Door toedoen van satellieten en andere door mensen in de ruimte geslingerde objecten raakt de nachthemel flink lichtvervuild.

Dat schrijven onderzoekers in het blad Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters. Satellieten, ruimtepuin en andere objecten die in een baan om de aarde vliegen, blijken de nachthemel letterlijk op te laten lichten. Op sommige plekken is de nachthemel daardoor wel meer dan 10 procent lichter dan in afwezigheid van die objecten het geval zou zijn geweest, zo schatten de onderzoekers. En in veel gevallen zorgen de satellieten er zo eigenhandig voor dat een gebied volgens officiële maatstaven te boek komt te staan als ‘lichtvervuild’.

Telescopen versus onze ogen
Het is niet voor het eerst dat onderzoekers zich buigen over de impact die satellieten en andere objecten in een baan om de aarde op onze nachthemel hebben. Zo is er bijvoorbeeld al veel aandacht geweest voor de in aanbouw zijnde satellietconstellaties die uiteindelijk duizenden of zelfs tienduizenden satellieten moeten tellen. Deze satellieten geven nu al regelmatig acte de présence op telescoopbeelden – vaak als heldere puntjes of streepjes – en zitten zo de observaties van astronomen in de weg.

Voor het nieuwe onderzoek keken de onderzoekers echter niet hoe satellieten het zicht van telescopen (voorgoed) veranderd hebben. In plaats daarvan gingen ze na hoe alle objecten in een baan om de aarde – van satellieten tot ruimtepuin – de nachthemel voor ons als waarnemers veranderd heeft. Onze ogen zijn niet scherp genoeg om – net als telescopen – individuele satellieten waar te nemen en daar hinder van te ondervinden. Maar we kunnen wel het gecombineerde effect dat al die objecten samen op de helderheid van de nachthemel hebben, zien.

Licht
“Wanneer de hoek tussen de zon, een ruimte-object en een waarnemer op aarde precies goed is, onderschept het ruimte-object het zonlicht en reflecteert dat naar de nachtzijde van de aarde,” zo legt onderzoeker John Barentine uit. “Grote objecten die grote hoeveelheden zonlicht onderscheppen (zoals het internationale ruimtestation bijvoorbeeld, red.) kunnen we zo zien als een heldere stip aan de hemel. Maar er zijn ook heel veel, veel kleinere objecten (in een baan om de aarde, red.); sommige zijn slechts enkele centimeters of millimeters groot. Hoewel een waarnemer ze niet als afzonderlijke lichtbronnen kan waarnemen, dragen ze wel bij aan het licht dat je oog opvangt.” Het resultaat van al die lichtbronnen – groot en klein – samen, is een lichtere nachthemel (zie kader).

De nachthemel is nooit helemaal zwart. “Naast het licht van de kosmos gloeit de atmosfeer van de aarde zelf ook heel zwak, doordat er hoog boven de planeet chemische reacties plaatsvinden.” De nachthemel is dus altijd enigszins ‘verlicht’. Het licht dat satellieten en ruimtepuin weerkaatsen, komt daar dus bovenop.

Verrassend
Voor dit onderzoek gingen de wetenschappers na hoeveel lichter de nachthemel door toedoen van satellieten en ruimtepuin nu precies wordt. “Omdat het nog nooit bestudeerd was, wisten we niet goed wat we moesten verwachten,” zo vertelt Barentine. “We waren verrast dat het effect zo groot was; veel groter dan we dachten. We hebben ons model en onze berekeningen daarop nog eens nauwkeurig nagelopen, om er zeker van te zijn dat we geen fout hadden gemaakt. Maar na die controles was het resultaat nog steeds dat ruimte-objecten ervoor zorgen dat de nachthemel zeker 10 procent lichter wordt dan deze door toedoen van natuurlijke lichtbronnen in en voorbij de aardse atmosfeer al is.”

Vóór de megaconstellaties
Die inschatting is gebaseerd op een model (zie kader), dat weer leunt op de meest recente data die de onderzoekers over het aantal objecten in een baan om de aarde en de omvang van deze objecten hadden. Die data stammen echter nog uit de periode vóór werd aangevangen met de bouw van enorme satellietconstellaties, zoals Starlink (van SpaceX). In de tussentijd heeft SpaceX alleen al zo’n 1500 satellieten gelanceerd. Maar hun effect op de nachthemel is dus nog niet meegerekend. “Eigenlijk onthullen we hoe de situatie was voor het tijdperk van de enorme satellietconstellaties begon. Daarom stellen we ook dat je die 10 procent toename in helderheid van de nachthemel als een ondergrens moet zien; de komende jaren wordt de nachthemel alleen maar lichter.”

Verifiëren
De onderzoekers gebruikten een model om een beeld te krijgen van de impact die satellieten en ruimtepuin op onze nachthemel hebben. En op basis van die data voorspelt het model dat de nachthemel voorafgaand aan de bouw van de megaconstellaties al zo’n tien procent lichter was geworden. “We hebben de voorspellingen van het model nog niet middels observaties kunnen verifiëren,” vertelt Barentine. “Dat is vanaf het aardoppervlak praktisch onmogelijk, vanwege de natuurlijke lichtbronnen in de atmosfeer.” Om de uitkomsten te verifiëren zouden er eigenlijk vanuit de ruimte observaties moeten worden gedaan. “Eén mogelijkheid zou zijn om dat vanuit het internationale ruimtestation te doen. We zijn die mogelijkheid nu aan het onderzoeken.”

Wie met het blote oog naar de sterrenhemel tuurt, zal niet direct opmerken dat de nachthemel naar schatting zo’n 10 procent lichter is geworden. Anders wordt dat als de nachthemel nog lichter wordt. Dan kan het namelijk wel eens zo zijn dat bijvoorbeeld de gloeiende sterrenwolken die de Melkweg rijk is en die je nu op grote afstand van lichtvervuilde steden nog goed kunt zien, aan het zicht onttrokken worden. “Op een werkelijk ‘ongerepte’ (oftewel: nauwelijks lichtvervuilde, red.) plek, kun je verspreid over de nachthemel tot wel 6000 sterren zien,” vertelt Barentin. “Als de nachthemel 10 procent lichter is, wordt dat aantal ietsje kleiner. Maar als de nachthemel 50 procent helderder zou worden, zouden het er al 1000 minder zijn. Dat is significant.”

De bovengrens is niet te voorspellen
Hoeveel lichter de nachthemel nog gaat worden, is lastig in te schatten. “Een belangrijke onzekere factor is het effect van ruimtepuin,” merkt Barentine op. Doordat er steeds meer objecten in een baan om de aarde worden geplaatst, mag je verwachten dat er in de toekomst ook steeds vaker botsingen tussen objecten zullen plaatsvinden. “Maar we hebben nog geen goed beeld van hoe vaak botsingen ontstaan als het aantal satellieten dat in een baan om de aarde draait, toeneemt.”

Het is te hopen dat het zover niet gaat komen. Maar niets weerhoudt bedrijven en organisaties er vooralsnog van om objecten in een baan om de aarde te brengen; er zijn geen internationale of nationale wetten die dat verbieden of aan banden leggen. “Eigenlijk komt het allemaal neer op de volgende vraag: is de ruimte van ons allemaal of is de ruimte in feite het eigendom van degenen die deze gebruiken? Daarover zijn nog geen internationale afspraken gemaakt.” En dus blijven bedrijven als SpaceX, Amazon en OneWeb vrijmoedig aan hun megaconstellaties bouwen. “Zolang het landen en bedrijven toegestaan is om objecten – zonder dat daar al te veel beperkingen aan worden gesteld – in een baan rond de aarde te brengen, is het lastig voor te stellen dat de situatie die wij in ons onderzoek beschrijven, verbetert. We hebben ons lang ingezet om de invloed die kunstmatige lichtbronnen op aarde op de nachthemel hebben, te beperken. En die inspanningen worden nu ondermijnd door lichtbronnen hoog boven onze planeet die veel lastiger aan te pakken zijn. Ik wil niet zeggen dat het ‘te laat’ is om de situatie te veranderen, maar met elke nieuwe satellietlancering wordt het wel steeds lastiger.”