آلودگی نوری فراتر از زمین؛ تلسکوپ‌های فضایی نیز قربانی منظومه‌های ماهواره‌ای هستند

از زمان پرتاب نخستین گروه از ماهواره‌های اینترنتی استارلینک در سال ۲۰۱۹، اخترشناسان بارها درباره‌ی تاثیرات آن‌ها بر نجوم هشدار داده‌اند. بازتاب نور خورشید از این ماهواره‌ها، رگه‌های روشن و بلندی روی تصاویر تلسکوپ‌های زمینی به‌وجود می‌آورد و امواج رادیویی منتشرشده یا نشت‌کرده از آن‌ها نیز رصدخانه‌های رادیویی را دچار اختلال می‌کند. اکنون به نظر می‌رسد که حتی تلسکوپ‌های قرارگرفته در ارتفاعات چند صد کیلومتری از سطح زمین نیز از مزاحمت ماهواره‌ها درامان نیستند.

پژوهشگران ناسا در مطالعه‌ای تازه بررسی کرده‌اند که چهار تلسکوپ فضایی فعال و آینده با وجود حدود ۵۰۰هزار ماهواره که انتظار می‌رود تا سال ۲۰۴۰ به فضا پرتاب شوند، تا چه حد تحت تأثیر قرار خواهند گرفت. نتیجه اصلا مطلوب نیست: یک‌سوم تصاویر تلسکوپ فضایی هابل دارای رد ماهواره‌ها خواهند بود و در بیش از ۹۶ درصد تصاویر سایر تلسکوپ‌ها نیز دست‌کم یک رد به چشم خواهد آمد. در تصاویر تلسکوپ فضایی «شون‌تیان» چین که قرار است سال ۲۰۲۶ پرتاب شود، به‌طور میانگین ۹۲ رد ماهواره در هر عکس دیده خواهد شد.

مایک پیل، اخترشناس کالج سلطنتی لندن و عضو مرکز حفاظت از آسمان تاریک و آرام (CPS) زیرمجموعه اتحادیه بین‌المللی نجوم، به مجله ساینس می‌گوید وقتی ابرمنظومه‌های ماهواره‌ای برای فراهم‌کردن اینترنت جهانی معرفی شدند، «آنچه موجب شگفتی شد، فقط میزان روشنایی این ماهواره‌ها بود». اکنون با وجود بیش از ۹هزار ماهواره‌ی فعال استارلینک (یعنی دو سوم کل ماهواره‌های فعال دنیا) و حضور شرکت‌های دیگر مثل وان‌وب، آمازون و کسب‌وکارهای چینی، جامعه نجوم به‌نوعی دربرابر این وضعیت تسلیم شده است.

مطالعات قبلی بیشتر روی تهدید ماهواره‌ها برای رصدخانه‌های زمینی تمرکز داشتند. تلسکوپ‌هایی با میدان دید محدود می‌توانند جایی را هدف بگیرند که ماهواره‌ای در آن نیست و تصاویر خراب را می‌توان دور انداخت یا با نرم‌افزار اصلاح کرد. اما این کار برای تلسکوپ‌های نقشه‌برداری با میدان دید وسیع مثل رصدخانه‌ی بسیار بزرگ ورا روبین در شیلی امکان‌پذیر نیست. پیش‌بینی می‌شود بسیاری از تصاویر این رصدخانه که هر کدام مساحتی برابر با ۴۵ ماه کامل را می‌پوشانند، دارای چندین رد ماهواره باشند.

در مقابل اعتراض‌ها، برخی از طرفداران ماهواره‌ها، از جمله ایلان ماسک گفته‌اند که اخترشناسان «باید تلسکوپ‌هایشان را به فضا ببرند». اما مقاله‌ی تازه‌ی نیچر نشان می‌دهد که حتی اگر از هزینه‌های هنگفت ساخت و پرتاب تلسکوپ فضایی بگذریم، این روش هم مشکل را حل نمی‌کند.

در مطالعه، پژوهشگران مرکز ایمز ناسا داده‌های ثبت‌شده از اپراتورهای ماهواره‌ای در اتحادیه‌ی بین‌المللی مخابرات را جمع‌آوری و مدار پیشنهادی نیم‌میلیون ماهواره را ترسیم کردند. سپس شبیه‌سازی کردند که آسمان از دید چهار تلسکوپ چگونه به‌نظر خواهد رسید: هابل، شون‌تیان، تلسکوپ فروسرخ اسفرکس ناسا که امسال پرتاب شد و فضاپیمای آراکیس اروپا که اوایل دهه‌ی ۲۰۳۰ پرتاب می‌شود.

بیشتر ماهواره‌های اینترنتی در ارتفاع ۵۰۰ تا ۷۰۰ کیلومتر قرار خواهند گرفت؛ اما برخی از آن‌ها بالاتر (حداکثر ۸هزار کیلومتر) خواهند رفت. درنتیجه، به گفته‌ی پژوهشگران، تمام تلسکوپ‌های مدار نزدیک زمین و حتی تلسکوپ‌های نصب‌شده روی بالن‌های استراتوسفری تحت‌تأثیر قرار خواهند گرفت. میزان تأثیر به ارتفاع تلسکوپ و اینکه چه تعداد ماهواره برفراز آن قرار دارند و میدان دید آن بستگی دارد.

از میان چهار تلسکوپ بررسی‌شده، هابل کمترین آسیب را می‌بیند؛ زیرا با وجود قرارداشتن در ارتفاع ۵۴۰ کیلومتری، میدان دید بسیار باریکی دارد. شون‌تیان اما با وضعیتی بسیار بدتر مواجه است: ارتفاع ۴۵۰ کیلومتر و میدان دید بیش از ۳۰۰ برابر هابل. اسفرکس که یک تلسکوپ نقشه‌بردار میدان وسیع در ارتفاع ۶۵۰ کیلومتری است، بدترین شرایط را دارد: هر تصویر آن تقریباً ۲۰۰ برابر ماه کامل است؛ درنتیجه عملاً تقریباً کل تصاویر آن دست‌کم یک رد روشن خواهند داشت.

«رافائل گوسمان»، مسئول پروژه آراکیس، با ‌تجزیه‌وتحلیل مقاله مخالف است. او می‌گوید نویسندگان به اشتباه فرض کرده‌اند که آراکیس به سرتاسر آسمان نگاه می‌کند؛ در حالی‌که عمدتاً نمای «رو به بالا و دور از زمین» را رصد خواهد کرد؛ جایی که ماهواره‌ها کمتر دیده می‌شوند. تیم او محاسبه کرده که در سناریوی آینده، همچنان ۹۶ درصد تصاویر آلوده می‌شوند، اما بخش کوچک‌تری از هر تصویر آسیب می‌بیند.

ناسا نیز در بیانیه‌ای برای مجله ساینس گفته که اسفرکس برای ساخت طیف‌های رنگی در ۱۰۲ طول‌موج، نوردهی‌های متعدد را با هم ترکیب می‌کند؛ درنتیجه ردهای منفرد ماهواره تأثیر چندانی ندارند.

نویسندگان مطالعه چند راه‌حل پیشنهاد می‌کنند. یکی محدودکردن حداکثر ارتفاع ماهواره‌ها است تا تلسکوپ‌های فضایی بتوانند بالاتر از همه‌ی آن‌ها قرار بگیرند. اما چنین کاری باعث افزایش تعداد ماهواره‌های سوخته در لایه‌های فوقانی جو می‌شود و نگرانی‌هایی درباره‌ی آلودگی ایجاد می‌کند. آن‌ها همچنین از اپراتورها می‌خواهند که اطلاعات دقیق‌تری از موقعیت ماهواره‌ها ارائه دهند تا رصدخانه‌ها بتوانند هم از آن‌ها اجتناب و هم ردها را راحت‌تر حذف کنند.

اخترشناسان اما نسبت به کارآمد بودن این راهکارها بدبین‌اند. داده‌های فعلی ماهواره‌ها دقتی در حد چند کیلومتر دارند؛ اما نویسندگان می‌گویند تلسکوپی بسیار دقیق مثل هابل نیاز دارد موقعیت ماهواره‌ها در حد سانتی‌متر مشخص شود. راولز می‌گوید: «فکر نمی‌کنم از نظر فیزیکی چنین چیزی ممکن باشد. دقت مدارها هیچ‌وقت آن‌قدر خوب نخواهد شد تا چنین راهکاری در اغلب مواقع عملی باشد.»

پژوهش در نشریه نیچر منتشر شده است.