Een nieuwe studie van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) wijst uit dat de huidige voorstellen om meer dan 1,7 miljoen satellieten, waaronder enkele zeer heldere, in banen om de aarde te brengen ‘desastreuze gevolgen voor de astronomie’ zullen hebben’. Volgens het onderzoek mogen niet meer dan honderdduizend zwakke satellieten, die niet met het blote oog zichtbaar zijn, om de aarde draaien om nachtelijke waarnemingen met moderne telescopen te kunnen blijven doen.
De studie is de eerste waarbij is berekend in hoeverre grote en heldere satellietconstellaties, die ook zorgen hebben gewekt over hun gevolgen voor de gezondheid en het milieu, astronomische waarnemingen zouden beïnvloeden door de nachthemel helderder te maken. Sinds 2019 is het aantal satellieten dat om de aarde draait snel toegenomen: het zijn er inmiddels meer dan veertigduizend, waarvan de meeste deel uitmaken van het Starlink-netwerk van SpaceX. Ook het aantal voorstellen voor nieuwe satellietprojecten is sterk gestegen, zowel getalsmatig als in hun mogelijke impact. ‘Tot nu toe hebben we het nog wel kunnen opvangen, maar het wordt steeds erger’, benadrukt Olivier Hainaut, die betrokken is geweest bij het opstellen van aanbevelingen om de impact van satellietconstellaties op de astronomie te beperken. Hoewel bedrijven als SpaceX maatregelen hebben genomen om hun satellieten minder helder te maken, gaan de huidige voorstellen voor satellietconstellaties verder dan de astronomie kan verdragen, zegt hij. Hainaut, al meer dan dertig jaar astronoom bij ESO, is de auteur van de peer-reviewed studie over de nadelige gevolgen van satellietconstellaties die vandaag is gepubliceerd/geaccepteerd voor publicatie in Astronomy & Astrophysics.
SpaceX is van plan nog eens een miljoen satellieten in banen om de aarde te brengen voor datacenters in de ruimte, wat het zicht op de hemel ingrijpend zou hinderen. Uit het nieuwe onderzoek blijkt dat gedurende een groot deel van elke nacht honderden satellieten zichtbaar zouden zijn en op sommige momenten zelfs enkele duizenden. Dat is vergelijkbaar met het aantal sterren dat onder gunstige omstandigheden met het blote oog te zien is. Andere geplande satellietconstellaties, zoals Cinnamon van E-Space en de Chinese CTC-1 en 2, zouden daar nog honderdduizenden satellieten aan toevoegen, wat het probleem nog groter maakt.
Reflect Orbital, een Amerikaanse start-up, wil een constellatie van zeer grote, spiegelende satellieten lanceren om ’s nachts zonlicht te leveren, met met behulp van lichtbundels die zich over minstens vijf kilometer over het aardoppervlak uitstrekken. Ze zijn van plan om nog dit jaar een prototype van zo’n satelliet in een lage aardbaan te brengen en willen hun satellietpopulatie rond 2035 uitbreiden tot zo’n vijftigduizend. Deze satellieten zouden de helderste zijn die ooit in banen om de aarde zijn gebracht, met grote gevolgen voor de donkere hemel op aarde. Uit de berekeningen van Hainaut blijkt dat de volledige constellatie de nachthemel zou vullen met honderden opvallend heldere satellieten. Het licht dat zo’n satelliet weerkaatst zou vier keer zo helder zijn als de volle maan. En zelfs als geen enkele satelliet recht op een waarnemer is gericht, zou deze net zo helder zijn als de planeet Venus, ‘de morgenster’. Vanuit een door een toch al door lichtvervuiling geteisterde stad zoals München in Duitsland, zouden deze honderden satellieten de enige ‘sterren’ zijn die zichtbaar zijn aan de nachthemel.
De nieuwe plannen zouden, in combinatie met andere voorstellen die in het onderzoek aan bod komen, de nachthemel aanzienlijk helderder maken, waardoor de mensheid minder goed in staat zou zijn om zwakke kosmische objecten waar te nemen, zoals verre sterrenstelsels, sommige aarde-achtige planeten rond andere sterren en zelfs planetoïden die een potentiële bedreiging voor de aarde vormen.
Heldere sporen en een nog helderdere hemel
Hainaut legt uit dat ‘satellieten, verlicht door de zon, veel helderder zijn dan verre sterrenstelsels. Wanneer een satelliet door ons waarnemingsveld trekt, laat hij een heldere streep achter op ons beeld, waardoor alles wat zich erachter bevindt, daarbij verbleekt.’ Om de impact van dit en andere effecten van satellietconstellaties op astronomische waarnemingen te berekenen, heeft Hainaut de posities, bewegingen en helderheid van alle huidige en geplande satellietconstellaties gesimuleerd.
In het geval van de megaconstellatie van SpaceX-satellieten ontdekte hij dat er op elke opname die twee uur na zonsondergang met de Very Large Telescope (VLT) van de Europese Zuidelijke Sterrenwacht op Paranal in Chili tientallen sporen te zien waren, wat neerkomt op een verlies aan gezichtsveld van maximaal 28% [2]. Daarbij wordt ervan uitgegaan dat de satellieten zo zwak zouden zijn dat ze zelfs onder goede omstandigheden niet waarneembaar zijn met het blote oog. Maar als ze ook maar een klein beetje helderder zouden zijn, zouden sommige instrumenten er nog meer last van hebben: zo zouden bijvoorbeeld de meeste opnamen van een camera zoals die van de Vera C. Rubin-sterrenwacht elke nacht urenlang onbruikbaar kunnen worden.
In de simulaties van Hainaut werd ervan uitgegaan dat geen enkele Reflect Orbital-satelliet zijn lichtbundel op of vlak naast een sterrenwacht zou richten. Toch zou het spoor van één enkele spiegelsatelliet een waarneming met een camera als die van de Rubin-sterrenwacht zou verpesten. Een hele vloot van dergelijke satellieten zou het maken van opnamen vrijwel onmogelijk maken.
Het zijn echter niet alleen de elkaar kruisende banen van satellieten die onze waarnemingen beperken: hun licht kan de hele hemel doen oplichten. Satellieten die te zwak zijn om rechtstreeks waarneembaar te zijn produceren een sluier van diffuus licht, terwijl het licht van heldere satellieten alle kanten op wordt ‘verstrooid’ wanneer het door de dampkring gaat. Beide factoren vergroten de globale helderheid van de nachthemel. Dit onderzoek is het eerste waarin wordt gekeken naar de gevolgen voor de astronomie van de bijdrage van satellietconstellaties aan de helderheid van de hemelachtergrond, waardoor de volledige omvang van de lichtvervuiling door satellieten aan het licht komt. Zeer heldere constellaties zoals Reflect Orbital zouden van bijzonder grote invloed zijn op de helderheid van de hemelachtergrond. Tezamen zouden de vijftigduizend Reflect Orbital-satellieten de hemel drie à vier keer zo helder maken.
Voorspelde hoeveelheid strooilicht afkomstig van de geplande 50.000 satellieten van Reflect Orbital - Foto: ESO
Het aantal satellieten beperken om de hemel te beschermen
Hainaut komt tot de conclusie dat de geplande 1,7 miljoen nieuwe satellieten ingrijpende gevolgen zouden hebben voor de astronomie op aarde. Deze gevolgen kunnen alleen worden voorkomen door het totale aantal satellieten, zowel bestaande als toekomstige, te beperken tot honderdduizend satellieten die zo zwak zijn dat ze vanaf een donkere locatie niet met het blote oog waarneembaar zijn. Dit is geen vast getal, in de zin dat 99.999 goed is en 100.001 slecht: ‘ik zou natuurlijk de voorkeur geven aan 50.000’, zegt Hainaut. ‘Maar 100.000 leidt tot verliezen die ongeveer even groot zijn als andere technische verliezen, zoals defecte apparatuur.’ Hij voegt er echter aan toe dat de satellieten zwakker moeten zijn dan visuele magnitude 7; mochten sommige ervan te helder zijn, boven de minimumdrempel voor zichtbaarheid met het blote oog, dan moet hun totale aantal flink omlaag.
SpaceX en Reflect Orbital, die verantwoordelijk zijn voor de meest extreme nieuwe voorstellen, hebben elk bij de Amerikaanse Federal Communications Commission (FCC) een aanvraag ingediend om te mogen lanceren. Dit nieuwe onderzoek diende als basis voor een reactie van ESO op deze voorstellen, in samenwerking met de Britse Royal Astronomical Society en de Internationale Astronomische Unie.
‘De FCC heeft meer dan 1800 reacties ontvangen met betrekking tot Reflect Orbital en bijna 1500 reacties op de aanvraag van SpaceX’, legt Betty Kioko, Institutional Affairs Officer bij ESO uit. Zij is verantwoordelijk voor de coördinatie van de reactie van ESO op de voorstellen. ‘De bal ligt nu bij de FCC en we wachten af welke beslissingen zij over beide aanvragen zullen nemen. Voor de optische astronomie vormt dit een existentiële bedreiging en we hopen dat de toezichthouders die mening zullen delen.’
‘De astronomie levert enorme waarde op voor de mensheid, zowel op wetenschappelijk, technisch, economisch als educatief vlak, en helpt ons onze plaats in het heelal te begrijpen,’ zegt Xavier Barcons, directeur-generaal van ESO. ‘Het grote aantal geplande satellieten in lage aardbanen vormt een uitdaging voor die capaciteit, wat onderstreept dat het noodzakelijk is om toekomstige satellietlanceringen te beperken en dat astronomen, ingenieurs, satellietexploitanten en andere belanghebbenden moeten samenwerken om strenge maatregelen ter beperking van de schade te nemen.’
‘Het lanceren van duizenden satellieten heeft gevolgen: economische, ecologische en astronomische,’ voegt Hainaut toe. Lichtvervuiling door zeer heldere satellietconstellaties kan de gezondheid en het functioneren van het leven op aarde beïnvloeden, doordat biologische klokken en ecosystemen worden verstoord. Grote constellaties hebben ook directe gevolgen voor de luchtkwaliteit, zowel door de talrijke lanceringen die nodig zijn om duizenden satellieten de ruimte in te sturen en te onderhouden, als door de luchtvervuiling die ontstaat wanneer ze aan het einde van hun levensduur bij hun terugkeer in de atmosfeer verbranden…
‘Mijn vakgebied is de astronomie, dus ik kwantificeer de effecten op de astronomie’, legt Hainaut uit. ‘Ik hoop dat anderen de gevolgen zullen evalueren om ervoor te zorgen dat deze bron ongerept en toegankelijk blijft voor toekomstige generaties.’
Bron: ESO
