Amazon wird den Himmel mit
Satelliten füllen.
Astronomen sind nicht glücklich
- gilt nicht nur für Amazon, StarLink, OneWeb
und weiteren..
Große Konstellationen von Satelliten stören die Beobachtungen der Teleskope,
und Amazon wird schließlich weitere 3.200 davon am Nachthimmel hinzufügen.
Wissenschaftler sind besorgt und suchen nach Lösungen.
AMAZON IST GESETZT um zwei Satellitenprototypen für sein Project
Kuiper-Netzwerk zu starten, das schließlich mehr als 3.200 Orbiter umfassen
wird. Das Projekt Kuiper könnte ein Rivale für die Starlink-Konstellation
von SpaceX werden, die derzeit fast 4.800 Fahrzeuge umfasst. Der Start von
Amazon ist für heute um 14 Uhr Eastern Time geplant, mit einem
Backup-Startfenster morgen. Dieses rasante Wachstum der Satellitenindustrie
hat seinen Preis für Astronomen und Fans des Nachthimmels, wie zwei neue
Studien und Podiumsdiskussionen auf einer internationalen
Astronomiekonferenz in dieser Woche betonten.
Alle Raumfahrzeuge in einer niedrigen Erdumlaufbahn reflektieren das
Sonnenlicht, und einige glitzern genug, um mit bloßem Auge sichtbar zu sein
– künstliche Konstellationen, die mit stellaren Konstellationen
konkurrieren. Satelliten können Astronomen Probleme bereiten, wenn sie über
Bilder streifen, Radiobeobachtungen stören oder hart erarbeitete Daten
weniger wissenschaftlich nutzbar machen. Einer Schätzung zufolge könnten in
den 2030er Jahren rund 100.000 Satelliten am Himmel unterwegs sein. Während
sich die Wissenschaftler hauptsächlich um diesen Gesamteffekt kümmern, sind
einige einzelne Satelliten in der Tat sehr hell. Eine Studie, die diese
Woche in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht wurde, zeigt, dass ein
Prototyp des BlueBird-Schwarms von AST SpaceMobile zu einem der hellsten
Objekte am Himmel geworden ist. Eine andere Studie dokumentiert, dass selbst
absichtlich abgedunkelte Satelliten immer noch doppelt so hell sind – wenn
nicht sogar mehr – als der Grenzwert, den Astronomen gefordert haben, um die
Auswirkungen auf die Weltraumwissenschaft zu minimieren.
Solche Bedenken führten diese Woche zu einer großen Konferenz, die vom
Zentrum für den Schutz des dunklen und ruhigen Himmels vor
Satellitenkonstellationsstörungen (CPS) der Internationalen Astronomischen
Union organisiert wurde. Es findet auf den Kanarischen Inseln statt, wo es
mehrere Observatorien gibt. Es ist das erste persönliche Treffen dieser Art,
bei dem zahlreiche Astronomen sowie Vertreter der Satellitenindustrie,
Befürworter indigener und ökologischer Perspektiven sowie Politikexperten
zusammenkommen.
"Wir stehen an der Schwelle zu einer neuen Ära mit einem überfüllten, großen
Zoo von Satelliten. Eine Reihe heller Satelliten am Himmel zu haben, wird
die Astronomie sehr stören", sagt Aparna Venkatesan, eine Astrophysikerin an
der Universität von San Francisco, die auf dem Treffen über ökologische und
kulturelle Ansichten des Nachthimmels sprach. Sie war Co-Autorin einer
früheren Studie darüber, wie die Verbreitung von Satelliten das Risiko von
Kollisionen in der niedrigen Erdumlaufbahn erhöht und die Menge an
Weltraumschrott erhöht. Das CPS-Treffen wurde wegen Covid und eines
Vulkanausbruchs mehrfach verschoben und ist daher längst überfällig, sagt
Venkatesan. "Aber in gewisser Weise war das Warten ein Geschenk, weil die
Astronomen, Modellierer und Datennehmer in der Lage waren, sich zu
organisieren."
Die Atlas-V-Rakete der United Launch Alliance startet die Prototypen des
Kuiper-Satelliten
Die Atlas-V-Rakete der United Launch Alliance wird von der Vertical
Integration Facility zum Space Launch Complex-41 in Cape Canaveral, Florida,
transportiert, um den Start der Protoflight-Mission Project Kuiper von
Amazon vorzubereiten.FOTO: UNITED LAUNCH ALLIANCE
Astronomen befürchten, dass helle Satelliten Bilder mit Photobomben versehen
und Radioempfänger stören können, wodurch astronomische Daten beeinträchtigt
werden. Ein Team des Vera-Rubin-Observatoriums in den chilenischen Anden,
das nach seiner Eröffnung im nächsten Jahr eines der leistungsstärksten
Teleskope der Erde sein wird, hat eine Helligkeitsgrenze von scheinbarer
Magnitude 7 vorgeschlagen. (Scheinbare Helligkeiten beschreiben, wie hell
etwas auf der Erde erscheint, nicht seine absolute Helligkeit. Eine ferne
Galaxie kann eine schwächere Helligkeit haben als ein naher Stern oder ein
viel näherer Satellit.) Aber die meisten Mitglieder von
Satellitenkonstellationen leuchten viel heller als das, zumindest zeitweise.
Satellitennetzwerke erzeugen auch ein diffuses Licht am Nachthimmel, selbst
von Orbitern, die einzeln nicht sichtbar sind. Dieses Licht wird nur heller,
wenn Satelliten kollidieren, wodurch reflektierende Teile von fliegendem
Müll entstehen, die nicht in Bildern maskiert werden können.
Starlink-Satelliten waren in viele Beinahe-Unfälle verwickelt, unter anderem
in der Nähe der chinesischen Raumstation Tiangong.
Während Bodenteleskope am stärksten beeinträchtigt sind, sind auch einige
Weltraumteleskope, insbesondere Hubble, betroffen. Da Hubble etwas unterhalb
einiger Satellitennetzwerke kreist, weist ein kleiner, aber zunehmender
Prozentsatz seiner Bilder Streifen auf.
Die Organisatoren der Konferenz betonen, dass Astronomen im Allgemeinen
nichts gegen Satellitenkonstellationen haben, die Breitbandzugang,
Navigation und andere wichtige Dienste bereitstellen können. "Der
potenzielle Nutzen für die Menschheit ist groß, aber auch die damit
verbundenen Bedenken. Kreative Lösungen und technologische Innovationen sind
erforderlich, um diese Probleme anzugehen und zu lösen", heißt es auf der
Website der Konferenz. Aber die Teilnehmer haben Schwierigkeiten, die
Interferenzen aufgrund der wachsenden Zahl von Satelliten zu bewältigen.
"Aus astronomischer Sicht gibt es nichts, was wir tun können, um das zu
stoppen. Es ist an der Zeit, die Auswirkungen abzumildern und zu
reduzieren", sagt Mike Peel, Astronom am Instituto de Astrofísica de
Canarias, der die Gruppe des CPS leitet, die sich auf die Anpassung von
Beobachtungsstrategien konzentriert.
Astronomen wie Harrison Krantz von der University of Arizona nutzen
Teleskope, um Zeugnis von diesen Herausforderungen abzulegen. "Diese
Satelliten werden die Astronomie erschweren, aber nicht unmöglich machen.
Lassen Sie uns die Situation bewerten und sehen, welche Instrumente uns zur
Verfügung stehen", sagt Krantz. Zum Beispiel können Astronomen manchmal
Software verwenden, die Pixel maskiert, die von Streifen betroffen sind. Sie
können auch einige Beobachtungen zeitlich abstimmen, um Ansammlungen von
Satelliten zu vermeiden, oder ihre Teleskope nicht dorthin ausrichten, wo
die Satelliten am hellsten sind. Krantz und seine Kollegen veröffentlichten
kürzlich die Ergebnisse einer 2,5 Jahre dauernden umfassenden
Durchmusterung, die ergab, dass Satelliten entgegen den Annahmen einiger
Astronomen dazu neigen, im Zenit oder direkt über ihnen am hellsten zu sein,
wo sie am nächsten sind. Stattdessen sind sie in mittleren Höhen gegenüber
der Sonne am hellsten. Es ist jedoch nicht immer möglich, Beobachtungen
anzupassen, was bedeutet, dass einige wichtige Daten verloren gehen.
Satelliten haben auch eine lange Geschichte der Störung von Radioteleskopen,
einschließlich des LOFAR-Netzwerks von Niederfrequenzantennen und des
Atacama Large Millimeter Array in Chile. Radiosignale und elektromagnetische
Strahlung von Satelliten können statische Aufladung erzeugen, die Anzeichen
der kosmischen Phänomene nachahmt, die Astronomen zu untersuchen versuchen.
"Es war immer klar, dass Satelliten diesen Effekt haben würden, weil die
gesamte Elektronik diesen Effekt hat. Das ist unvermeidlich. Wir wussten,
dass Strahlung austreten würde, aber wir wussten bis jetzt nicht, wie viel",
sagt Benjamin Winkel, Astronom am Max-Planck-Institut für Radioastronomie in
Bonn, der an der Konferenz teilnimmt.
Winkel ist Co-Autor einer Anfang des Jahres veröffentlichten Studie über die
Strahlungswerte und -frequenzen, die von 68 Starlink-Satelliten gemessen
wurden, die während einer einstündigen Beobachtung den Strahl der
LOFAR-Station passierten. Winkel sagt, SpaceX habe versucht, den Funkverkehr
auf andere Frequenzen zu verlagern, wenn ihre Satelliten über Teleskope
fliegen, und zu verhindern, dass ihre Radiostrahlen zu nahe auf sie
gerichtet werden. Winkels Studie kam jedoch zu dem Schluss, dass diese
Bemühungen unzureichend waren, da Teleskope immer noch empfindlich auf die
interne Elektronik von Satelliten reagieren. "Als wir hinsahen, tauchte
etwas auf, viel heller als erwartet. Das ist keine Nadel im Heuhaufen", sagt
Winkel und meint damit die elektromagnetische Strahlung der Bordelektronik
der Satelliten.
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Die Astronomen auf der Konferenz haben einige wichtige Korrekturen, die sie
sich von der Raumfahrtindustrie wünschen: Satelliten auf mindestens 7
Magnitude abzudunkeln, "radioruhige Zonen" um Teleskope herum nicht zu
stören, Radiofrequenzbänder in der Nähe der von Teleskopen verwendeten
Bänder zu vermeiden und mehr Informationen mit der astronomischen
Gemeinschaft zu teilen. Winkel weist darauf hin, dass internationale
Vorschriften begrenzen, wie viel elektromagnetische Strahlung Smartphones
und Fernseher austreten können – aber bisher wurden diese Regeln nicht auf
Satelliten angewendet.
Nationale Vorschriften und internationale Richtlinien haben sich langsamer
entwickelt als Innovationen. Bisher haben sich nur freiwillige Änderungen
herauskristallisiert. SpaceX versuchte beispielsweise, seine Satelliten mit
Visieren auszustatten, um zu verhindern, dass das Sonnenlicht auf die
Unterseite des Gehäuses trifft, wie aus einem Whitepaper des Unternehmens
aus dem Jahr 2022 hervorgeht. Die Visiere schienen den Glanz zu dämpfen,
aber sie standen einem neuen optischen Kommunikationssystem im Weg, so dass
das Unternehmen die Visiere aufgab, so das Papier von SpaceX.
SpaceX hat auch versucht, den Körper seines Raumfahrzeugs mit Beschichtungen
zu versehen, um sie dunkler zu machen, und Krantz' Team kam zu dem Schluss,
dass sie dadurch etwas schwächer wurden. Das ist ein bedeutender
Fortschritt, obwohl die Satelliten immer noch 2,5 bis 6 Mal heller sind als
die Schwelle von 7 Magnituden, mit der Astronomen leben können, sagt Krantz.
SpaceX hat auch begonnen, mit einer "dielektrischen Spiegelfolie" zu
experimentieren, um seine neueste Generation von Satelliten weiter
abzudunkeln und Radiowellen durch sie hindurchzulassen, heißt es in dem
Whitepaper.
Vertreter von SpaceX reagierten nicht auf die Bitte von WIRED um eine
Stellungnahme. Aber Patricia Cooper, eine ehemalige SpaceX-Vizepräsidentin,
sagte gegenüber WIRED: "SpaceX hat viel Geld, viel Zeit und viele Gedanken
in seine Korrekturen gesteckt." Cooper ist heute Präsident von Constellation
Advisory LLC, einer Gruppe, die Satellitenunternehmen in Bezug auf
Richtlinien und Vorschriften berät. "Ich mache mir Sorgen, dass anhaltende
Alarmrufe ohne einen sinnvollen Fokus auf Lösungen Unternehmen davon
abhalten werden, es zu versuchen", sagt sie.
In einer per E-Mail versandten Erklärung schrieb Amazon-Sprecher Brecke
Boyd: "Als Teil unserer Prototyp-Mission werden wir eine
Antireflexionsmethode auf einem der beiden Satelliten testen, um mehr
darüber zu erfahren, ob es ein effektiver Weg ist, das Reflexionsvermögen zu
verringern." Das Unternehmen plant auch, Steuerungs- und
Manövrierfähigkeiten zu nutzen, um die Solaranlage und das Raumfahrzeug so
auszurichten, dass die Reflexion von Oberflächen minimiert wird, heißt es in
dieser Erklärung.
Starlink umfasst inzwischen mehr als die Hälfte aller Satelliten im Orbit,
und SpaceX bemüht sich um die behördliche Genehmigung für 30.000 weitere.
Amazon hat Nachholbedarf, obwohl das Unternehmen plant, seine Flotte von
mehr als 3.000 bis 2029 zu füllen. Die Netzwerke beider Unternehmen werden
in ähnlichen Höhen fliegen: zwischen 342 und 392 Meilen über der Erde. Zu
den anderen Netzwerken gehört OneWeb, das über mehr als 630 Satelliten
verfügt, die in einer viel größeren Höhe kreisen – 750 Meilen. Sie sind
daher schwächer, brauchen aber länger, um aus dem Sichtfeld eines Teleskops
zu verschwinden.
Das BlueBird-Netzwerk von Kommunikationssatelliten von AST SpaceMobile
könnte 150 oder mehr umfassen, wobei bis Ende nächsten Jahres mehr als 100
gestartet werden sollen. Die neue Nature-Studie, die von einem Team von etwa
40 Forschern erstellt wurde, ergab, dass ihr Prototyp BlueWalker 3, der 2022
gestartet wurde, mehr Licht reflektiert als fast jeder andere Stern. Es ist
auch ziemlich groß für Satellitenstandards, mit fast 700 Quadratmetern,
einschließlich seiner breiten Solaranlage. "BlueWalker war ein Schock für
uns, wie hell es war. Wir sind auch sehr besorgt über die Auswirkungen auf
die Radioastronomie", da eine der Downlink-Frequenzen neben einem
geschützten Radioband bei 42,5 bis 43,5 Gigahertz liegt, sagt John
Barentine, einer der Co-Autoren der Studie und Konferenzteilnehmer. Der
Astronom aus Tucson, Arizona, ist außerdem Geschäftsführer von Dark Sky
Consulting, einem Unternehmen, das Unternehmen und Regierungsbeamte bei der
Außenbeleuchtung berät, um den dunklen Nachthimmel zu erhalten.
"Wir arbeiten daran, die Bedenken der Astronomen auszuräumen", schrieb Scott
Wisniewski, Chief Strategy Officer von AST SpaceMobile, in einer E-Mail an
WIRED. Dazu gehört auch, die Helligkeit der Satelliten durch
Roll-Neige-Flugmanöver zu verringern und sie daran zu hindern, in der Nähe
von Radioteleskopen zu senden. Das Unternehmen plane auch, seine Satelliten
der nächsten Generation mit entspiegelten Materialien auszustatten, schrieb
Wisniewski.
Astronomen und Industrievertreter haben noch mehr zu tun, um Lösungen zu
finden. "Vielleicht ist das Beste, worauf wir jetzt hoffen können, eine
etwas unbehagliche Koexistenz" mit der Industrie, sagt Barentine. Die beiden
müssen sich eine einzige Ressource teilen: den Nachthimmel. "Meine Hoffnung
ist, dass wir einen Weg finden können, dies zu tun, der den Schaden für die
Astronomie minimiert", sagt er.
https://www.wired.com/story/as-amazon-launches-project-kuiper-astronomers-debate-how-to-fix-a-satellite-filled-sky/
