چرا اخترشناسان نگران تأثیر ماهواره‌های استارلینک اسپیس ایکس بر آسمان شب هستند؟

MacTavish · 28/8/19

پرتاب سری اول از مجموعه ماهواره‌ها‌ی استارلینک که برای دسترسی جهانی به اینترنت طراحی شده‌اند، آسمان شب را به‌خطر انداخته و اخترشناسان را نگران کرده است.

دقیقا شبیه نمایش بود: قطاری از نقاط روشن که در طول آسمان حرکت می‌کردند و بیشتر آن‌ها به‌روشنی ستاره‌ی قطبی می‌درخشیدند. این نقاط روشن جرم نجومی نبودند؛ بلکه اولین بخش از ماهواره‌ها‌ی استارلینک (Starlink) بودند؛ پروژه‌ای که هدف آن فراهم‌کردن دسترسی به اینترنت در سراسر جهان است. در ۲۴مه، اسپیس ایکس (SpaceX) این ماهواره‌ها را به فضا پرتاب‌ کرد.

دیدن ماهواره‌ها از روی زمین با چشم غیر‌مسلح موضوع جدیدی نیست؛ اما بیشتر اخترشناسان از روشنایی بسیار زیاد ماهواره‌ها‌ی استارلینک ابراز شگفتی و ناراحتی کردند. تعداد کمی از این اخترشناسان عکس‌ها‌یی از این پرندگان مشتعل را در توییتر منتشر‌ و از این طریق سعی‌ کردند درباره‌ی خطر آن‌ها هشدار دهند. نگرانی اخترشناسان از این بابت است که این ماهواره‌ها و جانشینانشان می‌توانند آسمان شب را تا ابد تغییر‌ دهند. اگر این ۶۰ عضو ابتدایی شبکه‌ی ماهواره‌ای استارلینک عامل این نور‌ها باشند، وقتی همه‌ی ۱۲ هزار ماهواره‌ی این پروژه به فضا پرتاب‌ شوند، آلودگی نوری آسمان بسیار شدید و هولناک خواهد‌ شد.

چرا اخترشناسان نگران آلودگی نوری استارلینک هستند؟

حرکت قطارمانند ماهواره‌های استارلینک برفراز آسمان هلند

اخترشناسان و علاقه‌مندان به نجوم و فضا هنگامی‌که اسپیس‌ایکس، ماهواره‌های استارلینک را به فضا پرتاب کرد، نشانه‌ها‌یی از آن‌ها را مشاهده‌ کردند. استارلینک صورت فلکی ماهواره‌ا‌ی متشکل از تقریبا ۱۲ هزار ماهواره است که اسپیس‌ایکس برای ابتکار «اینترنت از فضا» در‌ نظر گرفته‌است. پرتاب این ماهواره‌ها و دیده‌شدنشان از روی زمین منظره‌ی بسیار دلنشینی برای کاربران اینترنت بود؛ اما همین منظره برای اخترشناسان شوکه‌کننده و دلهره‌آور بود.

ماهواره‌های استارلینک به‌صورت رشته‌ای شبیه به لشکر مورچه‌ها‌ی روشن و متحرک در مدار آسمان حرکت می‌کردند و با چشم غیر‌مسلح در آسمان مشاهده‌‌شدنی بودند. در‌حال‌حاضر، بیشتر افراد جامعه‌ی نجوم نگران این مجموعه‌ی ماهواره‌ای هستند؛ چراکه معتقدند روشنایی آن‌ها بسیار زیاد است و تعداد بسیار زیاد ماهواره‌ها‌یی که قرار است به فضا فرستاده‌ شوند، باعث ازبین‌رفتن مشاهده‌های نجومی آن‌ها خواهد‌ شد.

دارن بسکیل، از پیشکسوتان فیزیک و نجوم دانشگاه ساسکس گفت:

ماهواره‌ها‌ی این مجموعه (استارلینک) از میدان دید ما عبور می‌کنند و دید ما از جهان را آلوده می‌کنند. جدا‌کردن این آلودگی از مشاهد‌ه‌های نجومی، کاری بسیار دشوار و گاه ناممکن خواهد‌ بود.

اخترشناسان نگران‌اند که استارلینک باعث از‌بین‌رفتن مشاهد‌ه‌های نجومی آن‌ها شود
به‌طورکلی، ماهواره‌ها مشکلی اساسی برای اخترشناسانی هستند که اجرام کیهانی اعماق فضا را مطالعه می‌کنند. اخترشناسان برای به‌دست‌آوردن تصاویر باکیفیت از اجرامی که چندین سال نوری از ما دور‌ هستند، عکس‌ها‌یی با زمان نور‌دهی طولانی با تلسکوپ می‌گیرند. در این نوع عکاسی، چند دقیقه یا چند ساعت تلسکوپ به‌همان شکل به‌سمت نقطه‌ی مد‌نظر باید متمرکز باشد. از این طریق دانشمندان و اخترشناسان می‌توانند از نقاط دور و محو فضا نور به‌دست آورند و درباره‌ی اجرام دوردست اطلاعات بیشتری گردآوری‌ کنند. برای مثال، این نوع عکاسی راه بسیار مناسبی برای فهمیدن نوع گازهای تشکیل‌دهنده‌ی کهکشان‌ها‌ی دوردست است. هر نوع گاز، نور خاصی از خود منتشر می‌کند و اخترشناسان با آشکار‌سازی این نور‌ها می‌توانند متوجه نوع گاز‌ها‌ی تشکیل‌دهنده‌ی این کهکشان‌ها شوند.

در‌صورتی‌که جرمی بسیار روشن از میدان دید عکسی با نور‌دهی طولانی عبور‌ کند، به‌طورکلی مشاهده‌ها را از بین می‌برد. نور این اجرام باعث ایجاد گسستگی در عکس می‌شود و خط نوری در طول عکس به‌جا می‌گذارد. ماهواره‌ها معمولا با مواد بازتاب‌کننده‌ی نور ساخته‌ شده‌اند و پنل‌ها‌ی خورشیدی روی آن‌ها سوار‌شده‌ که نورخورشید را بازتاب می‌دهد. بنابر‌این، ماهواره‌ها می‌توانند بسیار روشن باشند. فیل بال، فیزیک‌دان نظری از دانشگاه کویین ماری لندن گفت:

اثری در حد نقطه چشم‌پوشی‌کردنی است؛ اما ازآنجاکه این نقطه خطی بزرگ روی تصویر شما می‌اندازد، واقعا کار را خراب می‌کند.

طبق آخرین گزارش آژانس فضایی اروپا، در‌حال‌حاضر حدود پنج‌هزار ماهواره در مدار زمین در‌حال‌گردش هستند که حدود دوهزار ماهواره هنوز در مرحله‌ی آزمایش به‌سر می‌برند. مواردی پیش می‌آید که این ماهواره‌ها خطوطی در عکس‌ها‌ی اخترشناسان ایجاد و آن‌ها را عصبانی و ناراحت می‌کنند؛ اما اکنون علاوه‌بر مجموعه‌ی استارلینک و دیگر صورت‌های فلکی ماهواره‌ای پیشنهاد‌ی شرکت‌های وان‌وب، تله‌ست، کپلر کامیونیکیشنز و آمازون، تعداد ماهواره‌ها‌ی موجود در مدار زمین می‌تواند به‌طورچشمگیری افزایش یابد. این موضوع باعث افزایش احتمال گذر ماهواره‌ها از میدان دید تلسکوپ‌ها می‌شود و احتمال خراب‌شدن عکس‌ها را بیشتر می‌کند.

اثر ماهواره‌ها در تصاویر نجومی همچون خط بزرگی پدیدار می‌شود و آن‌ها را خراب می‌کند
بااین‌حال، واقعا چه‌ مدت این اثر در میدان دید تلسکوپ باقی می‌ماند و همچنان دیده خواهد شد؟ این موضوع به مکان ماهواره در آسمان بالای زمین و موقعیت روز و موقعیت سال بستگی‌ دارد. ماهواره‌ها در ساعت‌های محدودی از شبانه‌روز، همچون هنگام گرگ‌ومیش آسمان و سپیده‌دم مشاهده‌پذیر هستند؛‌ زیرا در این اوقات با تاریک‌شدن هوا، نور را از خورشید می‌گیرند؛ اما هر زمان که در سایه‌ی زمین قرار بگیرند، نور را در ساعت‌های زیادی از شب بازتاب نمی‌دهند. باوجوداین در عرض‌ها‌ی جغرافیایی بالا، در عصر تابستان می‌توانند دیده‌ شوند؛ چراکه موقعیت آن‌ها در آسمان به‌اندازه‌ی کافی بالا است؛ ازاین‌رو، هنوز می‌توانند نورخورشید را دریافت‌ کنند و در سایه‌ی زمین قرار نمی‌گیرند. بال گفت:

چند ساعت پس از غروب آفتاب یا پیش از سپیده‌دم، می‌توانید با دوربین دوچشمی یا حتی چشم غیرمسلح در حیاط پشتی خانه تعداد زیادی ماهواره ببینید که با سرعت زیاد حرکت می‌کنند. واقعا به‌نظر نمی‌رسد ماهواره‌ها بلافاصله بعد از غروب خورشید از آسمان ناپدید‌ شوند.

مشکل این است که داده‌ها‌ی بسیار کمی درباره‌ی نحوه‌ی آلوده‌شدن آسمان شب به‌وسیله‌ی چنین مجموعه‌ماهواره‌های بزرگی در دست است. بحث‌هایی نیز درباره‌ی چگونگی برخورد این تعداد بسیار زیاد ماهواره به یکدیگر و تولید زباله‌ها‌ی فضا‌یی وجود‌ دارد. درواقع، اگر ماهواره‌ای پس از پایان مأموریتش همچنان در مدار باقی بماند، می‌تواند به‌صورت بالقوه با قرارگیری در مسیر حرکت دیگر ماهواره‌ها با آن‌ها برخورد کند. بااین‌حال، پس از اینکه اخترشناسان آماتور رد‌پا‌ی ماهواره‌ها‌ی جدید پرتاب‌شده را منتشر‌ کردند، بحث جدیدی درباره‌ی آلودگی نوری این ماهواره‌ها در‌گرفت که بسیار فرا‌تر از حدتصور اخترشناسان بود. ماری نپ، پژوهشگر سیاره‌های فرا‌خورشیدی در رصدخانه هِیستاک MIT گفت:

من و بسیاری از اعضای دیگر جامعه‌ی نجوم از این موضوع نگران‌کننده مطلع بودیم؛ اما تا وقتی مردم با چشم خودشان این ماهواره‌های قطارمانند را مشاهده‌ نکرده‌ بودند، آگاهی عمومی واقعی درباره‌ی آن‌ها وجود نداشت.

خبرگزاری ورج به‌منظور دریافت اطلاعات بیشتر، با کمیسیون ارتباطات فدرال (FCC)، نهاد صادرکننده‌ی مجوز پرتاب استارلینک، تماس گرفت؛ اما تا لحظه‌ی نگارش این مطلب، پاسخی از آن‌ها دریافت نکرده است.

اخترشناسی به‌نام کیز باسا، اخترشناس مؤسسه‌ی نجوم رادیویی هلند، با انجام محاسبات ریاضی تلاش کرد بفهمد در یک‌ زمان، چه تعداد از این ماهواره‌ها در آسمان مشاهده‌پذیر هستند. به‌همین‌منظور، بخش نخست مجموعه‌ی استارلینک اسپیس‌ایکس، یعنی درحدود ۱۶۰۰ ماهواره را بررسی‌ کرد؛ زیرا جزئیات بهتری درباره‌ی مدار حرکت آن‌ها در دست است. صرفا براساس همین تعداد اولیه، باسا برآورد کرد که در عرض جغرافیایی ۵۲ درجه‌ی شمالی (مکان قرار‌گیری لندن)، ۸۴ ماهواره همواره در تمامی زمان‌ها برفراز افق قرار‌ خواهند‌ داشت و در ساعت‌ها‌ی نزدیک به غروب و سپیده‌دم در طول تابستان، ۱۵ ماهواره همواره در همه‌ی زمان‌ها در موقعیت ۳۰ درجه بر فراز افق مشاهده‌‌شدنی هستند.

تا وقتی مردم با چشم خودشان ماهواره‌های قطارمانند را مشاهده‌ نکرده‌ بودند، آگاهی عمومی واقعی درباره‌ی آن‌ها وجود نداشت
البته، بررسی اخترشناس نام‌برده فقط به تعدادی از ماهواره‌ها‌ی این مجموعه مربوط‌ است و با اضافه‌شدن دیگر ماهواره‌ها، مسلما این وضعیت بد‌تر می‌شود. باسا نشان داد در محاسباتش، از ۱۶۰۰ ماهواره‌ی این مجموعه فرا‌تر نرفته‌ است؛ چراکه اطلاعات مداری مناسبی از دیگر ماهواره‌ها دراختیار‌ ندارد و ارتفاع ماهواره‌ها بر روشنایی آن‌ها تأثیر‌گذار است. باسا دراین‌زمینه معتقد است:

اگر ارتفاع ماهواره‌ها بیشتر باشد، محو‌تر خواهند‌ بود؛ اما زمان بیشتری مشاهده‌پذیر هستند. اگر ماهواره‌ها در مدار‌ها‌ی گردشی پایین‌تری باشند، روشن‌تر خواهند‌ بود و مدت زمان کمتری می‌توان آن‌ها را رؤیت کرد.

علاوه‌براین، ممکن است ماهواره‌ها به‌صورت لحظه‌ای به‌دلیل دریافت نور مناسب از خورشید، روشن‌تر به‌نظر برسند.

ایلان ماسک، مدیرعامل اسپیس‌ایکس، در واکنش به آلودگی نوری استارلینک تلاش کرد نگرانی اخترشناسان را کم‌اهمیت جلوه دهد. او ادعا‌کرد استارلینک کوچک‌ترین مشکلی برای پروژه‌ها و پیشرفت‌ها‌ی نجومی ایجاد نمی‌کند و زمانی‌که ستاره‌ها در آسمان هستند، ماهواره‌ها‌ی استارلینک را نمی‌توان به‌چشم دید و دلیل اینکه ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) در شب مشاهده‌پذیر است، اندازه‌ی به‌شدت بزرگ این سازه و نور خودِ آن است. این در حالی است که این ادعاها صحیح نیستند؛‌ زیرا ایستگاه فضا‌یی بین‌المللی پنل‌ها‌ی خورشیدی بسیار بزرگی دارد که نورخورشید را به‌سمت زمین بازتاب می‌کنند. ماسک درنهایت ادعا‌کرد به‌هر‌حال تلسکوپ‌ها را باید به مدار منتقل کنیم؛ زیرا این ابزارها برای رصد با اختلالات ناشی از جوّ زمین مواجه هستند.

بسیاری از اخترشناسان بر خام و بی‌منطق‌بودن این اظهارات اتفاق‌نظر دارند. می‌توان رادیوتلسکوپ‌ها‌یی با قطر ۳۰ متر روی زمین ساخت که اخترشناسان به‌کمک آن بتوانند نور زیادی از آسمان جمع‌آوری‌ کنند و مشاهده‌های دقیق‌تر بیشتر داشته‌ باشند. بردن چنین تلسکوپی به خارج از جوّ زمین بسیار مشکل است و انجام آن به تجهیزاتی گران‌قیمت مانند راکت‌ها‌ی بسیار بزرگ و مهندسی بسیار پیشرفته نیاز خواهد‌ داشت. ناسا از دهه‌ها پیش با صرف هزینه‌ی نزدیک به ۱۰ میلیارد دلار، مشغول کار روی ساخت و ارسال بزرگ‌ترین تلسکوپ فضایی دنیا به‌نام جیمز وب است که قطر آینه‌اش کمی بیشتر از ۶ متر است.

نپ گفت:

بردن تمام این تجهیزات به خارج از زمین و قرار‌دادن آن‌ها در فضا ازلحاظ تکنیکی عملی نیست. اگر هم بتوان این کار را عملی‌ کرد، هزینه‌ی انجام آن بسیار بیشتر از انجام همین کار و راه‌اندازی همین تلسکوپ روی زمین خواهد‌ بود.

علاوه‌براین، حتی تلسکوپ‌ها‌یی که در فضا به دور زمین در‌حال‌گردش هستند، مشکلاتی با ماهواره‌ها دارند. نپ اعتقاد دارد:

در میدان دید تلسکوپ‌ها‌ی فضا‌یی نیز هنوز ماهواره‌ها را می‌بینیم؛ پس، این موضوع تنها مشکل تلسکوپ‌ها‌ی زمینی نیست.

خبر خشحال‌کننده این است که درخشندگی گروه فعلی ماهواره‌ها‌ی استارلینک به‌تدریج با رسیدن به مدارهای بالاتر و دورشدن از یکدیگر کاهش می‌یابد. بیشتر اخترشناسان منتظر مانده‌اند تا ببینند حد کم‌نورشدن این ماهواره‌ها چقدر است و مجموعه‌ی استارلینک چقدر می‌تواند به آسمان شب و پژوهش‌ها‌ی نجومی آسیب بزند. پس از مقاومت بسیار، سر‌انجام ماسک گفت می‌توانیم جهت‌گیری ماهواره‌ها را کمی تغییر‌ دهیم تا اختلال در مشاهدات نجومی به‌حد‌اقل برسد. او ادعا‌ کرد آن‌ها به علم اهمیت فراوانی می‌دهند.

باوجوداین، تنها نور نیست که اخترشناسان درباره‌اش نگران هستند. نگرانی برخی از آنان این است که فرکانس‌ها‌ی رادیویی فرستاده‌شده‌ی این ماهواره‌ها با مشاهده‌های رادیویی اخترشناسان از کیهان تداخل‌ کند. معمولا اخترشناسان علاقه‌ دارند فرکانس‌ها‌ی رادیویی فرستاده‌شده از اجسام دور‌دست را بررسی‌ کنند تا اطلاعات بیشتری از آن‌ها به‌دست‌ آورند؛ به‌‌ویژه اجرام داغی همچون ستارگانی که پرتو‌ها‌ی ایکس فوق‌سخت از خود ساطع می‌کنند که امکان آشکارسازی آن‌ها از روی زمین وجود دارد. ماسک پیش‌تر تأکید کرده‌ بود ماهواره‌ها‌ی پروژه‌ی استارلینک به‌منظور جلوگیری از تداخل با مشاهدات نجومی، در فرکانس‌های معین داده‌ها را مخابره نخواهند کرد؛ اما این اظهارات همچنان قانع‌کننده نیستند.

کالین لانسدیل، سرپرست رصد‌خانه‌ی MIT گفت:

باتوجه‌به پیشرفت درخورتوجه فناوری، توانایی بررسی کیهان در بیشتر فرکانس‌ها ایجاد‌ شده‌ است؛ پس، استارلینک توانایی بررسی کیهان را در بعضی از این فرکانس‌ها از ما خواهد‌ گرفت. البته، ممکن است برخی سطوح انتقال وجود داشته باشند که از باندهای فرکانس مدنظر ما خارج شوند.

درمجموع به‌گفته‌ی ماسک، ارائه‌ی پوشش جهانی اینترنت در بلندمدت هدف ارزشمندتری است. در‌نهایت، بسیاری از اخترشناسان نیز نمی‌خواهند بر سر راه این نوع نوآوری قرار بگیرند؛ اما در‌عین‌حال، آنان به جمع‌آوری اطلاعات بیشتر درباره‌ی چگونگی تأثیر استارلینک بر آسمان شب نیز علاقه دارند و به بحث در‌این‌زمینه نیز مایل هستند. بال گفت:

شراکت و همکاری پر‌باری میان اخترشناسان و فناوری وجود دارد تا راهی برای حفظ آسمان شب پیدا‌ شود که برای همه سودمند باشد. تا جایی که می‌دانم، این امکان تا‌کنون مهیا نشده و راستش را بخواهید، بسیار عجیب است که دراین‌باره مشورتی با من نشده‌ است.