la mayor parte de los grandes telescopios basados en tierra disponibles para los investigadores de los Estados Unidos. Más de 250 astrónomos, ingenieros, operadores de satélites comerciales y otros grupos de interés participaron en SATCON1. Sus objetivos eran cuantificar de mejor manera los impactos científicos de grandes conjuntos de satélites en órbita terrestre baja (LEOsats) que contaminan las observaciones astronómicas, así como explorar posibles formas de minimizar esos impactos.

La copresidenta de SATCON1, Connie Walker de NOIRLab, explicó que “los desarrollos tecnológicos recientes para la investigación astronómica, especialmente las cámaras con amplios campos de visión en grandes telescopios ópticos-infrarrojos, están ocurriendo al mismo tiempo que el rápido despliegue de muchos miles de LEOsats por parte de empresas que están implementando nuevas tecnologías de comunicación basadas en el espacio”.

El reporte concluye que los efectos de las grandes constelaciones de satélites en la investigación astronómica y en la experiencia humana del cielo nocturno van de “insignificantes” a “extremos”. Esta nueva amenaza no estaba en el radar de los astrónomos en 2010 cuando se publicó el reporte “New Worlds, New Horizons”, el estudio decadal Astro2010 de las academias nacionales de astronomía y astrofísica de Estados Unidos.

La principal recomendación de Astro2010 para la astronomía óptica terrestre fue el Observatorio Vera C. Rubin que pronto comenzará a realizar exactamente el tipo de observaciones a las que se refiere Walker en cerro Pachón, Chile. Cuando SpaceX lanzó en mayo de 2019 su primer grupo de 60 satélites de comunicación Starlink, y personas de todo el mundo los vieron en el cielo, los astrónomos reaccionaron con alarma. Los satélites Starlink no sólo eran más brillantes de lo esperado, sino que podría haber decenas de miles más como ellos. A medida que atraviesan el campo de visión de Rubin, afectarán la vista del telescopio de 8,4 metros de los tenues cuerpos celestes que los astrónomos esperan estudiar con él.

Trazas de Starlink sobre el Cañón Bryce en una imagen formada por fotografías tomadas en un periodo de 30 minutos. Crédito: Spencer Camera and Photo.

“El Observatorio Rubin y los telescopios gigantes de 30 metros que estarán en línea en la próxima década mejorarán sustancialmente la comprensión del cosmos por parte de la humanidad”, precisó el co-presidente de SATCON1, Jeff Hall, del Observatorio Lowell y presidente del Comité de AAS sobre contaminación lumínica, interferencias de radio y basura espacial. “Por razones de inversión, mantenimiento e instrumentación, estas instalaciones no pueden operarse desde el espacio, por lo tanto la astronomía terrestre es, y seguirá siendo, vital y relevante”.

Las constelaciones de LEOsats están diseñadas en parte para proveer servicios de comunicaciones en áreas remotas y aisladas, un objetivo que todos pueden apoyar. Considerando esto, los astrónomos han involucrado a los operadores de satélites en discusiones amigables para descubrir cómo lograr ese objetivo sin dañar las observaciones astronómicas desde tierra. El seminario de SATCON1 es sólo el más reciente y significativo paso en este diálogo continuo.

El informe ofrece dos hallazgos principales. El primero hace referencia a que los LEOsats afectan desproporcionadamente los programas científicos que requieren observaciones durante el crepúsculo, como la búsqueda de asteroides y cometas que podrían amenazar a la Tierra, objetos del Sistema Solar exterior, y contrapartes de luz visible de fuentes fugaces de ondas gravitacionales.

Durante el crepúsculo, el Sol está abajo en el horizonte para los observadores en tierra, pero no para los satélites a cientos de kilómetros de altura, que aún a esa hora reflejan la luz solar. Cuando los satélites permanecen por debajo de los 600 kilómetros, su interferencia con las observaciones astronómicas es limitada durante las horas más oscuras de la noche, pero los satélites en altitudes mayores, como la constelación planificada por OneWeb que orbitará la Tierra a 1.200 kilómetros de altura, pueden ser visible toda la noche durante el verano y gran parte de la noche durante otras estaciones. Estas constelaciones podrían tener consecuencias severamente negativas para muchos programas de investigación en los principales observatorios ópticos del mundo. Dependiendo de su altura y brillo, las constelaciones de satélites también podrían arruinar las noches estrelladas para los astrónomos amateur, astrofotógrafos y otros amantes de la naturaleza.

El segundo hallazgo del reporte es que hay al menos 6 formas de mitigar el daño a la astronomía por parte de las grandes constelaciones de satélites:

• Lanzar menos o ningún LEOsat. Por poco práctico o improbable que sea, esta es la única opción identificada que puede conseguir ningún impacto negativo para la astronomía.
• Desplegar satélites en altitudes orbitales que no superen los 600 kilómetros.
• Oscurecer los satélites o utilizar parasoles para oscurecer sus superficies reflectivas.
• Controlar la orientación de cada satélite en el espacio para reflejar menor luz solar hacia la Tierra.
• Minimizar o eventualmente ser capaz de eliminar el efecto de las estelas de los satélites durante el procesamiento de imágenes astronómicas.
• Poner a disposición de los satélites información más precisa para que los observadores eviten apuntar los telescopios hacia ellos.

Una imagen de campo amplio de la Cámara de Energía Oscura (DECam) del telescopio de 4 metros Víctor M. Blanco en el Observatorio Interamericano de Cerro Tololo obtenida el 18 de noviembre de 2019. Crédito: CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/DECam DELVE Survey.

Sólo ahora, a más de un año después del primer lanzamiento de Starlink de SpaceX, los astrónomos han acumulado suficientes observaciones de satélites de constelaciones y han ejecutado simulaciones por computadora de su impacto probable cuando estén completamente desplegadas para comprender a fondo la magnitud y complejidad del problema. Esta investigación guió la discusión en SATCON1 y condujo a unas 10 recomendaciones para los observatorios, los operadores de las constelaciones y para aquellos grupos en colaboración. Algunas implican acciones que pueden tomarse de inmediato, mientras que otras recomiendan que se realicen más estudios para desarrollar estrategias efectivas para abordar los problemas que se anticipan a medida que los grandes nuevos telescopios se ponen en línea y proliferan las constelaciones de satélites al mismo tiempo.

El seminario de SATCON1 fue un paso importante hacia la gestión de un futuro desafiante. El director de NOIRLab Patrick McCarthy dijo: “Espero que el compañerismo y el espíritu de asociación entre los astrónomos y los operadores de satélites comerciales se amplíen para incluir a otros miembros de ambas comunidades y que continúe demostrando ser útil y productivo. También espero que los hallazgos y las recomendaciones del informe SATCON1 sirvan como pautas para los observatorios y los operadores de satélites mientras trabajamos hacia una comprensión más detallada de los impactos y mitigaciones, y además aprendemos a compartir el cielo, uno de los tesoros invaluables de la naturaleza”.

La presidenta de AAS, Paula Szkody, de la Universidad de Washington, participó en el seminario y señaló que “nuestro equipo en la AAS estaba muy entusiasmado en asociarse con NOIRLab y reunir a representantes de las comunidades astronómicas y satelital para un intercambio fructífero de ideas. Aún cuando estamos todavía en etapas tempranas de entendimiento y consideración de las amenazas que representan las grandes constelaciones de satélites para la astronomía, hemos logrado un buen progreso y tenemos muchas razones para esperar resultados positivos”.

El informe “Impact of Satellite Constellations on Optical Astronomy and Recommendations Toward Mitigations” de SATCON1 está disponible en los sitios web de NOIRLab y la American Astronomical Society.

Fuente: NOIRLab