أعلن علماء في الاتحاد الفلكي الدولي يوم الاثنين (2 أكتوبر) أن أحد ألمع الأجسام المرئية في سماء الليل ليس نجمًا أو كوكبًا، بل هو النموذج الأولي للقمر الصناعي BlueWalker 3.
“إنها مشرقة بشكل غير مقبول بالنسبة للعديد من مراقبي السماء في جميع أنحاء العالم،” ميريديث راولز، مؤلف مشارك في ورقة بحثية عن النتائج وعضو في مركز الاتحاد الفلكي الدولي لحماية السماء المظلمة والهادئة من تداخل كوكبة الأقمار الصناعية (IAU CPS)، قال Space.com.
جزء من نظام اتصالات 5G الطموح الذي طورته الشركة أست سبيس موبايل, بلو ووكر 3 يبدو مضيئًا تمامًا من وجهة نظرنا أرض لأنه، بالإضافة إلى محول مركبة الإطلاق (LVA)، فإنه يمتلك بنية ضخمة تعرف باسم هوائي المصفوفة المرحلية. في الواقع، يعتبر BlueWalker 3 أكبر نظام هوائي تجاري تم نشره على الإطلاق في مدار أرضي منخفض؛ تم إطلاقه هناك في سبتمبر من عام 2022.
يشغل هذا المصفوفة حوالي 64 مترًا مربعًا (689 قدمًا مربعًا) من المساحة – ولأن هذه الألواح عاكسة، فهي تقريبًا مثل BlueWalker 3 عبارة عن مرآة عملاقة تنعكس أشعة الشمس باستمرار نحو أعيننا.
متعلق ب: علماء الفلك يدينون القمر الصناعي الجديد BlueWalker 3 فائق السطوع
ويمكن لهذه المرآة أن تحظى بصحبة قريبًا. تقول AST إنها تتصور وجود حوالي 90 قمرًا صناعيًا مشابهًا تجوب السماء في المستقبل القريب لإنشاء ما يسميه الخبراء “كوكبة الأقمار الصناعية”، على الرغم من أن متحدث باسم AST صرح لموقع Space.com أنه على النقيض من ذلك، من المتوقع أن تتطلب الكوكبات الأخرى من هذا القبيل آلافًا من الأقمار الصناعية. الأقمار الصناعية لتحقيق أهداف التغطية الخاصة بهم.
وقال المتحدث باسم AST لموقع Space.com: “نحن نبني شبكة النطاق العريض الخلوية الأولى والوحيدة في الفضاء والمصممة لتوصيل الهواتف الذكية اليومية بسلاسة”. “من خلال ربط الناس، نهدف إلى التخفيف من حدة الفقر وتحفيز التنمية الاقتصادية وتعزيز مجتمع رقمي متنوع وإنقاذ الأرواح.”
ومع ذلك، بطبيعة الحال، فتح هذا النموذج الأولي للقمر الصناعي فائق السطوع الباب أمام المخاوف بشأن ما إذا كان لدينا سماء الليل على الطريق إلى أن تكون مليئة بالكثير من المواد الاصطناعية النجوم – خاصة أنها ليست حالة معزولة. على سبيل المثال، أثارت أقمار Starlink التابعة لشركة SpaceX بالفعل مناقشة مماثلة. قد لا يكون مثل هذا المستقبل غريبًا بالنسبة لمراقبي النجوم للعيش فيه فحسب، بل إنه يشكل أيضًا تهديدًا لعمل علماء الفلك.
وذلك لأن السطوع المفرط الذي صنعه الإنسان في السماء يؤثر بشكل مباشر على عمليات الرصد الفلكية، سواء الراديوية أو البصرية.
“تم إطلاق هذا القمر الصناعي دون النظر كثيرًا في تأثيره عليه الفلك“، قال سيغفريد إيجل، المؤلف المشارك للدراسة وعضو IAU CPS، لموقع Space.com. “يسعى IAU CPS إلى تغيير ذلك والعمل على إيجاد حلول جنبًا إلى جنب مع فضاء صناعة.”
على وجه الخصوص، يشعر علماء الفلك بالقلق بشأن كيفية تأثير BlueWalker 3 على الدراسات التي يتم إجراؤها خلال ساعات الشفق.
“هذه الملاحظات تتطلع نحو الداخل النظام الشمسي والحاجة لذلك الشمس قال جيريمي تريجلوان ريد، المؤلف المشارك للدراسة وعضو IAU CPS، لموقع Space.com: “تقع تحت الأفق مباشرة”. “يبحث أحد هذه الأنواع من المراقبة عن الأجسام القريبة من الأرض ويوفر إنذارًا مبكرًا للأجسام المحتملة. الكويكبات في مسار تصادمي مع الأرض. وبالتالي، يمكن لهذه الأقمار الصناعية أن تعيق أي محاولة للإنذار المبكر، وبالتالي تمنعنا من حماية أنفسنا من تأثير مستوى الانقراض”.
ألمع منهم جميعا
على الرغم من أن جميع الأقمار الصناعية تعكس ضوء الشمس ولديها القدرة على إحداث اضطراب، بما في ذلك الآلاف منها الأقمار الصناعية للاتصال بالإنترنت ستارلينك تتألق حاليًا في المدار السفلي للأرض (مع الكثير في المستقبل) بالإضافة إلى مسعى OneWeb، الذي لديه أكثر من 600 وقال راولز: “إن BlueWalker 3 في المنطقة هو الأكثر سطوعًا على الإطلاق، وبقدر كبير”.
وتابعت: “الخبر السار هو أن علماء الفلك قد أقاموا حوارات مع كل من هذه الشركات، تقدم ملحوظ تم إجراؤه نحو عمليات تخفيف سواد، وهناك اتفاقيات تنسيق جديدة مع المؤسسة الوطنية للعلوم.”
لكن علماء الفلك يقولون إن هناك حاجة إلى المزيد من العمل في جميع أنحاء الصناعة. “في حالة سبيس اكس وقال تريجلوان ريد: “وكوكبة ستارلينك، فوجئ الجميع بمدى سطوعها”. وبعد ثلاث سنوات، وبعد العديد من التقارير الإعلامية حول سطوع مثل هذه الكوكبات من المدار الأرضي المنخفض وتأثيرها على سماء الليل، نشهد شركات مثل Amazon Kuiper التي تعمل على تطوير تصميمات التخفيف والعمل مع علماء الفلك قبل الإطلاق، في حين يبدو أن شركات أخرى مثل AST SpaceMobile تنظر إلى مسألة السطوع كفكرة لاحقة.
أشار المتحدث باسم AST إلى أن الشركة على دراية بمخاوف سطوع BlueWalker 3 وتعمل على معالجتها من خلال استخدام قائمة من الاستراتيجيات بما في ذلك التعاون مع ناسا ومجموعات علم الفلك الأخرى، بوضع هوائيات البوابة على مسافة كبيرة من مناطق الراديو الهادئة الحيوية لعلم الفلك واستخدام مناورات الطيران المائلة التي تقلل من الظاهرة ضخامة.
وفقًا للمتحدث الرسمي، تعتزم AST أيضًا تجهيز الجيل التالي من أقمارها الصناعية بمواد مضادة للانعكاس ومشاركة بيانات الموقع التفصيلية لمساعدة علماء الفلك على التخطيط لملاحظاتهم. ومع ذلك، يقترح راولز ضرورة وضع لوائح أكثر وضوحًا لأن التنسيق مع مؤسسة العلوم الوطنية، على سبيل المثال، لا ينطبق إلا على عمليات الإطلاق التي تتم في الولايات المتحدة.
وأضافت أنه لا يوجد أيضًا حد فعلي لعدد الأقمار الصناعية التي يمكن لأي شركة إطلاقها أو تشغيلها.
تتفوق على النجوم
للوصول إلى استنتاجاتهم حول تأثير BlueWalker 3 على علم الفلك ورؤية السماء ليلاً، أجرى الباحثون حملة دولية لجمع بيانات مراقبة السماء من مراقبي النجوم الهواة والمحترفين في جميع أنحاء العالم. وشمل ذلك إحصاءات من الولايات المتحدة والمغرب وتشيلي وأوتياروا ونيوزيلندا والمكسيك وهولندا. وفقًا للدراسة، أشارت الملاحظات المرئية التي تم إجراؤها قبل إطلاق BlueWalker 3 بالفعل إلى أن القمر الصناعي سيكون “مشرقًا بشكل خاص”، ولكن لم يتمكن العلماء من رؤية التأثير حقًا إلا بعد النشر.
بمجرد أن تم نشر مجموعة هوائي BlueWalker 3 بالكامل في الفضاء، وصل سطوعها إلى ذروة تبلغ حوالي 0.4. في نظام القدر هذا الذي يعود تاريخه إلى قرون مضت، تكون الأرقام الأصغر أكثر سطوعًا من الأرقام الأكبر – الجسم ذو الحجم 0 يكون أكثر سطوعًا 100 مرة من الجسم ذو الحجم 5. يمكن للأجسام فائقة السطوع أن تدخل في السلبيات (أ اكتمال القمر تبلغ قوته حوالي -12.6، بينما تشرق الشمس بحوالي -27).
بالنسبة للسياق، فإن معظم مجموعات الأقمار الصناعية التي يمكننا رؤيتها في الفضاء لها حجم يتراوح بين 4 و6، كما تقول الدراسة، وشبهت حجم BlueWalker 3 الذي يبلغ 0.4 بالنجمين Procyon وAchernar. تظهر لنا هذه الأجسام النجمية على الأرض على شكل ألمع النجوم في ال الأبراج كانيس مينور وإريدانوس، على التوالي.
وبغض النظر عن مجموعة الهوائيات العملاقة، يبدو أن محول مركبة الإطلاق الخاص بالقمر الصناعي نفسه قد وصل إلى سطوع يبلغ حوالي 5.5 درجة، وهو ما يقول الفريق إنه أكثر سطوعًا بأربع مرات من توصية الاتحاد الفلكي الدولي الحالية البالغة 7 درجة. وتستند هذه التوصية جزئيًا إلى مستوى السطوع الذي من المتوقع أن يمثل تحديًا خاصًا لعمليات الرصد باستخدام مرصد فيرا سي روبنLSSTCamera عندما تبدأ مسحها الذي يستمر عقدًا من الزمن للسماء الجنوبية في العام المقبل، من بين أمور أخرى.
وقال تريجلوان ريد: “سيسمح هذا الحد باستخدام برامج مثل الذكاء الاصطناعي لإزالة القمر الصناعي من الصورة أثناء استعادة البيانات الفلكية الموجودة تحتها، أو على الأقل لإخفاء وحدات البكسل المتأثرة”. “يعني تجاوز هذا الحد أن القمر الصناعي سوف يقوم على الأرجح بتشبع وحدات البكسل، مما يجعل من المستحيل استعادة البيانات الموجودة أسفل القمر الصناعي.”
BlueWalker 3 أكثر سطوعًا بمقدار 400 مرة من هذا الهدف.
وقال إيغل: “في الوقت الحالي، جميع الأقمار الصناعية الكوكبية أكثر سطوعًا من المستوى السابع الموصى به من قبل الاتحاد الفلكي الدولي”. “وبالتالي، فهي كلها مثيرة للقلق إلى حد ما. وتأثيرها الكلي على سطوع السماء هو قضية أخرى.”
على سبيل المثال، تبلغ سطوع أقمار Starlink الصناعية، على سبيل المثال، حوالي 0.7% فقط من سطوع BlueWalker 3 (نعم، لا تزال مرئية للعين المجردة في سماء الليل) ومع ذلك ترغب SpaceX في إنشاء كوكبة من حوالي 40.000 منها، Tregloan-Reed. وقال: “إن التأثير الإجمالي، وخاصة على توهج السماء، أمر مثير للقلق”.
الآن ماذا نفعل؟
في النهاية، هدف عمل الفريق هو لفت الانتباه إلى هذه القضية في محاولة لتشجيع العلماء ومهندسي الأقمار الصناعية على التفكير في كيفية حماية سمائنا المظلمة.
يقول الفريق إنه ينبغي على مصنعي الأقمار الصناعية إيجاد طرق لتخفيف السطوع الذي تنبعث منه هذه الوحدات في مدار أرضي منخفض، لكن يجب على مرافق التلسكوب أيضًا أن تفكر في طرق للتغلب على مشكلة السطوع. قال راولز: “من ناحية، يتمتع علماء الفلك بخبرة كبيرة في التعامل مع “الضوضاء” في بياناتنا”، مفكرًا في الإشارات غير المرغوب فيها الصادرة عن ضوء القمر، وإلكترونيات الكاميرات، والسحب، والتلوث الضوئي الأرضي، على سبيل المثال.
لذا، فإن BlueWalker 3 هو مجرد مصدر آخر للضوضاء يجب التعامل معه.
وذكر راولز أيضًا أن العلماء يقومون بالفعل بتطوير أدوات مختلفة لمكافحة هذه المشكلة مثل ما يعرف بخطوط تحليل الصور وبرامج تحديد الخطوط وخوارزميات جدولة التلسكوب.
وأضافت: “من ناحية أخرى، فإن بناء كل هذه الأدوات يتطلب موارد حقيقية ولن يكون ضروريًا إذا لم تكن السماء مليئة بالأقمار الصناعية الساطعة بمعدل مذهل”.
اقترح تريجلوان-ريد أيضًا بعض الحلول التي يجب على مهندسي الأقمار الصناعية أخذها بعين الاعتبار، أحدها مثير للاهتمام للغاية. ويتطلب هذا المفهوم بشكل أساسي عكس سوق الأقمار الصناعية مع سوق الطاقة، حيث يمكن للمستهلكين اختيار مورد الطاقة الذي يرغبون في استخدامه بناءً على أوراق الاعتماد الخضراء للموردين.
على سبيل المثال، يمكن لمشغلي الأقمار الصناعية الإعلان عن أن كوكبة الأقمار الصناعية الخاصة بهم لها أقل تأثير على سماء الليل، الأمر الذي نأمل أن يساعد المستهلكين على اتخاذ خيارات أكثر استنارة حول أي من خدمات هذه الكوكبات، إن وجدت، يرغبون في استخدامها. وهناك فكرة أخرى تتمثل في استهداف المدار الثابت بالنسبة للأرض بدلاً من المدار الأرضي المنخفض لمجموعات الأقمار الصناعية.
قصص ذات الصلة:
– يؤدي التلوث الضوئي إلى محو النجوم من سماء الليل بوتيرة مذهلة
– إن فقدان السماء المظلمة أمر مؤلم للغاية، وقد صاغ علماء الفلك مصطلحًا جديدًا له
— BlueWalker 3، وهو قمر صناعي ضخم ومشرق للاتصالات، يثير قلق علماء الفلك حقًا
وقال: “إذا تم وضع BlueWalker 3 في GEO على ارتفاع 35000 كيلومتر بدلاً من 500 كيلومتر الحالي، فسيصبح على الفور 0.02٪ من سطوعه الحالي، وهو أمر من حيث الحجم أضعف من الحد السابع الذي حدده الاتحاد الفلكي الدولي”. .
وللبدء في مساعدة علماء الفلك في تجنب الضوضاء في بياناتهم، حرص الفريق أيضًا على النظر في كيفية تغير مستويات سطوع مجموعة BlueWalker 3 اعتمادًا على موقع القمر الصناعي. ومن المحتمل أن يساعد ذلك المراصد في التخطيط لكيفية إجراء الأبحاث الفلكية في مستقبل تغمر فيه سماء الليل بوفرة من الضوء الاصطناعي.
وقال راولز: “معظم الأسطح عاكسة بشكل طبيعي إلى حد ما، ومن الصعب التنبؤ بدقة بنوع الانعكاس ومدى سطوعه في مواقع مختلفة على الأرض”. “إنه ليس بالضرورة شيئًا قد تفكر فيه عندما تجلس لتصميم قمر صناعي.”
“يجب أن يكون الحفاظ على السماء المظلمة أولوية من أجل تطوير واختبار ونشر وسائل التخفيف من حدة الظلام.”
نُشرت الورقة في الثاني من أكتوبر في مجلة Nature.