Увидят ли наши потомки звезды? Почему астрономы бьют тревогу

Исследование, опубликованное на сайте журнала Nature, провели сотрудники Исследовательского центра Эймос (Ames Research Center) Национального управления США по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА). В нем говорится, что в случае вывода на орбиту всех спутниковых группировок, которые планируется запустить в течение последующих 10 лет, более 96% всех фотографий уже действующего инфракрасного космического телескопа SPHEREx, а также двух перспективных (ARRAKIHS и Xuntian) будут нести следы спутников этих группировок. На один снимок может прийтись до 92 таких отметин. Достанется и заслуженному ветерану космической астрономии — телескопу Hubble, запущенному в 1990 году: спутники "засветятся" на трети его снимков (Hubble будет подвержен их влиянию меньше, чем другие орбитальные телескопы, за счет более узкого поля его зрения). Хотя астрономические инструменты сами являются спутниками Земли, орбиты многочисленных группировок располагаются выше. В статье отмечается опасность световых следов, оставляемых спутниками на астрофотоснимках с большой выдержкой: даже если космический аппарат не закрывает собой фотографируемый объект, он все равно "пачкает" кадр рассеянным светом.

Ученые напоминают, что до 2019 года крупнейшей группировкой была система спутниковой связи Iridium из 75 аппаратов на низкой околоземной орбите (630–780 км), а ее сигнал на частотах в районе 1,6 ГГц стал одним из первых космических загрязнений в радиодиапазоне — астрономам пришлось делать поправки на него при наблюдениях. Однако благодаря снижению стоимости доставки на орбиту полезной нагрузки за последующие годы число спутников на орбите росло экспоненциально и достигло 15 тыс. Благодаря разработке ракет-носителей сверхтяжелого класса (Space Launch System, New Glenn 9x4, Starship, Long March 9) ожидается дальнейшее падение цены запуска космических аппаратов. К концу 2030-х вокруг Земли могут вращаться уже до 500 тыс. искусственных "лун".

Ненатуральные звезды затмевают естественные

Астрономы забили тревогу, когда на орбиту высотой около 500 км начали выходить первые аппараты системы спутникового интернета Starlink американской компании SpaceX. В мае 2019 года, после первого массового запуска этих спутников, любители астрономии и случайные зрители любовались невиданным шоу: по ночному небу двигалась цепочка из десятков ярких объектов. В 2020 году специалисты Международного астрономического союза (МАС) опубликовали доклад, в котором высказывали опасения, что такие спутники украдут у ученых до 30% времени наблюдений в самые темные часы ночи.

К чести SpaceX, компания прислушалась к мнению астрономического сообщества и начала экспериментировать со снижением блеска космических аппаратов Starlink. В 2020 году один из спутников в очередном пакете аппаратов, запущенном на орбиту, имел черное светопоглощающее покрытие. Однако космический ретранслятор, получивший имя DarkSat, начал перегреваться. И блестел он лишь незначительно меньше других, поэтому астрономам с крупными телескопами такие спутники все равно мешали бы. К тому же загрязнение просто поменяло частоту: краска, поглощавшая видимый спектр, нагревала аппарат, и он становился более заметным в инфракрасном диапазоне. В том же году на орбиту отправился VisorSat — модифицированный спутник Starlink со специальной шторкой, закрывающей солнечные блики от наземного наблюдателя. С августа 2020 года такой конструкцией оснащались все спутники этой группировки. Впрочем, и они снизили блеск лишь ненамного: согласно оценке, приведенной в журнале Sky&Telescope, их свет составлял около 30% от космических ретрансляторов Starlink первых партий. Как отметил ведущий специалист Обсерватории имени Веры Рубин Тони Тайсон, даже модернизированный спутник Starlink в 40 млн раз ярче, чем галактика — типовой объект для изучения.

После консультаций с астрономами инженеры SpaceX модифицировали программное обеспечение аппаратов (включая ранее запущенные) и развернули их на орбите так, чтобы их конструкция меньше бликовала. На конец октября 2025 года число спутников Starlink на орбите оценивалось в 8,8 тыс.

Яркий и еще ярче

Еще одним вызовом для астрономов стало начало формирования спутниковой группировки конкурента Starlink — системы OneWeb. При большем расстоянии от Земли (1 500 км) эти аппараты блестели меньше своих собратьев от SpaceX, однако двигались по небу медленнее, передавая фотографическим сенсорам телескопов такое же количество света. При этом космические ретрансляторы Starlink были почти не видны в самые темные ночные часы, а спутники OneWeb из-за большей высоты отражали солнечные лучи практически всю ночь.

Читайте также

"Это как рыбалка": астроном Еленин про поиск и открытие комет

В 2022 году на низкую орбиту (несколько выше Международной космической станции) вместе с 34 спутниками Starlink был запущен космический ретранслятор BlueWalker 3, разложивший в космосе свою фазированную антенную решетку площадью 64 кв. м. Его владелец, компания AST SpaceMobile, планирует развернуть целое "созвездие" таких аппаратов. В сентябре 2023 года спутник позволил совершить видеозвонок между двумя обычными смартфонами, использующими стандарт 5G (один находился на Гавайях, другой — в Испании), что стало настоящим прорывом в области телекоммуникаций. Однако на ночном небе BlueWalker 3 сиял на уровне ярчайших звезд, к тому же вещал в диапазоне волн, зарезервированном для радиоастрономических наблюдений.

Цивилизация наступает

Еще одним фактором, мешающим работе астрономов, стало развитие уличного освещения. Жители мегаполисов уже давно не могут любоваться звездным небом — на засвеченном городскими огнями белесом небосводе видны лишь альфы созвездий и планеты.

От явления, называемого световым загрязнением, страдает одна из старейших российских обсерваторий — Главная астрономическая обсерватория РАН, расположенная на Пулковских высотах к югу от Санкт-Петербурга. Сегодня открытая в 1839 году при Петербургской академии наук и считавшаяся в позапрошлом веке астрономической столицей мира обсерватория соседствует с жилыми зданиями, добравшимися до ее территории.

Обсерватории с крупными высокочувствительными телескопами давно перенесены в районы планеты с отсутствием населенных пунктов вокруг и большим числом ясных ночей в году — например, в высокогорные районы Южной Америки. Однако расширяющееся присутствие человека атакует и эти райские астрономические уголки. К примеру, американская корпорация AES Andes собирается возвести предприятия по производству аммиака и водорода, а также порт и генерирующие мощности в 5–11 км от обсерваторий Параналь и Серро-Амазонес Европейской южной обсерватории. На первой из них работают крупнейшие телескопы, а на второй строится гигантский инструмент E-ELT с 40-метровым сегментированным зеркалом, который станет самым большим в мире. Астрономы считают, что индустриальный парк необратимо ухудшит свойства местной атмосферы — загрязнит ее огромным количеством пыли, создаст турбулентность воздуха, а также засветит.

"Световое загрязнение — это такой бич современности, но от этого никуда не уйти, — поделился в беседе с ТАСС мнением научный сотрудник Института прикладной математики им. М.В. Келдыша (ИПМ) РАН, астроном, первооткрыватель комет и астероидов, популяризатор науки Леонид Еленин. — Принимаются программы по сокращению [засветки]. Мы, конечно, не можем отказаться от уличного освещения, оно необходимо для нашей цивилизации, но его можно делать с умом, ставить специальные отражатели, чтобы они светили, куда нам нужно — под ноги, а не на 360°, в том числе освещая небо. <...> Это, по сути, такая экологическая задача, потому что наше земное небо — это тоже такой экологический ресурс нашей планеты, через него мы наблюдаем космос".

Общество чистых небес

По словам научного сотрудника ИПМ, другим фактором, осложняющим работу астрономов, является замусоривание космического пространства, причем этой проблемой никто не занимался всерьез, и не существует каких-то запретительных актов на этот счет. "Все страны, которые запускают космические аппараты, подписали некую декларацию: давайте относиться к околоземной орбите более ответственно, сократим выброс космического мусора, — сказал астроном. — В принципе, это можно сделать. Когда в космос выводится аппарат, от него часто отстреливаются различные крышки, обтекатели и так далее. Это все можно не отстреливать, а открывать. Тем самым мы будем уменьшать количество выбросов космического мусора. На словах все страны согласны, то есть они за все хорошее против всего плохого, но по факту, поскольку это усложняет, удорожает космические аппараты, это носит рекомендательный характер, [то] все как бы согласны на это, но реально этим никто не занимается".

По словам Еленина, согласно моделированию, в ближайшие десятилетия космический мусор может начать сталкиваться с таким же мусором и космическими аппаратами, причем процесс может стать лавинообразным. "И тогда у нас есть реальная вероятность, что мы вообще закроем себе космическое пространство, — предположил он. — То есть Земля будет окутана плотной пеленой космического мусора, летающего со скоростью 5 км/с. <...> Поэтому запуск космических аппаратов, тем более пилотируемых, будет сопровождаться огромной опасностью".

Сегодня в мире существует несколько организаций, озабоченных проблемой светового загрязнения звездного неба. В основном они занимаются сертификацией уголков планеты, где влияние антропогенных факторов на небо минимально, и просветительской работой об ответственном наружном освещении. Сохранение ночной темноты не только помогает нам изучать Вселенную, но и важно для животного мира: за миллиарды лет эволюции живые организмы подстроили свои процессы — сон, размножение, питание и даже защиту от хищников — под смену времени суток. Искусственный свет сбивает эти ритмы, влечет за собой гибель птиц и морских черепах, во время сезонной миграции ориентирующихся на лунный свет.

И конечно, чрезмерный свет вредит человеку. Циркадные ритмы, управляющие нашей дневной и ночной активностью, привязаны к смене дня и ночи. От них зависит выработка гормона мелатонина, регулирующего суточные циклы бодрствования и сна: в темноте его становится больше, яркий же свет препятствует его выделению. Из-за сбоев таких внутренних процессов возникают бессонница, хроническая усталость, головные боли, появляется тревога, наступает стресс, депрессия. 

Читайте также

Внешние угрозы, телескопы-охотники и главная опасность землян: как космос влияет на нас

Помимо снижения засветки, ответственное городское освещение позволяет экономить муниципальным властям значительные средства. В материале на сайте организации DarkSky International (крупнейшей, которая борется со световым загрязнением) со ссылкой на Министерство энергетики США говорится, что лишь 1% излучения светильников попадает в глаз человека, остальные же 99% никак не помогают ему ориентироваться в темноте. В глобальном масштабе человечество ежегодно тратит как минимум $50 млрд на освещение космоса.

"Ван Гог написал свою знаменитую картину "Звездная ночь" во французском Сен-Реми в 1889 году, — напоминают борцы за чистоту неба. — Сейчас там Млечный Путь уже не виден. Если бы художник был жив сегодня, вдохновился бы он снова на написание "Звездной ночи"?

"Доступ к естественному темному небу и качественному освещению — не привилегия, а право каждого человека. Световое загрязнение непропорционально сильно влияет на малообеспеченные сообщества и лишь недавно было признано проблемой экологической справедливости", — заявляет DarkSky International. "Световая справедливость — это не только доступ к чистому ночному небу, но и к ответственному, дружественному местным сообществам освещению", — дополняет организация.

Виктор Бодров