Voor het eerst is er wetenschappelijk onderzoek gedaan naar de effecten die grote satellietconstellaties – zoals Starlink – hebben op astronomische waarnemingen.

En de resultaten zijn gemengd. Waar sommige observatoria relatief weinig hinder ondervinden van de (geplande) satellietconstellaties, hebben anderen er bijzonder veel last van. Dat is te lezen in het blad Astronomy & Astrophysics.

De studie
Het onderzoek – dat in opdracht van het European Southern Observatory (kortweg ESO) werd uitgevoerd – ging na welke effecten 18 satellietconstellaties hebben op de waarnemingen op visuele en infrarode golflengten. Daarbij werd voornamelijk gekeken naar telescopen van ESO zelf, maar ook naar enkele andere telescopen die niet door ESO zijn gebouwd.


Andere telescopen
Zoals gezegd ligt de focus in dit onderzoek op telescopen die onderzoek doen op visuele en infrarode golflengten. Er zijn ook nog andere observatoria, die onderzoek doen op radio-, millimeter- en submillimetergolflengten. Ook deze ondervinden waarschijnlijk hinder van de satellietconstellaties. Maar dat is een onderwerp voor vervolgonderzoek.

Satellietconstellaties
De 18 satellietconstellaties waar in het onderzoek rekening mee is gehouden, worden momenteel ontwikkeld door bedrijven zoals Elon Musks SpaceX. Maar ook Amazon zal duizenden satellieten in een baan om de aarde brengen, met als doel ook op afgelegen plekken internet aan te kunnen bieden. Naar schatting zullen de 18 bestudeerde satellietconstellaties samen bestaan uit meer dan 26.000(!) satellieten.

Zorgen
Met zo’n drukbevolkte hemel kun je je wel voorstellen dat er regelmatig een satelliet door het gezichtsveld van een telescoop of observatorium zeilt. Astronomen maken zich dan ook grote zorgen. En sommigen hebben het effect van de in aanbouw zijnde satellietconstellaties zelfs al aan den lijve ondervonden.

In een poging te achterhalen in hoeverre deze satellietconstellaties – zodra ze voltooid zijn – daadwerkelijk een uitdaging gaan vormen voor astronomisch onderzoek, hebben onderzoekers nu dus uitgebreid onderzoek gedaan. Daarbij keken ze onder meer naar de gevolgen die de satellietconstellaties hebben voor ESO’s Very Large Telescope en de in aanbouw zijnde Extremely Large Telescope. Het onderzoek – waarin men er voor het gemak van uitgaat dat 26.000 satellieten ongeveer gelijkmatig over de nachthemel zijn verspreid en een helderheid hebben die vergelijkbaar is met die van de satellieten die reeds gelanceerd zijn – wijst uit dat beide genoemde observatoria er middelmatige hinder van zullen ondervinden. De effecten zijn het grootst als beide observatoria gebruik maken van lange belichtingstijden (ongeveer 1000 seconden). In de ochtend en avondschemering zou tot wel 3% van de gemaakte opnamen in dat geval regelrecht de prullenbak in kunnen. Bij opnames met kortere belichtingstijden, gemaakt in de ochtend- en avondschemering zou minder dan 0,5% van de beelden onbruikbaar zijn.

Groothoek-surveytelescopen
Grotere hinder ondervinden telescopen met een groot beeldveld, zoals de Vera C. Rubin-sterrenwacht. Deze telescoop brengt grote delen van het heelal in beeld, waardoor deze geknipt is voor de zoektocht naar planetoïden, mini-maantjes en kortstondige verschijnselen zoals supernova’s. Terwijl astronomen staan te springen om de nog in aanbouw zijnde Vera C. Rubin-sterrenwacht in gebruik te nemen, dreigen de eveneens in aanbouw zijnde satellietconstellaties ernstig roet in het eten te gooien, zo blijkt uit het onderzoek. Van alle belichtingen met deze sterrenwacht wordt – afhankelijk van het jaargetijde en het tijdstip in de nacht waarop de opnames worden gemaakt – tot wel 30 à 50% ernstig gehinderd.

De ongerepte nachthemel is niet meer
Wat velen stoort als het gaat om de gigantische satellietconstellaties, is dat de nachthemel ernstig verstoord wordt. Maar hoe ziet die nachthemel er nu precies uit als al die satellieten daadwerkelijk om de aarde cirkelen? Het hangt sterk af van het moment waarop je de nachthemel aanschouwt en waar je dat doet. Als voorbeeld halen de onderzoekers een sterrenwacht op gematigde breedte aan. Vanuit die sterrenwacht zouden in de toekomst boven de horizon 1600(!) satellieten te zien zijn. De meeste bevinden zich laag aan de hemel (minder dan 30 graden boven de horizon). Daarboven – we hebben het dan over het stukje hemel waar de meeste astronomische waarnemingen worden gedaan – zijn op elk moment zo’n 250 satellieten te zien. De satellieten zijn het best zichtbaar rond zonsopgang en zonsondergang en verdwijnen in de loop van de avond in de schaduw van de aarde.

Deze schematische tekening laat zien hoe het zit met de zichtbaarheid van satellieten. Deze zijn alleen zichtbaar als ze zich boven de horizon (van de waarnemer) bevinden én door de zon worden belicht. De meeste satellieten zie je niet, omdat ze zich onder horizon en/of schuilgaan in de aardschaduw. Die aardschaduw beslaat in de loop van de avond een steeds groter deel van de nachthemel. Afbeelding: ESO / L. Calçada.

Voorzichtige oplossingen
Sommige observatoria kunnen maatregelen nemen om de hinder door satellietconstellaties te beperken. Zo zou men rekening kunnen houden met de berekende posities van de satellieten en ervoor kunnen kiezen om in zo’n gebied geen waarnemingen te doen en te wachten tot de kust veilig is. Een ander optie is om het luik van de telescoop te sluiten als er een satelliet in het gezichtsveld komt. Of alleen waarnemingen te doen in het deel van de hemel dat zich in de aardschaduw bevindt; doordat satellieten aldaar niet door de zon worden belicht, verstoren ze de waarnemingen ook niet. Deze ‘oplossingen’ zijn echter niet geschikt voor alle soorten waarnemingen en ook geen optie voor groothoek-surveytelescopen, zoals de eerder aangehaalde Vera C. Rubin, die juist ontwikkeld is om continu een groot deel van de nachthemel te monitoren, in de hoop er zo getuige van te zijn dat er iets bijzonders gebeurt of voorbijkomt.

Hier zie je de nachthemel boven de Extremely Large Telescope. Deze telescoop wordt nog gebouwd en zou in 2025 in gebruik moeten worden genomen. Afbeelding: ESO / M. Zamani.

Daarnaast kunnen ook de bedrijven die de satellieten de lucht in schieten, actie ondernemen. Zo kan het al veel helpen als zij hun satellieten donker van kleur maken, waardoor ze minder licht reflecteren. SpaceX experimenteert daar momenteel mee; in januari lanceerde het bedrijf een donkere StarLink-satelliet. Doel is om te achterhalen of zo’n donkere satelliet het probleem oplost en net zo goed functioneert als zijn lichtere soortgenoten.

Met het nieuwe onderzoek probeert ESO mensen opnieuw bewust te maken van de uitdagingen die de ontsluiting van de ruimte met zich meebrengt. Steeds meer bedrijven krijgen toegang tot de ruimte en eigenen zich deze in zekere zin toe. De grote uitdaging is nu om een balans te vinden tussen wat bedrijven in een lage baan om de aarde en wat astronomen met behulp van machtige telescopen vanaf de aarde willen bewerkstelligen.