A medida que los satélites se arrastran por el cielo, reflejan la luz del sol hacia la Tierra, especialmente durante las primeras horas después de la puesta del sol y las primeras horas antes de la salida del sol. A medida que más empresas lanzan redes de satélites a la órbita terrestre baja, una visión clara del cielo nocturno se vuelve cada vez más rara. Los astrónomos, en particular, están tratando de encontrar formas de adaptarse.
Con eso en mente, un equipo de estudiantes y profesores de la Universidad de Arizona completó un estudio integral para rastrear y caracterizar el brillo de los satélites, utilizando un sensor terrestre que desarrollaron para medir el brillo, la velocidad y las trayectorias de los satélites a través del cielo. Su trabajo podría ser útil para los astrónomos, quienes, si se les notifica la llegada de satélites brillantes, podrían cerrar los obturadores de las cámaras montadas en sus telescopios para evitar que las estelas de luz manchen sus imágenes astronómicas de larga exposición.
El equipo de investigación estuvo dirigido por el profesor de ciencias planetarias Vishnu Reddy, quien también codirige, junto con el profesor de sistemas e ingeniería industrial Roberto Furfaro, el laboratorio de Conciencia del Dominio Espacial de la universidad, que rastrea y caracteriza todo tipo de objetos que orbitan la Tierra y el luna.
Grace Halferty, una estudiante de último año que se gradúa este verano con una licenciatura en ingeniería aeroespacial y mecánica, es la autora principal del estudio, que se publica en Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society. El estudio detalla cómo el equipo creó un dispositivo de seguimiento de satélites para medir el brillo y la posición de los satélites SpaceX Starlink y comparó esas observaciones con los datos de seguimiento de satélites del gobierno de la base de datos del catálogo de seguimiento espacial.
«Hasta ahora, la mayoría de las observaciones fotométricas, o de brillo, que estaban disponibles se hacían a simple vista», dijo Halferty. «Este es uno de los primeros estudios fotométricos integrales que se somete a una revisión por pares. Los satélites son difíciles de rastrear con los telescopios astronómicos tradicionales, porque son muy brillantes y se mueven rápidamente, por lo que construimos lo que es básicamente un pequeño sensor con una cámara. nosotros mismos porque no había nada disponible».
El equipo realizó 353 mediciones de 61 satélites durante dos años y descubrió que la posición de los satélites Starlink registrada en el Catálogo de seguimiento espacial del gobierno solo difería en un promedio de 0,3 segundos de arco de los cálculos de UArizona. Un segundo de arco en el cielo es aproximadamente del tamaño de una moneda de diez centavos sostenida a 2.5 millas de distancia. La pequeña diferencia probablemente se deba a los tiempos de retraso naturales en los datos del gobierno, dijo Reddy. Debido a que esos datos se basan en órbitas estimadas calculadas días antes, en lugar de observaciones en tiempo real, pueden acumularse errores de posicionamiento.
«Esto sugiere que existe la esperanza de que los astrónomos puedan usar estos datos para cerrar el obturador de sus telescopios a tiempo en medio del creciente caos en los cielos», dijo Reddy.
Un atasco estelar
Starlink es una gran red de satélites, también llamada megaconstelación, operada por SpaceX con el objetivo de brindar cobertura global de Internet. SpaceX comenzó a lanzar satélites Starlink en 2019. Hoy, se han lanzado más de 2700 satélites Starlink, una fracción del total previsto de 42 000 satélites.
Otros ejemplos de constelaciones de satélites incluyen 31 satélites GPS y 75 satélites iridium para comunicación. Otras entidades tienen planes para lanzar más satélites en órbita terrestre baja y media en los próximos años. Amazon, por ejemplo, planea lanzar 3.000 satélites y el gobierno chino planea lanzar 13.000. Estos satélites orbitarán a no más de 22,000 millas sobre la Tierra.
El problema con los satélites es que requieren energía recolectada de paneles solares, que pueden reflejar la luz solar en los telescopios terrestres y, a su vez, impactar las observaciones astronómicas de los telescopios de todo el mundo. Alrededor del 30% de todas las imágenes del telescopio se verán afectadas por al menos un rastro de satélite una vez que se complete la constelación de Starlink, dijo el miembro del equipo de investigación Tanner Campbell, asistente de investigación graduado en el Departamento de Ingeniería Aeroespacial y Mecánica.
«A medida que se agreguen otras constelaciones, el problema solo empeorará para los estudios astronómicos terrestres», dijo.
Estos satélites son aún más reflectantes justo después del lanzamiento, mientras que todavía son relativamente bajos y están muy agrupados antes de que se extiendan a lo largo de su órbita con el tiempo. Suelen ser tan brillantes como Saturno o Júpiter, dos de los objetos más brillantes del cielo nocturno. A medida que maniobran hacia órbitas más altas, se vuelven un poco más débiles.
un objetivo en movimiento
SpaceX ha implementado algunos métodos diferentes para oscurecer sus satélites Starlink. Por ejemplo, los satélites VisorSat dependen de una sombra para bloquear la luz solar adicional, haciéndolos 1,6 veces más débiles. Los satélites DarkSat, por otro lado, se basan en un revestimiento antirreflectante que los hace 4,8 veces más débiles. Sin embargo, DarkSats se calentó demasiado, por lo que SpaceX se alejó de ese método específico. Desde agosto de 2021, todos los satélites Starlink son VisorSats.
«Si bien estas modificaciones son pasos en la dirección correcta, tampoco atenúan los satélites lo suficiente para los estudios astronómicos», dijo el miembro del equipo de investigación Adam Battle, un estudiante graduado de ciencias planetarias.
En julio, SpaceX anunció nuevas estrategias. Uno involucra espejos que reflejan la luz solar lejos de la Tierra y otro involucra el uso de materiales de construcción más oscuros. El equipo de Reddy planea estudiar qué tan efectivos son estos métodos para reducir el reflejo de la luz solar en la Tierra.
Si bien saber exactamente dónde están los satélites es útil para los astrónomos, el acto de apagar las cámaras agrega costos generales para las operaciones del telescopio. Las encuestas se vuelven menos eficientes cuando los astrónomos tienen que cerrar el obturador o tirar imágenes contaminadas. Por ejemplo, una encuesta que tardaría cinco años en completarse podría llevar entre un 10 % y un 20 % más de tiempo si la eficiencia de la encuesta es baja. Los costos seguirán aumentando a medida que se lancen más satélites, dijo Reddy.
El equipo planea aprovechar su éxito estudiando el brillo de la última generación de satélites Starlink en cuatro filtros de diferentes colores, los mismos que se utilizan en los estudios astronómicos del cielo para extraer información diferente de estrellas, planetas y más. Para lograr esto, el equipo ha trabajado con la pequeña empresa Starizona, con sede en Tucson, para construir un sensor que pueda tomar fotografías de satélites en cuatro colores simultáneamente.
«Trabajar con pequeñas empresas locales es una victoria para nosotros, ya que brinda a nuestros estudiantes la oportunidad de crear rápidamente prototipos y poner en línea un nuevo sistema», dijo Reddy.
