Lehdistötiedote

ESO:n uusi selvitys arvioi satelliittikonstellaatioiden vaikutuksia havaitsevalle tähtitieteelle

5. maaliskuuta 2020

Tähtitieteilijät ovat huolissaan suurten satelliittikonstellaatioiden vaikutuksista tieteelliselle tutkimukselle. Jotta näiden vaikutuksesta tähtiteteen havaintoihin saataisiin parempi käsitys, niin ESO on tehnyt tieteellisen tutkimuksen satelliittikonstellaatioiden vaikutuksesta koskien erityisesti ESO:n näkyvän- ja infrapuna-alueen teleskooppeja. Tutkimuksessa tarkasteltiin 18 suunnitellun satelliittikonstellaation vaikutuksia havaintoihin sisältäen esimerkiksi SpaceX:n, Amazonin, OneWebin, sekä 26 tuhatta yksittäistä satelliittia [1]. Tutkimus on hyväksytty julkaistavaksi 'Astronomy & Astrophysics'-julkaisusarjassa.

Tutkimuksen mukaan suuret teleskoopit, kuten ESO:n Very Large Telescope eli VLT-kaukoputket ja ESO:n tuleva Extremely Large Telescope eli ELT tulevat jokseekin kärsimään tällä hetkellä suunnitteilla olevista satelliittien konstellaatioista. Vaikutus on suurempi, kun käytetään pitkiä valotusaikoja (jopa 1000 s), jolloin kuvista 3% voi epäonnistua hämärän aikaan, eli aamun ja auringonnousun, sekä illan ja auringonlaskun aikaan. Vaikutus on pienempi lyhyissä valotuksissa, joista alle 0.5% kärsivät tästä ilmiöstä. Yöllä muina aikoina tehdyt havainnot kärsivät myös vähemmän, koska satelliitit ovat Maan varjossa ja siten eivät ole valaistuja. Tutkimusaiheesta riippuen vaikutuksia voitaisiin pienentää, jos ESO:n teleskooppien operoinnin aikatauluihin tehtäisiin muutoksia, vaikka nämä muutokset eivät välttämättä ole yksinkertaisia [2]. Teknisesti tehokas keino olisi pimentää itse satelliitit.  

Tutkimuksen mukaan suurin vaikutus olisi laajan kuvakentän taivaan kartoituksissa (wide-field surveys) ja erityisesti niissä mitä suuret teleskoopit tekevät. Esimerkiksi jopa 30-50% US National Science Foundation's Vera C. Rubin observatorion valoituksista (ei ole ESO:n tutkimusyksikkö) kokisi merkittävän vaikutuksen riippuen vuoden ajasta, yön hetkestä ja tutkimuksen yksinkertaistavista oletuksista. Ne vaikutusta pienentävät tekijät, joita voitaisiin soveltaa ESO:n teleskooppeihin eivät toimisi tämän observatorion tapauksessa, vaikka myös muita strategioita parhaillaan tutkitaankin. Tarvitaan lisätutkimuksia, jotta tieteelliset vaikutukset havaintodataan ja analyysin monimutkaisuus ymmärretään täysin. Laajan kuvakentän taivaankartoituskaukoputket, kuten Rubin observatorio pystyvät skannaamaan suuria taivaanalueita nopeasti, jolloin lyhytaikaiset ilmiöt, kuten supernovat ja potentiaalisesti Maata uhkaavat asteroidit pystytään havaitsemaan. Koska niillä on ainutlaatuinen kyky tuottaa suuria datamääriä ja ne pystyvät löytämään havaintokohteita useille muille observatorioille, niin tähtitieteilijöiden yhteisö ja rahoitusorganisaatiot Euroopassa ja muualla ovat asettaneet suuren kuvakentän taivaankartoituskaukoputket prioriteetissa hyvin korkealle tähtitieteen tulevaisuuden kannalta.

Sekä ammatti-, että amatööritähtitieteilijät ovat osoittaneet huolensa siitä, miten satelliittien megakonstellaatiot vaikuttavat yötaivaan paljaaseen näkymään. Tutkimuksen mukaan noin 1600 konstellaatioiden satelliittia tulee olemaan horisontin yllä keskimääräiseltä leveysasteelta katsottuna. Useimmat tulevat olemaan matalalla taivaalla 30 asteen sisäpuolella horisontista. Tämän yläpuolella, eli sillä alueella, missä suurin osa havainnoista tehdään tulee olemaan noin 250 konstellaatioiden satelliittia joka hetki. Vaikka Aurinko valaisee niitä kaikkia auringon nousun ja laskun aikoina, niin yhä suurempi osa niistä joutuu Maan varjoon keskiyöhon mennessä. ESO:n tutkimuksessa jokaiselle satelliitille oletetaan tietty kirkkaus. Tämän oletuksen seurauksena jopa 100 satelliittia voivat olla riittävän kirkkaita, jotta ne näkyvät paljain silmin hämärän aikaan. Näistä noin 10 on yli 30 astetta horisontin yläpuolella. Kaikki nämä luvut putoavat, kun yö pimenee ja satelliitit siirtyvät Maan varjoon. Yleisesti ottaen nämä satelliittien konstellaatiot kaksinkertaistavat yötaivaalla yli 30 asteen korkeudella horisontista näkyvien satelliittien lukumäärän [3].

Nämä lukumäärät eivät sisällä välittömästi satelliittien laukaisun jälkeisiä vaikutuksia. Vaikkakin ne ovat vaikuttavia ja kirkkaita näkyjä, niin niiden vaikutus kestää vain hetken ja ne ovat näkyvissä aivan auringonlaskun jälkeen tai ennen auringonnousua, sekä ne näkyvät Maapallolla vain hyvin rajatulla alueella.

ESO:n tutkimuksessa on käytetty yksinkertaistuksia ja oletuksia, jotta saataisiin konservatiivinen arvio satelliittien vaikutuksesta, mikä todellisuudessa voi olla tässä arvioitua pienempi. Jos vaikutuksia haluttaisiin arvioida tarkemmin tarvittaisiin sofistikoituneempi malli. Vaikkakin tässä tutkimuksessa fokuksessa ovat olleet ESO:n teleskoopit, niin tulokset pätevät samalla tavalla muihinkin kuin ESO:n teleskooppeihin, jotka toimivat näkyvän ja infrapunaisen valon alueella ja käyttävät vastaavia instrumentteja ja tekevät samanlaista tutkimusta.

Satelliittikonstellaatioilla on myös vaikutusta radio-, millimetri-, ja alimillimetrialueen observatorioille. Näihin kuuluvat Atacama Large Millimeter/submillimeter Array eli ALMA ja Atacama Pathfinder Experiment (APEX). Tätä tullaan tutkimaan myöhemmin lisätutkimuksissa.

ESO yhdessä muiden observatorioiden kanssa, kansainvälinen tähtitieteen unioni (International Astronomical Union, IAU), American Astronomical Society (AAS), UK Royal Astronomical Society (RAS), ja muut yhdistykset ovat yhdessä nostaneet tämän asian esille koko maailman mittakaavassa. Tässä yhteisessä hankkeessa mukana ovat myös 'United Nations Committee on the Peaceful Uses of Outer Space, COPUOS' ja 'European Committee on Radio Astronomy Frequencies, CRAF'. Samalla kertaa avaruusyhtiöiden kanssa on etsitty käytännön ratkaisuja, mitkä takaisivat maanpäälisten suuria investointeja vaatineiden tähtitieteen tutkimuslaitteiden käyttämisen. ESO tukee sellaisten säännöstöjen laatimista, mitkä takaisivat harmoonisen yhteisolon mahdollisuuden alhaisen kiertoradan satelliittien teknologiselle kehitykselle ja ihmiskunnan kyvylle havaita ja ymmärtää maailmankaikkeutta.

Lisähuomiot

[1] Useat satelliittikonstellaatioita karakterisoivat parametrit, kuten satlliittien lukumäärä, muuttuvat jatkuvasti. Tässä tutkimuksessa Maata kiertävien satelliittien kokonaismääräksi oletetaan 26000, mutta tämä luku voi olla myös suurempi. 

[2] Haittatekijöitä lieventävinä tekijöinä voivat olla esimerkiksi seuraavat toimenpiteet. Satelliittien paikan laskeminen, jotta se voidaan havainnoissa välttää ja teleskoopin kuvun sulkeminen, kun satelliitti kulkee näkökentän yli. Muita toimenpiteitä ovat havaintojen rajoittaminen sellaisille taivaan alueille, mtkä ovat Maan varjossa ja siten satelliitit eivät ole valaistuja. Nämä toimenpiteet eivät kuitenkaan sovellu kaikkiin tieteellisiin tutkimuksiin.

[3] On arvioitu, että noin 34 000 yli 10 cm:n kokoista kappaletta kiertää parhaillaan Maan ympäri. Näistä noin 5500 on satelliitteja, joista 2300 on yhä toiminnassa. Loppu on avaruusromua, kuten rakettien viimeisiä vaiheita ja satelliittien laukaisussa käytettyjä osia. Näistä noin 2000 on horisontin yläpuolella joka hetki. Hämärän tuntien aikana niistä noin 5–10 on Auringon valaisemia ja riittävän kirkkaita, jotta ne näkyvät paljain silmin.

Lisätietoa

Tässä esitelty tutkimusartikkeli “On the impact of Satellite Constellations on Astronomical Observations with ESO Telescopes in the Visible and Infrared Domains”, jonka kirjoittajina ovat O. Hainaut ja A. Williams julkaistaan Astronomy and Astrophysics lehdessä ja se on ladattavissa täältä, sekä arXiv-palvelusta.

Linkit

• Tutkimusartikkeli
• ESO:n ilmoitus "Satellite Constellations and their Impact on Astronomy"
• IAU:n ilmoitus "IAU Statement on Satellite Constellations"
• AAS:n julkaisu "AAS Works to Mitigate Impact of Satellite Constellations on Ground-Based Observing"
• Rubin Observatory Legacy Survey of Space and Time (LSST) "Impact on Optical Astronomy of LEO Satellite Constellations"

Yhteystiedot

Olivier R. Hainaut
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6752
Matkapuhelin: +49 151 2262 0554
Sähköposti: ohainaut@eso.org

Andrew Williams
ESO External Relations Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 320 062 78
Sähköposti: awilliam@eso.org

Bárbara Ferreira
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6670
Matkapuhelin: +49 151 241 664 00
Sähköposti: pio@eso.org

Pasi Nurmi (Lehdistön yhteyshenkilö Suomi)
ESO Science Outreach Network ja University of Turku
Turku, Finland
Puh.: +358 29 4504 358
Sähköposti: eson-finland@eso.org

Connect with ESO on social media