Um novo estudo do Observatório Europeu do Sul (ESO) revelou que os projetos atuais que visam colocar em órbita mais de 1,7 milhão de satélites, alguns dos quais extremamente brilhantes, teriam "consequências devastadoras para a astronomia".
De acordo com este estudo, para preservar nossa capacidade de observar o céu noturno com telescópios modernos, o número de satélites pouco brilhantes, invisíveis a olho nu, em órbita ao redor da Terra não deveria ultrapassar 100 mil. Este estudo é o primeiro a avaliar em que medida as constelações de satélites de grande porte e muito brilhantes - que também suscitam preocupações quanto aos seus impactos na saúde e no meio ambiente - afetariam as observações astronômicas ao tornar o céu noturno mais brilhante.
Uma hora de imagens de satélites sobre o norte do deserto de Atacama, no Chile (Crédito: F. Kamphues, ESO/M. Kornmesser) Desde 2019, o número de satélites em órbita ao redor da Terra aumentou rapidamente, chegando hoje a mais de 14 mil [1] - principalmente satélites de telecomunicações Starlink da SpaceX. Os projetos de satélites também se multiplicaram, tanto em número quanto em termos de impacto potencial. "Até agora, conseguimos gerenciar a situação, mas ela está piorando", enfatiza Olivier Hainaut, que participou da elaboração de recomendações para mitigar o impacto das constelações de satélites na astronomia.
Enquanto empresas como a SpaceX tomaram medidas para reduzir o brilho de seus satélites, os projetos atuais de satélites ultrapassam "os limites" do que a astronomia pode suportar, explica ele. Olivier Hainaut, astrônomo do ESO há mais de 30 anos, é autor de um estudo revisado por pares sobre os impactos das constelações de satélites, cuja publicação foi aceita na revista Astronomy & Astrophysics.
A SpaceX planeja colocar em órbita um milhão de satélites adicionais, destinados a data centers espaciais, o que modificaria consideravelmente a aparência do céu. O novo estudo mostra que, durante grande parte de cada noite, centenas de satélites seriam visíveis e, em alguns momentos, até vários milhares, um número comparável ao de estrelas observáveis a olho nu em boas condições. Outras constelações de satélites previstas, como "Cinnamon" da E-Space e as constelações chinesas CTC-1 e CTC-2, adicionariam centenas de milhares de satélites extras em órbita, agravando o problema.
A Reflect Orbital, uma start-up americana, tem como objetivo lançar uma constelação de satélites muito grandes, semelhantes a espelhos, para fornecer luz solar à noite, através de feixes refletidos que se estendem por pelo menos cinco quilômetros na superfície da Terra. A empresa planeja começar colocando em órbita um protótipo de satélite este ano e pretende aumentar o número de seus satélites para 50 mil até 2035. Esses satélites seriam os mais brilhantes já colocados em órbita, o que teria consequências prejudiciais para a qualidade do céu noturno na Terra.
Os cálculos de Olivier Hainaut mostram que a constelação completa encheria o céu noturno de centenas de satélites muito brilhantes. Visto de dentro de um feixe refletido, o satélite difundindo a luz solar apareceria quatro vezes mais brilhante que a Lua cheia. Mesmo que nenhum satélite direcionasse seu feixe diretamente para um observador, cada um seria tão brilhante quanto o planeta Vênus, a "estrela da manhã". De uma cidade vítima de poluição luminosa, como Munique, na Alemanha, essas centenas de satélites seriam as únicas "estrelas" visíveis no céu noturno.
Esses projetos, juntamente com outros examinados no estudo, iluminariam consideravelmente o céu noturno, dificultando a capacidade da humanidade de observar alvos cósmicos pouco brilhantes, incluindo galáxias distantes, alguns planetas semelhantes à Terra em órbita ao redor de outras estrelas, e até asteroides potencialmente perigosos para a Terra.
Rastros luminosos e um céu ainda mais iluminadoOlivier Hainaut explica que "os satélites, iluminados pelo Sol, são muito mais brilhantes que as galáxias distantes. Quando um satélite passa na frente do que estamos observando, ele deixa um rastro luminoso em nossa imagem, mascarando tudo o que está atrás dele."
Para avaliar o impacto desse fenômeno e de outros efeitos relacionados às constelações de satélites nas observações astronômicas, Olivier Hainaut simulou as posições, movimentos e brilho de todas as constelações de satélites existentes e previstas.
Em relação à megaconstelação de satélites da SpaceX, ele constatou que dezenas de rastros apareciam em cada imagem tirada duas horas após o início da noite com o Very Large Telescope (VLT) do ESO, no observatório de Paranal, no Chile, o que representava uma perda de campo de visão de até 28% [2]. Esse cálculo parte do princípio de que os satélites seriam suficientemente fracos para não serem visíveis a olho nu em boas condições. Se fossem um pouco mais brilhantes, alguns instrumentos seriam ainda mais afetados: por exemplo, uma câmera como a do Observatório Vera C. Rubin da National Science Foundation dos EUA poderia ter a maioria de suas imagens tornadas inutilizáveis por várias horas a cada noite [3].
As simulações de Olivier Hainaut partiam do princípio de que nenhum satélite da Reflect Orbital direcionaria seu feixe diretamente para um observatório ou próximo dele. Mesmo assim, o rastro deixado por um único satélite espelhado poderia estragar uma observação realizada com uma câmera como a do Observatório Rubin. Uma vez que toda a frota de satélites da Reflect Orbital estivesse em órbita, todas as imagens tiradas por tal câmera seriam perdidas quando os satélites estivessem iluminados pelo Sol.
No entanto, não são apenas as trajetórias entrecruzadas dos satélites que limitam o que podemos observar: sua luz pode poluir todo o céu. Satélites muito fracos para serem vistos diretamente produzem um véu de luz "difusa", enquanto a luz de satélites mais brilhantes é "difundida" em todas as direções ao atravessar a atmosfera. Ambos os fenômenos aumentam o brilho geral do céu noturno. Este estudo é o primeiro a examinar os impactos na astronomia relacionados à contribuição das constelações de satélites para o brilho de fundo do céu, revelando toda a extensão da poluição luminosa causada pelos satélites.
Constelações muito brilhantes como a Reflect Orbital teriam um impacto particularmente grande no brilho do céu de fundo. Com os 50 mil satélites da Reflect Orbital em operação, o céu seria globalmente três a quatro vezes mais brilhante.
Limitar o número de satélites para preservar o céu noturnoOlivier Hainaut conclui que os 1,7 milhão de novos satélites propostos teriam consequências dramáticas para a astronomia terrestre. Essas repercussões só podem ser evitadas limitando o número total de satélites, existentes e futuros, a 100 mil, que devem ser suficientemente pouco brilhantes para não serem visíveis a olho nu a partir de um local escuro.
"Este não é um número absoluto, tipo 99.999 é bom e 100.001 é ruim: obviamente, eu preferiria 50.000", explica Hainaut. "Mas 100.000 acarreta perdas de uma ordem de grandeza comparável à de outras perdas técnicas, como falhas de equipamento." Ele acrescenta, no entanto, que os satélites devem ter uma magnitude visual inferior a 7 [4]; se alguns deles se revelarem muito brilhantes - ultrapassando o limite mínimo de visibilidade a olho nu -, o número total deveria ser bem inferior.
SpaceX e Reflect Orbital, responsáveis pelas novas propostas mais extremas, cada uma apresentou um pedido de autorização de lançamento à Comissão Federal de Comunicações (FCC) dos Estados Unidos. Este novo estudo serviu de base para a resposta enviada à FCC pelo ESO sobre essas propostas, em colaboração com a Royal Astronomical Society britânica e a União Astronômica Internacional.
"A FCC recebeu mais de 1.800 comentários sobre a Reflect Orbital e quase 1.500 comentários sobre o pedido da SpaceX", explica Betty Kioko, responsável pelos assuntos institucionais do ESO, encarregada de coordenar a resposta do ESO a essas propostas. "A bola está agora do lado da FCC, e aguardamos para ver quais decisões ela tomará sobre esses dois casos. Para a astronomia óptica, trata-se de uma ameaça existencial, e esperamos que os reguladores compartilhem esse ponto de vista."
"A astronomia traz um valor inestimável para a humanidade, tanto no plano científico, técnico, econômico quanto educacional, e nos ajuda a compreender nosso lugar no Universo", declara Xavier Barcons, diretor-geral do ESO. "O grande número de satélites previstos em órbita terrestre baixa coloca essa capacidade à prova, destacando a necessidade de limitar futuros lançamentos de satélites e incentivar astrônomos, engenheiros, operadores de satélites e outras partes interessadas a colaborar para adotar medidas de mitigação rigorosas."
"O lançamento de milhares de satélites tem implicações econômicas, ecológicas e astronômicas", acrescenta Olivier Hainaut. A poluição luminosa gerada por constelações de satélites muito brilhantes pode ter repercussões na saúde e no funcionamento da vida na Terra, perturbando os relógios biológicos e os ecossistemas. Grandes constelações também têm impactos diretos na qualidade do ar, devido aos numerosos lançamentos necessários para colocar em órbita e manter milhares de satélites, bem como à poluição atmosférica causada por sua combustão durante a reentrada na atmosfera ao final de seu ciclo de vida. "Minha profissão é a astronomia, então quantifico os efeitos na astronomia", explica Olivier Hainaut. "Espero que outros avaliem os demais impactos em suas áreas de especialização."
Olivier Hainaut conclui: "A órbita terrestre baixa é um litoral celestial que traz um valor inestimável para a vida moderna, da conectividade global ao nosso acesso direto ao Universo. No entanto, precisamos gerenciar a pegada das megaconstelações - da poluição luminosa que afeta a astronomia aos efeitos atmosféricos da reentrada de satélites - para garantir que esse recurso permaneça intacto e acessível para as gerações futuras."
Notas
1 - O número de satélites atualmente em órbita é de 32 mil se incluirmos satélites fora de serviço e detritos espaciais.
2 - O instrumento considerado para a simulação é o FORS2, o cavalo de batalha do VLT, que é representativo das câmeras tradicionais que equipam grandes telescópios.
3 - Em câmeras como a do Observatório Rubin, dotadas de eletrônica complexa e de alta densidade, um rastro de satélite suficientemente brilhante para saturar o detector provoca não apenas um amplo rastro em uma imagem astronômica, mas também uma série de rastros fantasmas que multiplicam as perdas e podem potencialmente contaminar a imagem como um todo.
4 - Um satélite com magnitude visual inferior a 7 garante que ele não saturará o detector de câmeras como a do Observatório Rubin. Isso também significa, coincidentemente, que esses satélites seriam muito fracos para serem observados a olho nu, mesmo sob um céu perfeitamente escuro.
Fonte: ESO