Nel 2015, Elon Musk ha annunciato che la sua compagnia, SpazioX, dispiegherebbe in orbita satelliti che fornirebbero l'accesso a Internet a banda larga ad alta velocità a tutto il mondo. Conosciuto come Starlink, SpaceX ha iniziato a dispiegare questa costellazione nel maggio del 2019 con il lancio dei primi 60 satelliti. Dal 22 aprile un totale di 422 satelliti sono stati aggiunti alla costellazione Starlink, e la risposta non è stata del tutto positiva.

Oltre ai timori che stiamo aggiungendo al problema della "spazzatura spaziale, "Ci sono anche coloro che hanno espresso preoccupazione per il fatto che Starlink e altre costellazioni potrebbero avere un impatto negativo sull'astronomia. In risposta, SpaceX ha recentemente annunciato che introdurrà cambiamenti nel modo in cui vengono lanciati i satelliti, come orbitano attorno alla Terra, e anche quanto sono riflettenti per ridurre al minimo l'impatto che hanno sull'astronomia.

Questi cambiamenti sono stati oggetto di una presentazione fatta durante il Decadal Survey on Astronomy and Astrophysics 2020 (Astro2020) ospitato dalla National Academy of Sciences, Ingegneria, e Medicina. Nell'ambito dell'incontro sulle interferenze ottiche dalle costellazioni satellitari tenutosi lunedì, 27 aprile, lo Starlink Panel (che includeva Musk) ha presentato come l'azienda spera di ridurre al minimo l'inquinamento luminoso causato dalla loro costellazione.

L'apparizione di questi nuovi satelliti nel cielo ha portato alla sua giusta dose di polemiche tra gli astronomi dilettanti e la comunità astronomica allo stesso modo. Infatti, la Royal Astronomical Society (RAS), l'American Astronomical Society (AAS), l'Unione Astronomica Internazionale (IAU), e il National Radio Astronomy Observatory (NRAO) hanno rilasciato dichiarazioni ufficiali su Starlink e altre costellazioni proposte.

In particolare, hanno espresso preoccupazione per il modo in cui questi satelliti potrebbero disturbare i rilievi ottici e radio come quelli dell'Osservatorio Vera C. Rubin (ex Large Synoptic Survey Telescope, o LSST), la matrice del chilometro quadrato (SKA), e l'Event Horizon Telescope (EHT), che ha recentemente acquisito la prima immagine in assoluto di un buco nero. Come ha dichiarato l'IAU:

"Anche se la maggior parte di questi riflessi può essere così debole da essere difficile da individuare a occhio nudo, possono essere dannose per le capacità sensibili dei grandi telescopi astronomici terrestri, compresi i telescopi per rilievi grandangolari attualmente in costruzione. In secondo luogo, nonostante i notevoli sforzi per evitare di interferire con le frequenze della radioastronomia, i segnali radio aggregati emessi dalle costellazioni satellitari possono ancora minacciare le osservazioni astronomiche a lunghezze d'onda radio».

Il problema fondamentale è che quando i satelliti orbitano attorno alla Terra, catturano e riflettono periodicamente la luce del sole, in particolare quando escono dall'ombra terrestre ed entrano nella luce solare diretta (che avviene durante la loro fase di "sollevamento dell'orbita"). È a questo punto che i satelliti attiveranno i loro propulsori per aumentare la loro altitudine nel corso di alcune settimane per garantire che non subiscano un decadimento orbitale.

Il trascinamento è un problema maggiore per Starlink poiché vengono schierati a quote inferiori di 550 chilometri (340 mi) per mitigare il rischio di detriti spaziali, piuttosto che da 1100 a 1300 km (680 e 800 mi) come originariamente previsto. Come indica SpaceX in un articolo di stampa che ha riassunto i punti chiave della presentazione:

"Il design del satellite Starlink è stato guidato dal fatto che volano a un'altitudine molto bassa rispetto ad altri satelliti per comunicazioni. Lo facciamo per dare priorità alla sicurezza del traffico spaziale e per ridurre al minimo la latenza del segnale tra il satellite e gli utenti che stanno accedendo a Internet. servizio da esso A causa della bassa quota, la resistenza è un fattore importante nel design."

A questo punto, I satelliti Starlink assumono la loro configurazione di volo "a libro aperto" quando entrano nella fase di "sollevamento dell'orbita" della loro orbita, dove i loro pannelli sono dispiegati completamente e davanti al veicolo per ridurre la resistenza atmosferica. A causa di ciò, la luce del sole può riflettersi sia sull'array solare che sul corpo del satellite a questo punto.

Una volta che i satelliti raggiungono la loro orbita operativa di 550 km (340 mi), nota come fase "on-station", solo alcune parti del telaio possono riflettere la luce. Questo perché il sistema di controllo dell'assetto del satellite supera la resistenza facendo assumere al satellite il suo orientamento a "pinna di squalo", dove il suo pannello solare è sollevato ad un orientamento verticale.

Per affrontare questi problemi, SpaceX ha indicato che la società sta lavorando in collaborazione con varie organizzazioni per implementare una serie di modifiche. Per i principianti, stanno attualmente testando un satellite sperimentale che è meno riflettente rispetto ai modelli precedenti, che è opportunamente chiamato "DarkSat". Questa classe di satelliti sfrutta un phased array oscurato e antenne paraboliche per ridurre la luminosità di circa il 55%.

Però, stanno anche cercando di implementare una "soluzione parasole" per affrontare il problema del calore poiché i satelliti scuri possono brillare brillantemente negli infrarossi perché la vernice nera assorbe le radiazioni. Le antenne paraboliche (che sono bianche e diffuse) avranno anche coperture a forma di visiera per ridurre la quantità di luce che riflettono. Il primo prototipo di VisorSat sarà distribuito questo mese ed entro giugno, tutti i futuri satelliti avranno un visore.

Secondo, SpaceX intende implementare cambiamenti nel modo in cui i suoi satelliti si spostano dall'inserimento al parcheggio e quindi all'orbita della stazione. Attualmente, l'azienda sta testando una manovra in cui il satellite viene fatto rotolare in modo che sia sullo stesso piano del vettore del sole (noto come mettere i satelliti "a coltello" verso il sole). Ciò avrà l'effetto di ridurre la superficie che riceve la luce, riducendo così la quantità di luce riflessa.

Nel passato, Musk è stato un po' irriverente (e certamente ignorante) nella sua risposta a queste preoccupazioni. Quando il primo lotto di satelliti Starlink è stato lanciato nel maggio del 2019, ha preso su Twitter per affermare quanto segue:

Ci sono già 4900 satelliti in orbita, che le persone notano ~0% delle volte. Starlink non sarà visto da nessuno a meno che non si guardi molto attentamente e avrà un impatto dello 0% circa sui progressi in astronomia. Dobbiamo comunque spostare i telescopi in orbita. L'attenuazione atmosferica è terribile. pic.twitter.com/OuWYfNmw0D

— Elon Musk (@elonmusk) 27 maggio, 2019

Da quel tempo, è chiaro che Musk e la società da lui fondata hanno preso queste preoccupazioni più seriamente e hanno sviluppato un piano completo per affrontarle. Le misure proposte sono state ideate in parte grazie agli sforzi di collaborazione tra l'azienda e l'AAS, la NRAO, e l'Osservatorio Vera C. Rubin. Come indicano:

"Con AAS, abbiamo aumentato la nostra comprensione della comunità nel suo insieme attraverso chiamate regolari con un gruppo di lavoro di astronomi durante le quali discutiamo dettagli tecnici, fornire aggiornamenti, e lavorare su come possiamo proteggere le osservazioni astronomiche andando avanti...

Mentre la comprensione della comunità è fondamentale per questo problema, i problemi di ingegneria sono difficili da risolvere senza specifiche. L'Osservatorio Vera C. Rubin è stato ripetutamente segnalato come il caso più difficile da risolvere, quindi abbiamo trascorso gli ultimi mesi a lavorare a stretto contatto con un team tecnico lì per fare proprio questo. Tra gli altri pensieri e discussioni utili, il team di Vera Rubin ha fornito una riduzione della luminosità target che stiamo utilizzando per guidare i nostri sforzi ingegneristici mentre iteriamo sulle soluzioni di luminosità.

SpaceX ha anche indicato che le informazioni sulle orbite e sulle traiettorie dei loro satelliti sono disponibili su space-track.org e celestrak.com in modo che gli astronomi possano cronometrare le loro osservazioni per evitare striature satellitari. Su richiesta degli astronomi, la società ha anche iniziato a pubblicare dati predittivi prima dei lanci per consentire agli osservatori di programmare i rilievi nelle prime ore di dispiegamento, quando i satelliti saranno più visibili.

Per leggere la dichiarazione completa di SpaceX sui modi in cui stanno mitigando l'inquinamento luminoso con la loro costellazione, clicca qui. L'incontro è stato condotto e registrato tramite Zoom, poiché l'evento era una discussione virtuale (a causa della pandemia di Coronavirus). I materiali relativi alla presentazione di SpaceX al meeting sono accessibili tramite il sito web delle National Academies qui.