À medida que os satélites rastejam pelo céu, eles refletem a luz do sol de volta à Terra, especialmente durante as primeiras horas após o pôr do sol e as primeiras horas antes do nascer do sol. À medida que mais empresas lançam redes de satélites em órbita baixa da Terra, uma visão clara do céu noturno está se tornando mais rara. Os astrônomos, em particular, estão tentando encontrar maneiras de se adaptar.
Com isso em mente, uma equipe de alunos e professores da Universidade do Arizona concluiu um estudo abrangente para rastrear e caracterizar o brilho dos satélites, usando um sensor terrestre que eles desenvolveram para medir o brilho, a velocidade e os caminhos dos satélites no céu. Seu trabalho pode ser útil para os astrônomos, que - se notificados sobre a chegada de satélites brilhantes - podem fechar os obturadores de suas câmeras montadas em telescópios para evitar que trilhas de luz manchem suas imagens astronômicas de longa exposição.

A equipe de pesquisa foi liderada pelo professor de ciências planetárias Vishnu Reddy, que também co-lidera – com o professor de sistemas e engenharia industrial Roberto Furfaro – o laboratório de Consciência do Domínio Espacial da universidade, que rastreia e caracteriza todos os tipos de objetos que orbitam a Terra e a Lua.

Grace Halferty, graduada neste verão com um diploma de bacharel em engenharia aeroespacial e mecânica, é a principal autora do estudo, publicado em Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . O estudo detalha como a equipe criou um dispositivo de rastreamento por satélite para medir o brilho e a posição dos satélites SpaceX Starlink e comparou essas observações com os dados de rastreamento de satélite do governo do banco de dados do Space Track Catalog.

"Até agora, a maioria das observações fotométricas - ou brilho - que estavam disponíveis eram feitas a olho nu", disse Halferty. "Este é um dos primeiros estudos fotométricos abrangentes a passar por revisão por pares. Os satélites são difíceis de rastrear com telescópios astronômicos tradicionais, porque são tão brilhantes e rápidos, então construímos o que é basicamente um pequeno sensor com uma câmera nós mesmos porque não havia nada disponível na prateleira."

A equipe fez 353 medições de 61 satélites ao longo de dois anos e descobriu que a posição dos satélites Starlink, conforme registrado no Space Track Catalog do governo, diferia apenas em média de 0,3 segundos de arco dos cálculos do UArizona. Um segundo de arco no céu é do tamanho de uma moeda de dez centavos mantida a 2,5 milhas de distância. A pequena diferença provavelmente se deve a tempos de atraso naturais nos dados do governo, disse Reddy. Como esses dados são baseados em órbitas estimadas calculadas dias antes, e não em observações em tempo real, podem ocorrer erros de posicionamento.

“Isso sugere que há esperança de que os astrônomos possam usar esses dados para fechar o obturador de seus telescópios a tempo em meio ao crescente caos nos céus”, disse Reddy.

Um engarrafamento estelar

Starlink é uma grande rede de satélites, também chamada de mega constelação, operada pela SpaceX com o objetivo de fornecer cobertura global de internet. A SpaceX começou a lançar satélites Starlink em 2019. Hoje, mais de 2.700 satélites Starlink foram lançados – uma fração do total pretendido de 42.000 satélites.

Outros exemplos de constelações de satélites incluem 31 satélites GPS e 75 satélites de irídio para comunicação. Outras entidades têm planos de lançar mais satélites em órbita baixa e média da Terra nos próximos anos. A Amazon, por exemplo, planeja lançar 3.000 satélites, e o governo chinês planeja lançar 13.000. Esses satélites não orbitarão mais do que 22.000 milhas acima da Terra.

O problema com os satélites é que eles exigem energia colhida de painéis solares, que podem refletir a luz solar em telescópios terrestres e, por sua vez, impactar as observações astronômicas de telescópios em todo o mundo. Cerca de 30% de todas as imagens do telescópio serão impactadas por pelo menos uma trilha de satélite assim que a constelação Starlink estiver completa, disse Tanner Campbell, membro da equipe de pesquisa, assistente de pesquisa de pós-graduação do Departamento de Engenharia Aeroespacial e Mecânica.

"À medida que outras constelações são adicionadas, o problema só vai piorar para pesquisas astronômicas terrestres", disse ele.

Esses satélites são ainda mais reflexivos logo após o lançamento, enquanto ainda estão relativamente baixos e bem agrupados antes de se espalharem por sua órbita ao longo do tempo. Eles costumam ser tão brilhantes quanto Saturno ou Júpiter, dois dos objetos mais brilhantes do céu noturno. À medida que eles manobram em órbitas mais altas, eles se tornam um pouco mais fracos.

Um alvo em movimento

A SpaceX implantou alguns métodos diferentes para escurecer seus satélites Starlink. Por exemplo, os satélites VisorSat contam com uma sombra para bloquear a luz solar adicional, tornando-os 1,6 vezes mais fracos. Os satélites DarkSat, por outro lado, contam com um revestimento antirreflexo que os torna 4,8 vezes mais fracos. No entanto, o DarkSats ficou muito quente, então a SpaceX se afastou desse método específico. Desde agosto de 2021, todos os satélites Starlink são VisorSats.

"Embora essas modificações sejam passos na direção certa, elas também não escurecem os satélites o suficiente para pesquisas astronômicas", disse o membro da equipe de pesquisa Adam Battle, um estudante de pós-graduação que estuda ciência planetária.

Em julho, a SpaceX anunciou novas estratégias. Um envolve espelhos que refletem a luz solar para longe da Terra e outro envolve o uso de materiais de construção mais escuros. A equipe de Reddy planeja estudar a eficácia desses métodos na redução da reflexão da luz solar de volta à Terra.

Embora saber exatamente onde os satélites estão seja útil para os astrônomos, o ato de desligar as câmeras aumenta os custos indiretos das operações do telescópio. As pesquisas se tornam menos eficientes quando os astrônomos precisam fechar o obturador ou jogar fora imagens contaminadas. Por exemplo, uma pesquisa que levaria cinco anos para ser concluída pode levar de 10% a 20% mais tempo se a eficiência da pesquisa diminuir. Os custos continuarão a aumentar à medida que mais satélites forem lançados, disse Reddy.

A equipe planeja aproveitar seu sucesso estudando o brilho da última geração de satélites Starlink em quatro filtros coloridos diferentes – os mesmos usados ​​em pesquisas astronômicas do céu para extrair informações diferentes de estrelas, planetas e muito mais. Para conseguir isso, a equipe trabalhou com a pequena empresa Starizona, com sede em Tucson, para construir um sensor que pode tirar fotos de satélites em quatro cores simultaneamente.

"Trabalhar com pequenas empresas locais é uma vitória para nós, pois oferece aos nossos alunos a oportunidade de prototipar rapidamente e colocar um novo sistema online", disse Reddy. + Explorar mais

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