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miércoles, febrero 1, 2023
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Telescopios terrestres pueden adaptarse a las megaconstelaciones de satélites

La creciente población de satélites de comunicación como Starlink y OneWeb plantea desafíos para las instalaciones astronómicas terrestres. Dado que tales constelaciones no desaparecerán pronto, los astrónomos quieren encontrar formas de solucionar el problema.

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No va a ser fácil, teniendo en cuenta que miles y miles de satélites de la Tierra baja (LEOsats) podrían colocarse en órbita terrestre baja en los próximos años. ¿Entonces, cuáles son las soluciones?

Una imagen del grupo de galaxias NGC 5353/4 tomada con un telescopio en el Observatorio Lowell en Arizona, EE. UU., la noche del sábado 25 de mayo de 2019. Las líneas diagonales que cruzan la imagen son rastros de luz reflejada que forman parte de una constelación de satélites Starlink. Crédito: Observatorio Lowell
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Rayas satelitales y qué se puede hacer

LEOsats son particularmente visibles desde la Tierra porque reflejan la luz solar. Esto es particularmente notable en el crepúsculo. A medida que se mueven por el cielo, dejan rayas en las imágenes del telescopio. Personas de las comunidades de operadores de satélites y astronomía están trabajando juntas para resolver el complejo problema. La gente ha sugerido la idea de «pintar los satélites de oscuro» para limitar su visibilidad. Y, SpaceX ha implementado esto.

El Consorcio LSST ha señalado que si todos pudieran oscurecerse a la séptima magnitud, estarían muy por debajo de la saturación en las imágenes resultantes. Pero eso no resuelve completamente el problema si los operadores no están de acuerdo en hacerlo.

Otras sugerencias incluyen «enmascarar» las rayas de las imágenes astronómicas. O tal vez los observatorios podrían «programar alrededor» de las intrusiones. Ambas de estas dos últimas soluciones son factibles, pero tienen desafíos. En particular, para evitar la apariencia de los satélites durante las observaciones, las instalaciones necesitan elementos orbitales extremadamente precisos para ellos. Según el astrónomo Peter Yoachim (Universidad de Washington), coautor de un artículo reciente sobre la mitigación de los satélites, el conocimiento de esas órbitas es importante. «No sé qué tan bien les irá a las empresas al compartir TLE (elementos de dos líneas)», dijo, señalando que o el trabajo de su equipo en algoritmos de evasión generó sus propios TLE.

Observatorio Vera Rubin y el LSST

Entonces, ¿pueden los observatorios programar su camino alrededor de estos pases? Quizás. Veamos un ejemplo del mundo real. El Observatorio Vera Rubin es una de las últimas instalaciones en funcionamiento. Es un telescopio de última generación a punto de emprender un gran proyecto. Ese programa se llama Legacy Survey of Space and Time (LSST) y examinará todo el cielo del sur durante un período de diez años. Sus resultados deberían dar a los astrónomos una visión única de la estructura y evolución del universo. Desafortunadamente, la creciente panoplia de LEOsats en el proyecto LSST podría amenazar sus descubrimientos.

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Los científicos de VRO estiman a partir de simulaciones que los satélites afectarán en gran medida las observaciones del LSST. Se basan en la cadencia de observación y suponiendo un despliegue completo de 42.000 satélites SpaceX. Hasta el 30% de todas las imágenes LSST contendrían al menos una racha. Ahora, extrapole eso a constelaciones de 400,000 LEOsats. La mayoría de las imágenes tendrán rayas visibles, algunas de ellas brillantes.

Yoachim señaló que no son necesariamente los brillos lo que les preocupa primero. Se trata más de encontrar formas de evitar las rayas tanto como sea posible. «Básicamente, siempre que sean lo suficientemente débiles como para no saturar nuestros píxeles, no debería ser demasiado difícil enmascararlos», dijo. «En teoría, los satélites más brillantes pueden necesitar máscaras un poco más grandes (o causar una diafonía adicional que debe corregirse), pero eso no es una gran diferencia».

¿Eliminación de rayas al rescate?

Ahora, en muchos casos, los astrónomos pueden eliminar las rayas. Sin embargo, eso también reduce la señal a ruido en los píxeles restantes. Los que son particularmente brillantes, como los creados por la plataforma de prueba BlueWalker 3, pueden saturar los píxeles del detector. Esas rayas se desangran en otros píxeles, borran columnas enteras y, de hecho, «queman» una imagen persistente.

Sin embargo, el enmascaramiento no es muy eficiente cuando los astrónomos tienen que enmascarar decenas de miles de ellos. También existe la posibilidad de que enmascarar las rayas pueda introducir otros errores que afecten la calidad de la ciencia.

¿Podemos ‘no mirar’ los satélites?

Entonces, ¿qué hay de programar el observatorio para simplemente evitar mirar al cielo durante los pases de los satélites? es complejo Yoachim es parte del equipo que simuló las órbitas de las constelaciones Starlink y OneWeb planificadas actualmente (alrededor de 40,000 de ellas) para probar un programa de programación Rubin propuesto. La idea es de alguna manera «programar» las incursiones entre rachas.

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Esta secuencia de rayas de Starlink se obtuvo en la noche del 12 al 13 de noviembre utilizando la cámara de todo el cielo del Observatorio Interamericano de Cerro Tololo (en Chile). El Observatorio Vera Rubin podría enfrentar intrusiones similares en las observaciones de las constelaciones de satélites. Crédito: NOIRLab.

Esto no viene sin problemas, según Yoachim. No todas las constelaciones orbitan en los mismos lugares. «Eso es potencialmente problemático porque OneWeb ha estado utilizando órbitas de mayor altitud, lo que deja a sus satélites iluminados por el Sol durante más tiempo en la noche», dijo. También señaló que los satélites más tenues como Starlink no plantean los mismos problemas. «Para Starlink, incluso si forman una gran constelación, todos los satélites potencialmente visibles estarán en la sombra de la Tierra el 64% de nuestro tiempo nominal de observación. Al estar más arriba, OneWeb está en la sombra solo el 30% del tiempo».

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El surgimiento de plataformas en órbita muy brillantes como BlueWalker 3 plantea el problema de la saturación de píxeles. La buena noticia es que la programación de observaciones en torno a un pase de BlueWalker 3 es una posible solución. La empresa matriz de BlueWeb, AST Spacemobile, también está trabajando con astrónomos para mitigar los efectos de este sistema en los telescopios ópticos y de radio.

Avanzando a pesar de los satélites

El resultado de las simulaciones del equipo muestra cierta promesa para evitar muchas incursiones de VRO. Agregar un término ponderado en el programador del observatorio para satélites iluminados puede reducir la cantidad de rayas en las observaciones, pero no resuelve los problemas de pérdida de datos. Y hay otros desafíos técnicos. Pero, la idea de agregar ponderación de brillo permite a los astrónomos elegir un umbral de brillo y agregar solo aquellos que lo superan.

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Los autores concluyen: «Puede ser posible calcular ubicaciones de inicio óptimas para una serie de observaciones basadas en pronósticos satelitales para optimizar aún más la evasión de satélites. Finalmente, dado que la detección y el enmascaramiento de rastros débiles no son perfectos, ninguna estrategia de evasión de satélites mitigará de manera efectiva los destellos débiles. y las alertas falsas resultantes».

Finalmente, cualquier programación de evasión necesitará buenos datos orbitales. Aunque todavía falta un tiempo para que VRO esté «en el cielo», Yoachim señaló la necesidad de contar con TLE precisos. «Nuestro esquema solo funcionará en la vida real si tenemos buenos TLE de los operadores», dijo.

Con información de Phys.org

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Skycr_editorhttps://hdavila.com/
Homer Dávila. Máster en geología. Miembro de la International Meteor Organization. Astronomía, radioastronomía, cosmología y ciencia planetaria.
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