Em 2015, Elon Musk anunciou que sua empresa, SpaceX, estaria implantando satélites em órbita que forneceriam acesso à Internet de banda larga de alta velocidade para todo o mundo. Conhecido como Starlink, A SpaceX começou a implantar esta constelação em maio de 2019 com o lançamento dos primeiros 60 satélites. A partir de 22 de abril, um total de 422 satélites foram adicionados à constelação Starlink, e a resposta não foi totalmente positiva.

Além dos temores de que estamos contribuindo para o problema do "lixo espacial, "também há aqueles que expressaram preocupação de que Starlink e outras constelações possam ter um impacto negativo na astronomia. Em resposta, A SpaceX anunciou recentemente que irá instituir mudanças na forma como os satélites são lançados, como eles orbitam a Terra, e até mesmo o quão reflexivos eles são para minimizar o impacto que têm na astronomia.

Essas mudanças foram o assunto de uma apresentação feita durante o Decadal Survey on Astronomy and Astrophysics 2020 (Astro2020), organizado pela National Academy of Sciences, Engenharia, e medicina. Como parte da Reunião de Interferência Ótica de Constelações de Satélites realizada na segunda-feira, 27 de abril, o painel Starlink (que incluiu Musk) apresentou como a empresa espera minimizar a poluição luminosa causada por sua constelação.

O aparecimento desses novos satélites no céu gerou muitas controvérsias entre astrônomos amadores e também na comunidade astronômica. Na verdade, a Royal Astronomical Society (RAS), a American Astronomical Society (AAS), a União Astronômica Internacional (IAU), e o Observatório Nacional de Radioastronomia (NRAO) divulgaram declarações oficiais sobre o Starlink e outras constelações propostas.

Em particular, eles expressaram preocupação sobre como esses satélites poderiam interromper pesquisas ópticas e de rádio como as do Observatório Vera C. Rubin (anteriormente o Large Synoptic Survey Telescope, ou LSST), o Square Kilometer Array (SKA), e o Event Horizon Telescope (EHT), que recentemente adquiriu a primeira imagem de um buraco negro. Como declarou a IAU:

"Embora a maioria desses reflexos possa ser tão tênue que é difícil identificá-los a olho nu, eles podem ser prejudiciais para as capacidades sensíveis de grandes telescópios astronômicos baseados em terra, incluindo os telescópios extremos de grande angular atualmente em construção. Em segundo lugar, apesar dos esforços notáveis ​​para evitar interferir nas frequências de radioastronomia, sinais de rádio agregados emitidos das constelações de satélites ainda podem ameaçar as observações astronômicas em comprimentos de onda de rádio. "

A questão básica é que quando os satélites orbitam a Terra, eles captam e refletem periodicamente a luz do sol, particularmente quando eles saem da sombra da Terra e entram na luz solar direta (que ocorre durante a fase de "elevação da órbita"). É neste ponto que os satélites ativarão seus propulsores para aumentar sua altitude ao longo de algumas semanas para garantir que eles não experimentem decadência orbital.

O arrasto é um problema maior para o Starlink, uma vez que são implantados em altitudes inferiores de 550 quilômetros (340 mi) para mitigar o risco de detritos espaciais, em vez de 1100 a 1300 km (680 e 800 milhas) como planejado originalmente. Como a SpaceX indica em um artigo de imprensa que resumiu os pontos-chave da apresentação:

"O projeto do satélite Starlink foi impulsionado pelo fato de que eles voam a uma altitude muito baixa em comparação com outros satélites de comunicação. Fazemos isso para priorizar a segurança do tráfego espacial e minimizar a latência do sinal entre o satélite e os usuários que estão acessando a Internet serviço a partir dele. Por causa da baixa altitude, arrasto é um fator importante no design. "

Neste ponto, Os satélites Starlink assumem sua configuração de vôo de "livro aberto" ao entrar na fase de "elevação da órbita" de sua órbita, onde seus painéis são implantados na horizontal e na frente do veículo para reduzir o arrasto atmosférico. Por causa disso, a luz do sol pode ser refletida tanto no painel solar quanto no corpo do satélite neste ponto.

Assim que os satélites atingirem sua órbita operacional de 550 km (340 milhas), conhecida como fase "na estação", apenas algumas partes do chassi podem refletir a luz. Isso ocorre porque o sistema de controle de atitude do satélite supera o arrasto, fazendo o satélite assumir sua orientação de "barbatana de tubarão", onde seu painel solar é levantado para uma orientação vertical.

Para resolver esses problemas, A SpaceX indicou que a empresa está trabalhando em parceria com várias organizações para implementar uma série de mudanças. Para iniciantes, eles estão testando um satélite experimental que é menos reflexivo do que os modelos anteriores, que é apropriadamente denominado "DarkSat". Esta classe de satélite tira vantagem de um phased array escurecido e antenas parabólicas para reduzir o brilho em cerca de 55%.

Contudo, eles também estão procurando implementar uma "solução para quebra-sol" para resolver o problema do calor, já que os satélites escuros podem brilhar intensamente no infravermelho porque a tinta preta absorve a radiação. As antenas parabólicas (que são brancas e difusas) também terão coberturas em forma de viseira para reduzir a quantidade de luz que refletem. O primeiro protótipo VisorSat será implantado este mês e até junho, todos os futuros satélites terão um visor.

Segundo, A SpaceX pretende implementar mudanças na forma como seus satélites se movem da inserção para o estacionamento e, em seguida, para a órbita na estação. Atualmente, a empresa está testando uma manobra em que o satélite é girado de modo que fique no mesmo plano do vetor do sol (conhecido como colocar os satélites "no fio da navalha" em direção ao sol). Isso terá o efeito de reduzir a área de superfície que recebe luz, reduzindo assim a quantidade de luz refletida.

No passado, Musk foi um tanto petulante (e reconhecidamente ignorante) em sua resposta a essas preocupações. Quando o primeiro lote de satélites Starlink foi lançado em maio de 2019, ele usou o Twitter para declarar o seguinte:

Já existem 4900 satélites em órbita, que as pessoas notam ~ 0% do tempo. Starlink não será visto por ninguém a menos que olhe com muito cuidado e terá um impacto de ~ 0% nos avanços da astronomia. Precisamos colocar os telelscópios em órbita de qualquer maneira. A atenuação atmosférica é terrível. pic.twitter.com/OuWYfNmw0D

- Elon Musk (@elonmusk) 27 de maio, 2019

Desde aquele tempo, está claro que Musk e a empresa que ele fundou passaram a levar essas preocupações mais a sério e desenvolveram um plano abrangente para abordá-las. As medidas propostas foram concebidas em parte graças aos esforços de colaboração entre a empresa e a AAS, o NRAO, e o Observatório Vera C. Rubin. Como eles indicam:

"Com AAS, aumentamos nossa compreensão da comunidade como um todo por meio de ligações regulares com um grupo de trabalho de astrônomos durante as quais discutimos detalhes técnicos, fornecer atualizações, e trabalhar em como podemos proteger as observações astronômicas daqui para frente ...

Embora a compreensão da comunidade seja crítica para este problema, problemas de engenharia são difíceis de resolver sem especificações. O Observatório Vera C. Rubin foi repetidamente sinalizado como o caso mais difícil de resolver, então, passamos os últimos meses trabalhando em estreita colaboração com uma equipe técnica para fazer exatamente isso. Entre outras idéias e discussões úteis, a equipe de Vera Rubin forneceu uma meta de redução de brilho que estamos usando para orientar nossos esforços de engenharia à medida que iteramos nas soluções de brilho.

A SpaceX também indicou que as informações sobre as órbitas e trajetórias de seus satélites estão disponíveis em space-track.org e celestrak.com para que os astrônomos possam cronometrar suas observações para evitar rajadas de satélites. A pedido dos astrônomos, a empresa também começou a publicar dados preditivos antes dos lançamentos para permitir que os observatórios agendem pesquisas nas primeiras horas de implantação, quando os satélites estarão mais visíveis.

Para ler a declaração completa da SpaceX sobre as maneiras como estão mitigando a poluição luminosa com sua constelação, Clique aqui. A reunião foi conduzida e gravada via Zoom, já que o evento foi uma discussão virtual (devido à pandemia do Coronavirus). Os materiais relativos à apresentação da SpaceX no encontro podem ser acessados ​​no site da National Academies aqui.