A crescente população de satélites de comunicação, como Starlink e OneWeb, está apresentando desafios para as instalações de astronomia baseadas na Terra. Como essas constelações não vão desaparecer tão cedo, os astrônomos querem encontrar maneiras de contornar o problema.
Não vai ser fácil, considerando que milhares e milhares de satélites terrestres baixos (LEOsats) poderiam ser colocados em órbita terrestre baixa nos próximos anos. Então, quais são as soluções?
Faixas de satélite e o que pode ser feito
Os LEOsats são particularmente visíveis da Terra porque refletem a luz solar. Isso é particularmente perceptível no crepúsculo. À medida que se movem pelo céu, deixam rastros nas imagens do telescópio. Pessoas das comunidades de astronomia e operadores de satélite estão trabalhando juntas para resolver o complexo problema. As pessoas sugeriram a ideia de “pintar os satélites de preto” para limitar sua visibilidade. E a SpaceX implementou isso.
O Consórcio LSST apontou que, se todos pudessem ser escurecidos até a 7ª magnitude, estariam muito abaixo da saturação nas imagens resultantes. Mas isso não resolve completamente o problema se os operadores não concordarem em fazer isso.
Outras sugestões incluem “mascarar” as listras de imagens astronômicas. Ou talvez os observatórios possam “programar” as invasões. Ambas as duas últimas soluções são factíveis, mas têm desafios. Em particular, para contornar a aparência dos satélites durante as observações, as instalações precisam de elementos orbitais extremamente precisos para eles. De acordo com o astrônomo Peter Yoachim (Universidade de Washington), co-autor de um artigo recente sobre mitigação de satélites, o conhecimento dessas órbitas é importante. “Não sei como as empresas se sairão compartilhando TLEs (elementos de duas linhas)”, disse ele, observando que ou o trabalho de sua equipe em algoritmos de prevenção, ele gerou seus próprios TLEs.
Observatório Vera Rubin e o LSST
Então, os observatórios podem programar seu caminho em torno dessas passagens? Pode ser. Vejamos um exemplo do mundo real. O Observatório Vera Rubin é uma das mais recentes instalações online. É um telescópio de última geração prestes a realizar um grande projeto. Esse programa é chamado de Legacy Survey of Space and Time (LSST) e irá pesquisar todo o céu do sul durante um período de dez anos. Seus resultados devem dar aos astrônomos uma visão única da estrutura e evolução do universo. Infelizmente, a crescente panóplia de LEOsats no projeto LSST pode ameaçar suas descobertas.
Os cientistas do VRO estimam a partir de simulações que os satélites afetarão fortemente as observações do LSST. Eles baseiam isso na cadência de observação e assumem uma implantação completa de 42.000 satélites SpaceX. Até 30% de todas as imagens LSST conteriam pelo menos um traço. Agora, extrapole isso para constelações de 400.000 LEOsats. A maioria das imagens terá listras visíveis, algumas delas brilhantes.
Yoachim apontou que não é necessariamente o brilho que os preocupa primeiro. É mais sobre encontrar maneiras de evitar riscos tanto quanto possível. “Basicamente, desde que sejam fracos o suficiente para não saturar nossos pixels, não deve ser muito difícil mascará-los”, disse ele. “Em teoria, satélites mais brilhantes podem precisar de máscaras um pouco maiores (ou causar diafonia adicional que precisa ser corrigida), mas isso não é uma grande diferença”.
Remoção de estrias para o resgate?
Agora, em muitos casos, os astrônomos podem remover estrias. No entanto, isso também reduz o sinal ao ruído nos pixels restantes. Os particularmente brilhantes, como os criados pela plataforma de teste BlueWalker 3, podem realmente saturar os pixels do detector. Essas listras sangram em outros pixels, apagam colunas inteiras e, na verdade, “queimam” uma imagem persistente.
No entanto, o mascaramento não é muito eficiente quando os astrônomos precisam mascarar dezenas de milhares deles. Também existe a possibilidade de que mascarar riscos possa introduzir outros erros que afetam a qualidade da ciência.
Podemos ‘não olhar’ para os satélites?
Então, que tal programar o observatório para simplesmente evitar olhar para o céu durante as passagens de satélite? É complexo. Yoachim faz parte da equipe que simulou órbitas das constelações Starlink e OneWeb atualmente planejadas (cerca de 40.000 delas) para testar um programa de agendamento Rubin proposto. A ideia é de alguma forma “programar” as incursões entremeadas.
Isso não vem sem problemas, de acordo com Yoachim. Nem todas as constelações orbitam nos mesmos lugares. “Isso é potencialmente problemático porque a OneWeb tem usado órbitas de maior altitude, o que deixa seus satélites iluminados pelo Sol por mais tempo à noite”, disse ele. Ele também observou que os satélites mais escuros, como o Starlink, não apresentam os mesmos problemas. “Para o Starlink, mesmo que eles formem uma enorme constelação, todos os satélites potencialmente visíveis estarão na sombra da Terra 64% do nosso tempo nominal de observação. Sendo mais alto, o OneWeb fica na sombra apenas 30% do tempo.”
O surgimento de plataformas orbitais muito brilhantes, como o BlueWalker 3, traz à tona o problema da saturação de pixels. A boa notícia é que agendar observações em torno de uma passagem do BlueWalker 3 é uma possível solução alternativa. A empresa controladora da BlueWeb, AST Spacemobile, também está trabalhando com astrônomos para mitigar os efeitos desse sistema em telescópios ópticos e de rádio.
Seguindo em frente apesar dos satélites
O resultado das simulações da equipe mostra alguma promessa em evitar muitas incursões para o VRO. Acrescentar um termo ponderado na agenda do observatório para satélites iluminados pode reduzir o número de raias nas observações, mas não resolve problemas de perda de dados. E há outros desafios técnicos. Mas, a ideia de adicionar ponderação de brilho permite aos astrônomos escolher um limite de brilho e adicionar apenas aqueles que o excedem.
Os autores concluem: “Pode ser possível calcular locais de partida ideais para uma série de observações com base em previsões de satélite para otimizar ainda mais a prevenção de satélites. Finalmente, como a detecção e o mascaramento de rastros fracos não são perfeitos, nenhuma estratégia de prevenção de satélites atenuará efetivamente os reflexos fracos e os falsos alertas resultantes.”
Finalmente, qualquer programação de evitação precisará de bons dados orbitais. Embora o VRO ainda esteja a algum tempo longe de estar “no céu”, Yoachim apontou a necessidade de TLEs precisos. “Nosso esquema só funcionará na vida real se tivermos bons TLEs das operadoras”, disse ele.
Publicado em 09/12/2022 11h11
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