BlueWalker 3 - Hoe een nieuw type satelliet de astronomie op aarde zal beïnvloeden
Een team van wetenschappers heeft een helder object aan de hemel gevolgd. Maar het is geen ster. Het is een nieuw type commerciële satelliet. Astronomen proberen te begrijpen hoe de helderheid en transmissies van deze satelliet de observaties op aarde van het heelal zullen verstoren - en wat er gedaan kan worden om deze effecten te minimaliseren als er meer van dit soort satellieten worden gelanceerd.
In een paper gepubliceerd in Nature, rapporteert het team zijn eerste gedetailleerde beoordeling over hoe de satelliet - BlueWalker 3 (*) - de astronomie zou kunnen beïnvloeden.
"Hoewel er slechts één BlueWalker 3-satelliet is, is het een van de helderste objecten aan de hemel en een voorbode van waar een lage baan om de aarde naartoe gaat voor hemelwaarnemers," zei co-auteur Meredith Rawls, een onderzoekswetenschapper bij het DiRAC Institute van de Universiteit van Washington en het Vera C. Rubin Observatorium in Chili.
Voortbouwend op de eerste waarnemingen die kort na de lancering zijn gedaan, vormen deze nieuwe resultaten een aanvulling op het aanvankelijke begrip van deze ongewone satelliet. Het artikel bevat details over hoe de helderheid van de satelliet in de loop van de tijd verandert en de zichtbaarheid van overboord gegooide hardware. Met bedrijven die van plan zijn om de komende jaren meer commerciële satellieten in te zetten, benadrukt dit document de noodzaak van pre-launch effectbeoordelingen.
"De interferentie van satellieten in de astronomie is de afgelopen jaren een steeds dringender probleem geworden", zegt eerste auteur Sangeetha Nandakumar van de Universiteit van Atacama in Chili.
BlueWalker 3 werd op 10 september 2022 door AST SpaceMobile in een lage baan om de aarde gelanceerd. Het vaartuig is een prototype voor een geplande constellatie van meer dan honderd satellieten voor gebruik in mobiele communicatie. Kort na de lancering toonden waarnemingen aan dat de satelliet tot de helderste objecten aan de hemel behoorde.
Het Centrum voor de bescherming van de donkere en stille hemel tegen de hinder van satellietconstellaties van de Internationale Astronomische Unie, of CPS, startte een internationale waarnemingscampagne om de impact ervan op de astronomie beter te begrijpen.
Als onderdeel van dit initiatief werden zowel professionele als amateurobservaties van over de hele wereld bijgedragen vanuit locaties in Chili, de Verenigde Staten, Mexico, Nieuw-Zeeland, Nederland en Marokko.
"Het is opwindend dat we beelden van veel verschillende telescopen en visuele waarnemingen van zeer bekwame amateurwaarnemers in deze analyse kunnen opnemen," zei Rawls. "Het is een voorbeeld van het soort dingen dat alleen mogelijk is als mensen van vele instellingen en met vele achtergronden samenwerken met een gemeenschappelijk doel."
De CPS wordt mede gehost door NSF's NOIRLab en het SKA Observatory, een internationaal partnerschap. De CPS faciliteert de wereldwijde coördinatie van de inspanningen van de astronomische gemeenschap - in samenwerking met observatoria, ruimtevaartorganisaties, industrie, regelgevers en andere sectoren - om de negatieve gevolgen van satellietconstellaties voor de astronomie te helpen verzachten. De vier werkgroepen - of hubs - voeren verschillende projecten uit die verschillende soorten interferentie van satellieten en andere bronnen analyseren.
"Dit artikel brengt waarnemers van over de hele wereld samen onder de paraplu van de CPS SatHub om de gevolgen beter te begrijpen," zei Rawls, die SatHub mede leidt. "Dit is het eerste peer-reviewed onderzoek dat de hoge helderheid van BlueWalker 3 kwantitatief meet en de effecten op de astronomie bespreekt."
De nieuw vrijgegeven gegevens tonen een abrupte toename van de helderheid van BlueWalker 3 gedurende 130 dagen - samenvallend met de volledige ontvouwing van de antenne-array - gevolgd door fluctuaties in de daaropvolgende weken.
Gegevens toonden ook een verband tussen de variërende helderheid en andere factoren na het ontvouwen, zoals de hoogte van de satelliet boven de horizon en de hoek tussen de waarnemer, de satelliet en de zon. Het team gebruikte ook een subset van de waarnemingen om het traject van de satelliet in de loop van de tijd te berekenen.
Door het voorspelde pad te vergelijken met de verzamelde waarnemingen, konden ze de nauwkeurigheid van deze voorspellingen evalueren en observeren hoe de hoogte in de loop van de tijd afnam als gevolg van atmosferische weerstand en andere factoren.
Bovendien zagen ze de adapter van het lanceervoertuig die aan BlueWalker 3 was bevestigd, loskoppelen van de satelliet. Deze component bereikte magnitude 5,5 in helderheid, meer dan de maximale aanbevelingen van de IAU om de ergste effecten van satellieten op de optische astronomie te voorkomen.
"Deze resultaten tonen een aanhoudende trend naar grotere, helderdere commerciële satellieten, wat van bijzonder belang is gezien de plannen om er de komende jaren nog veel meer te lanceren," zei co-auteur en CPS-wetenschapper Siegfried Eggl van de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign.
"Hoewel deze satellieten een rol kunnen spelen bij het verbeteren van de communicatie, is het absoluut noodzakelijk dat hun verstoringen van wetenschappelijke waarnemingen tot een minimum worden beperkt. Dit kan bij voorkeur worden bereikt door voortdurende samenwerking op het gebied van mitigatie-inspanningen, of, als dat niet succesvol is, door een vereiste voor pre-launch effectbeoordelingen als onderdeel van toekomstige autorisatieprocessen voor lanceringen."
"Naast het effect op zichtbare waarnemingen, zou BlueWalker 3 ook kunnen interfereren met radioastronomie, omdat het uitzendt in radiofrequenties die dicht bij die van radiotelescopen liggen," zei Federico Di Vruno, co-directeur van de CPS. "Het nieuwe aspect van BlueWalker 3 is dat het frequenties gebruikt die normaal gesproken worden gebruikt door terrestrische zenders."
Waarnemingen van BlueWalker 3 zullen doorgaan, met plannen van astronomen om de thermische emissie later dit jaar te observeren. Astronomen zullen dit onderwerp deze maand verder bespreken op een IAU-symposium.
"Dit is een wereldwijd probleem, omdat satellieten die door elk land zijn goedgekeurd, zichtbaar zijn aan de nachtelijke hemel over de hele wereld, wat het belang van internationale coördinatie benadrukt," zei co-auteur Jeremy Tregloan-Reed van de Universiteit van Atacama en de CPS.
