นักดาราศาสตร์จะต้องใช้ซอฟต์แวร์เพิ่มเติม กล้องใหม่ และเงินอีกมากเพื่อรับมือกับ Starlink โดย CHARLIE WOOD | เผยแพร่ 19 มี.ค. 2020 20:30 น ศาสตร์เทคโนโลยี
ดาวเทียม Starlink ส่องผ่านภาพกล้องโทรทรรศน์ของดวงดาว
ดาวเทียมสตาร์ลิงค์รบกวนการสังเกตการณ์ด้วยกล้องโทรทรรศน์ในชิลี นักดาราศาสตร์อาจต้องปรับให้เข้ากับท้องฟ้าที่สว่างกว่าและมีไดนามิกมากกว่า NSF’s National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory/CTIO/AURA/DELVE
นักดูดาวฤดูร้อนในพื้นที่ชนบทเคยชินกับการเห็นดาวเทียมจำนวนหนึ่งพุ่งผ่านท้องฟ้า แต่ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้ามือสมัครเล่นที่มีตาเหยี่ยวอาจเลือกได้หลายร้อย และสำหรับนักดาราศาสตร์มืออาชีพ การวิจัยจะไม่เหมือนเดิมอีกต่อไป
การแข่งขันเพื่อครอบคลุมโลกในอินเทอร์เน็ต
ผ่านดาวเทียมกำลังเริ่มขึ้น SpaceX เป็นผู้นำด้วยฝูงบินดาวเทียม Starlink ซึ่งมีจุดมุ่งหมายเพื่อให้การเชื่อมต่อความเร็วสูงแก่ทุกคนบนโลกใบนี้ บริษัทได้วางเครื่องจักรขนาดกว้าง 570 ปอนด์ กว้าง 30 ฟุตไปแล้วมากกว่า 350 เครื่องในวงโคจร โดย60 เครื่องซึ่งเปิดตัวเมื่อวันพุธ ในที่สุดบริษัทมีแผนที่จะสร้าง “กลุ่มดาวเด่น” ของดาวเทียมหลายหมื่นดวง โดยจะมีกลุ่มเพิ่มเติมตามมาจาก Amazon และบริษัท OneWeb ในสหราชอาณาจักร นับตั้งแต่แสงใหม่ที่สว่างไสวเส้นแรกเริ่มเคลื่อนผ่านเหนือศีรษะนักดาราศาสตร์ก็รู้สึกไม่สบายใจเกี่ยวกับอนาคตของทุ่งนาของตน ตอนนี้หนึ่งในการวิเคราะห์ที่ครอบคลุมมากที่สุดจากดาวเทียม Starlink 12,000 ดวงแรกนั้นมีทั้งข่าวดีและข่าวร้าย
ความเสียหายที่ดาวเทียมทำกับการวิจัยทางดาราศาสตร์จะแตกต่างกันไปตามโครงการและหอดูดาว ผู้มาใหม่บนท้องฟ้าไม่ได้คุกคามการมีอยู่ของสนาม แต่การรับมือกับพวกเขาจะกลายเป็นส่วนสำคัญของวิธีการทางดาราศาสตร์ในอนาคต Jonathan McDowellนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากศูนย์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์
Elon Musk ผู้ก่อตั้ง SpaceX อ้างว่า Starlink จะไม่เป็นอันตรายต่อความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ “ผมมั่นใจว่าเราจะไม่ทำให้เกิดผลกระทบใดๆ ในการค้นพบทางดาราศาสตร์ ศูนย์” เขากล่าวในการประชุมเมื่อวันจันทร์ที่แล้ว “เราจะดำเนินการแก้ไขหากค่าอยู่เหนือศูนย์”
บริษัทกำลังร่วมมือกับองค์กรทางดาราศาสตร์หลายแห่งเพื่อลดอิทธิพลที่มีต่อท้องฟ้ายามค่ำคืนให้เหลือน้อยที่สุด แต่การขจัดผลกระทบนั้นดูเหมือนจะเป็นไปไม่ได้เลย ตาม รายงานของ McDowellซึ่งอยู่ภายใต้การตรวจสอบโดย Astrophysical Journal Letters ในความเป็นจริงสภาพแวดล้อมใกล้โลกกำลังอยู่ระหว่างการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ ในขณะที่ดาวเทียมหลายพันดวงกำลังโคจรรอบโลก (ส่วนใหญ่เสียชีวิต) โซน SpaceX กำลังกำหนดเป้าหมายค่อนข้างว่างเปล่า ก่อนการเปิดตัว Starlink ครั้งแรกเมื่อไม่ถึงหนึ่งปีที่ผ่านมา มีดาวเทียมขนาดใหญ่เพียง 400 ดวง (มากกว่า 220 ปอนด์) โคจรรอบที่ระดับความสูงต่ำ (ต่ำกว่า 370 ไมล์) ซึ่งเป็นประเภทที่มองเห็นได้ง่ายที่สุด วันนี้ ดาวเทียม Starlink มีจำนวนเพิ่มขึ้นเกือบสองเท่า และเครือข่ายเสร็จสมบูรณ์เพียงสามเปอร์เซ็นต์
ท้องฟ้าที่มีดาวเทียมสตาร์ลิงค์บินต่ำ 12,000 ดวงในการจุติปัจจุบันจะดูแตกต่างอย่างมากเมื่อมองด้วยตาเปล่า McDowell สร้างแบบจำลองโดยพิจารณาจากขนาด ความสูง จำนวน และความสว่างที่สังเกตได้ของดาวเทียมตามรายงานที่เขาได้รับมอบหมายจากเครือข่ายนักดาราศาสตร์สมัครเล่น จากนั้นเขาก็คำนวณจำนวนดาวเทียมที่จะผ่านเหนือศีรษะ ณ จุดต่างๆ ในเวลากลางคืน สำหรับฤดูกาลและสถานที่ต่างๆ ทั่วโลก ชาวเมืองจะไม่สังเกตเห็นสิ่งใด แต่ตามแบบจำลองของ McDowell (ซึ่งอิงตามเอกสารที่ยื่นต่อ FCC ของ SpaceX) ผู้ดูดาวในพื้นที่ชนบทจะเห็นขอบฟ้าฝูงหนึ่งที่มีจุดสลัวหลายร้อยจุดเมื่อแสงแดดส่องผ่านพื้นผิวโลหะของดาวเทียม
หลายสิบตัวผ่านตรงเหนือศีรษะ
โชคดีสำหรับนักดาราศาสตร์สมัครเล่น SpaceX กำลังทดลองวาดภาพด้านที่หันเข้าหาโลกของดาวเทียมเป็นสีดำเพื่อลดการสะท้อนแสง บริษัทเปิดตัว ต้นแบบ “ดาร์กแซท” เครื่องแรกในเดือนมกราคม และดูเหมือนว่าจะหรี่ลงประมาณ 2.5 เท่าเมื่อเทียบกับรุ่นที่เป็นเงา ตามการพิมพ์ล่วงหน้าที่เผยแพร่เมื่อวันจันทร์โดยอิงจากการสังเกตคู่เดียว McDowell กล่าวว่าการลดลงนี้ – หากได้รับการยืนยัน – มีแนวโน้มว่าจะผลักดันดาวเทียมให้ไปถึงขอบวิสัยทัศน์ของมนุษย์ คุณอาจสังเกตเห็นการเคลื่อนไหวที่ทำให้สับสนหากคุณเหล่อย่างแรงพอ แต่คุณอาจจะไม่สามารถแยกแยะจุดแสงได้
“นั่นก็เพียงพอแล้วที่จะช่วยท้องฟ้าที่ตาเปล่าได้” แมคโดเวลล์กล่าว “แต่ไม่เพียงพอที่จะช่วยนักดาราศาสตร์มืออาชีพ”
นักดาราศาสตร์เป็นกลุ่มที่มีความหลากหลาย โดยศึกษาทุกอย่างตั้งแต่หินอวกาศในพื้นที่ไปจนถึงหลุมดำที่อยู่ห่างไกลและผลกระทบของ Starlink จะแตกต่างกันอย่างเท่าเทียมกัน โครงการวิจัยบางโครงการ โดยเฉพาะโครงการที่ทำงานตอนดึกในฤดูหนาว จะแทบไม่สังเกตเห็นการเพิ่มเติมของ SpaceX ในช่วงเวลานี้ ดวงอาทิตย์อยู่ด้านหลังโลกทั้งหมด และไม่มีแสงสะท้อนจากดาวเทียมไปถึงดาวเทียม นั่นเป็นการบรรเทาทุกข์ให้กับ McDowell “ตอนแรกผมมองโลกในแง่ร้ายเกินควร” เขากล่าว “แต่ความจริงที่ว่าฤดูหนาวไม่ได้เลวร้ายขนาดนั้นเป็นสิ่งสำคัญ ฉันรู้สึกยินดีและประหลาดใจที่ได้เห็นสิ่งนั้น”
อย่างไรก็ตาม ข่าวร้ายก็คือส่วนประกอบของ Starlink จะส่องแสงจ้าในกระจกของกล้องโทรทรรศน์ในช่วงชั่วโมงแรกและชั่วโมงสุดท้ายของคืนเมื่อดวงอาทิตย์เคลื่อนตัวอยู่ใต้เส้นขอบฟ้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงฤดูร้อน สภาพเหล่านี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการสังเกตวัตถุที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ เช่น การสำรวจเพื่อค้นหาดาวเคราะห์น้อย รวมทั้งที่อาจชนกับโลกในสักวันหนึ่ง โครงการแบบนี้ไม่สามารถทำได้ในคืนกลางฤดูหนาว หากคุณจำกัดตัวเองให้อยู่แต่การสังเกตการณ์ฤดูหนาว McDowell กล่าวว่า “คุณกำลังสูญเสียท้องฟ้าไปครึ่งหนึ่ง”
McDowell เสนอว่านักวิจัยเริ่มเตรียมการสำหรับอนาคตของ Starlink ที่กำลังใกล้เข้ามาอย่างรวดเร็วด้วยการปล่อยดาวเทียมทุกเดือน และในที่สุดทุกๆ สองสัปดาห์
วิธีที่ง่ายที่สุดในการแก้ไขเส้นริ้วที่ไม่ต้องการที่ดาวเทียมทิ้งไว้คือการใช้ซอฟต์แวร์ หากนักดาราศาสตร์ถ่ายภาพเป้าหมายห้าภาพ และหากโฟโต้บอมบ์จากดาวเทียมมีเพียงสองสามเฟรม นักวิจัยสามารถผสมผสานภาพถ่ายเข้าด้วยกันเพื่อลบดาวเทียม วิธีนี้จะได้ผลดีที่สุดสำหรับหอสังเกตการณ์ที่มีดาวเทียมอยู่เหนือศีรษะน้อยกว่า เช่น ดาวเทียมที่อยู่ลึกลงไปในซีกโลกใต้ และจะต้องใช้ค่าเสียเวลาในการสังเกตการณ์อันมีค่าในการเก็บข้อมูลเพิ่มเติม
หอดูดาวอื่น ๆ จะต้องมีฮาร์ดแวร์เฉพาะ ตัวอย่างเช่น ระบบที่กล้องขนาดเล็กล้อมรอบกระจกหลักของกล้องโทรทรรศน์ในวงแหวน อาจทำให้เครื่องมือมีความรู้สึกของการมองเห็นรอบข้าง เมื่อกล้องตรวจพบดาวเทียมที่กำลังมา พวกเขาสามารถกดชัตเตอร์ข้ามช่องมองของกล้องโทรทรรศน์ และทำให้ตาบอดชั่วคราวจนกว่ายานอวกาศจะหายไป โปรเจ็กต์ที่กำหนดเป้าหมายไปที่วัตถุที่มีแสงสลัวโดยใช้เวลาเปิดรับแสงนานกว่าช่วงเวลาชั่วขณะของดาวเทียมที่ผ่านเข้ามาจะได้รับประโยชน์จากรูปแบบนี้
แม้ว่าในท้ายที่สุด หอสังเกตการณ์หลายแห่งของโลกจะต้องผ่านช่วงเวลาของการทดลองและข้อผิดพลาดในขณะที่ค้นหาว่ากลยุทธ์ใดเหมาะสมกับตำแหน่งและข้อมูลจำเพาะมากที่สุด และดูว่าปัญหาใดที่จะเกิดขึ้น “มันจะเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมมากจนจะเกิดผลที่ไม่คาดคิดที่เราไม่คาดคิด” แมคโดเวลล์กล่าว
แม้ว่าพวกเขาจะสามารถหาเงินทุน
จำนวนมากที่จำเป็นในการสนับสนุนการสังเกตการณ์ระยะยาวและฮาร์ดแวร์ใหม่ แต่ก็มีข้อจำกัดว่านักดาราศาสตร์จะสามารถปรับตัวให้เข้ากับท้องฟ้าที่เต็มไปด้วยแสงที่เคลื่อนไหวได้ เมื่อถึงจุดหนึ่ง หากทุกภาพมีริ้วดาวเทียมหลายเส้น ดาราศาสตร์ก็จะหยุดชะงักลง McDowell เสนอแนะว่านักวิจัยสามารถเรียนรู้ที่จะใช้ชีวิตร่วมกับดาวเทียมมืดหลายหมื่นดวงของ Starlink ได้ แต่เน้นว่าในทางดาราศาสตร์ในระยะยาว จะต้องมีสนธิสัญญาระหว่างประเทศเพื่อจำกัดจำนวนโดยรวมหากต้องการอยู่รอด
“ผมคิดว่าการประนีประนอมระหว่างนักดาราศาสตร์และนักสำรวจอวกาศก็คือเราต้องพยายามบรรเทาปัญหาบางอย่างสำหรับท้องฟ้าที่มีผู้คนหนาแน่นมากขึ้น” เขากล่าว “แต่ในที่สุดชุมชนอวกาศก็ต้องกำหนดขอบเขตว่าท้องฟ้าจะหนาแน่นแค่ไหน ”
SpaceX ไม่ตอบสนองต่อคำร้องขอความคิดเห็น แต่ McDowell ยกย่องบริษัทสำหรับการสาธิตโดยสุจริต เช่น การพัฒนา Darksat และการให้คำปรึกษาโดยตรงกับ Vera Rubin Observatory ซึ่งเป็นโรงงานหลักที่จะเปิดตัวในปี 2022 เขาหวังว่ามาตรการเพิ่มเติม เช่น การทาสีเสาอากาศของ darksats เป็นสีดำ จะดำเนินต่อไป เพื่อลดการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่บนขอบฟ้า
“ผมกังวลน้อยกว่าที่เป็นอยู่เล็กน้อยในระยะสั้น” เขากล่าว “แต่มันยังคงเป็นการเปลี่ยนแปลงที่แท้จริงในท้องฟ้า”
