Un nuovo studio dell’Osservatorio Europeo Australe (ESO) ha rilevato che le attuali proposte di lanciare in orbita oltre 1,7 milioni di satelliti, inclusi quelli estremamente luminosi, avrebbero “conseguenze devastanti per l’astronomia“. Secondo lo studio, non più di 100.000 satelliti deboli, al di sotto della visibilità a occhio nudo, dovrebbero orbitare attorno alla Terra, per salvaguardare la nostra capacità di osservare il cielo notturno con i moderni telescopi. Lo studio è il primo a calcolare in che misura le costellazioni di satelliti grandi e luminosi – che hanno anche sollevato preoccupazioni per il loro impatto sulla salute e sull’ambiente – influenzerebbero le osservazioni astronomiche rendendo il cielo notturno più luminoso.
Dal 2019, il numero di satelliti in orbita attorno alla Terra è aumentato rapidamente, arrivando a oltre 14.000 oggi – dominati dai satelliti per telecomunicazioni Starlink di SpaceX. Anche le proposte relative ai satelliti sono aumentate, sia in numero che in potenziale impatto. “Finora ce la siamo cavata, ma la situazione sta peggiorando“, sottolinea Olivier Hainaut, che ha partecipato allo sviluppo di raccomandazioni per mitigare l’impatto delle costellazioni satellitari sull’astronomia. Mentre aziende come SpaceX hanno adottato misure per rendere i loro satelliti meno luminosi, le attuali proposte satellitari stanno andando “oltre il limite” di ciò che l’astronomia può sopportare, afferma. Hainaut, astronomo presso l’ESO da oltre 30 anni, è l’autore dello studio sottoposto a revisione paritaria sull’impatto delle costellazioni satellitari, accettato per la pubblicazione su Astronomy & Astrophysics.
Il caso SpaceX
SpaceX prevede di inviare in orbita un milione di satelliti aggiuntivi, destinati a centri dati spaziali, il che altererebbe significativamente l’aspetto del cielo. Il nuovo studio dimostra che, per gran parte di ogni notte, sarebbero visibili centinaia di satelliti e, in certi momenti, fino a diverse migliaia, un numero simile a quello delle stelle visibili a occhio nudo in condizioni ottimali. Altre costellazioni satellitari in progetto, come Cinnamon di E-Space e CTC-1 e 2 cinesi, aggiungerebbero centinaia di migliaia di satelliti in orbita, aggravando ulteriormente il problema.
La costellazione di Reflect Orbital
Reflect Orbital, una start-up statunitense, mira a lanciare una costellazione di satelliti molto grandi, simili a specchi, per fornire luce solare di notte, con fasci riflessi che si estendono per almeno cinque chilometri sulla superficie terrestre. L’azienda intende iniziare con un prototipo di satellite in orbita quest’anno e prevede di aumentare il numero di satelliti a 50.000 entro il 2035. Questi satelliti sarebbero i più luminosi mai messi in orbita, con conseguenze dannose per l’oscurità del cielo notturno sulla Terra. I calcoli di Hainaut mostrano che l’intera costellazione riempirebbe il cielo notturno con centinaia di satelliti molto luminosi e visibili. Visto dall’interno di un fascio riflesso, il satellite che fornisce luce solare apparirebbe quattro volte più luminoso della Luna piena. Anche se nessun satellite puntasse il suo fascio direttamente verso un osservatore, ognuno di essi sarebbe luminoso quanto il pianeta Venere, la “stella del mattino”. Da una città inquinata dalla luce, come Monaco di Baviera, queste centinaia di satelliti sarebbero le uniche “stelle” visibili nel cielo notturno.
Queste proposte, unite ad altre considerate nello studio, illuminerebbero drasticamente il cielo notturno, ostacolando la capacità dell’umanità di osservare deboli oggetti cosmici, tra cui galassie lontane, alcuni pianeti simili alla Terra attorno ad altre stelle e persino asteroidi potenzialmente pericolosi per il nostro pianeta.
Scie luminose e cieli più luminosi
Hainaut spiega che “i satelliti, illuminati dal Sole, sono molto più luminosi delle galassie distanti. Quando un satellite attraversa ciò che osserviamo, crea una scia luminosa sulla nostra immagine, illuminando tutto ciò che si trova dietro di esso“. Per calcolare l’impatto di questo e di altri effetti delle costellazioni satellitari sulle osservazioni astronomiche, Hainaut ha simulato la posizione, il movimento e la luminosità di tutte le costellazioni satellitari attuali e previste.
Per la mega-costellazione di satelliti SpaceX, Hainaut ha scoperto che decine di scie apparirebbero in ogni immagine scattata a due ore dall’inizio della notte con il Very Large Telescope (VLT) dell’ESO presso l’Osservatorio di Paranal in Cile, rappresentando perdite di campo visivo fino al 28%. Questo presuppone che i satelliti siano abbastanza deboli da non essere visibili a occhio nudo in condizioni ottimali. Se fossero anche solo leggermente più luminosi, alcuni strumenti ne risentirebbero in modo ancora maggiore: ad esempio, una telecamera come quella dell’Osservatorio Vera C. Rubin della National Science Foundation statunitense potrebbe vedere la maggior parte delle sue immagini rese inutilizzabili per diverse ore ogni notte.
Le simulazioni di Hainaut presupponevano che nessun satellite Reflect Orbital puntasse il suo fascio direttamente verso o vicino a un osservatorio. Ciononostante, la scia di un singolo satellite a specchio potrebbe compromettere un’osservazione con una telecamera come quella dell’Osservatorio Rubin. Con l’intera flotta di satelliti Reflect Orbital in orbita, ogni immagine di una tale telecamera andrebbe persa quando i satelliti vengono illuminati dal Sole.
Tuttavia, non sono solo le traiettorie incrociate dei satelliti a limitare ciò che possiamo osservare: la loro luce può inquinare l’intero cielo. I satelliti troppo deboli per essere visti direttamente producono un velo di luce “diffusa”, mentre la luce dei satelliti più luminosi viene “diffusa” in tutte le direzioni mentre attraversa l’atmosfera. Entrambi i fattori contribuiscono ad aumentare la luminosità complessiva del cielo notturno. Questo studio è il primo a considerare l’impatto sull’astronomia dovuto al contributo delle costellazioni satellitari alla luminosità di fondo del cielo, rivelando la reale portata dell’inquinamento luminoso satellitare. Costellazioni molto luminose come Reflect Orbital avrebbero un effetto particolarmente significativo sulla luminosità di fondo del cielo. Con tutti i 50.000 satelliti di Reflect Orbital, il cielo risulterebbe da tre a quattro volte più luminoso.
Limitare il numero di satelliti per salvaguardare il cielo notturno
Hainaut conclude che i 1,7 milioni di nuovi satelliti proposti avrebbero conseguenze drastiche per l’astronomia terrestre. Questi impatti possono essere evitati solo limitando il numero totale, sia dei satelliti esistenti che di quelli futuri, a 100.000 satelliti sufficientemente deboli da non essere visibili a occhio nudo da un sito buio. “Non si tratta di un numero rigido, come 99.999 è un buon risultato e 100.001 è un risultato pessimo: chiaramente preferirei 50.000“, afferma Hainaut. “Ma 100.000 causano perdite paragonabili ad altre perdite tecniche, come i guasti alle apparecchiature”. Tuttavia, aggiunge, i satelliti devono essere più deboli di una magnitudine visiva pari a 7; se alcuni di essi fossero troppo luminosi, al di sopra della soglia minima di visibilità a occhio nudo, il numero totale dovrebbe essere molto inferiore.
SpaceX e Reflect Orbital, responsabili delle proposte più estreme, hanno entrambe presentato domanda alla Commissione Federale delle Comunicazioni (FCC) degli Stati Uniti per ottenere l’autorizzazione al lancio. Questo nuovo studio è servito come base per la risposta presentata alla FCC in merito a queste proposte dall’ESO, in collaborazione con la Royal Astronomical Society del Regno Unito e l’Unione Astronomica Internazionale.
“Una minaccia esistenziale per l’astronomia ottica”
“La FCC ha ricevuto oltre 1800 commenti sul progetto Reflect Orbital e quasi 1500 sulla richiesta di SpaceX”, spiega Betty Kioko, responsabile degli affari istituzionali dell’ESO e coordinatrice della risposta alle proposte. “Ora la palla è nel campo della FCC e attendiamo le decisioni che prenderà su entrambe le richieste. Per l’astronomia ottica, si tratta di una minaccia esistenziale e speriamo che le autorità di regolamentazione condividano questa visione”.
“L’astronomia genera un enorme valore per l’umanità, in ambito scientifico, tecnico, economico ed educativo, e ci aiuta a comprendere il nostro posto nell’Universo“, afferma il Direttore Generale dell’ESO, Xavier Barcons. “L’elevato numero di satelliti previsti in orbita terrestre bassa mette a dura prova questa capacità, sottolineando la necessità di limitare i futuri lanci satellitari e di una collaborazione tra astronomi, ingegneri, operatori satellitari e altri soggetti interessati per adottare rigorose misure di mitigazione”.
Impatti anche sulla salute e sull’ambiente
“L’invio di migliaia di satelliti ha implicazioni: economiche, ecologiche e astronomiche”, aggiunge Hainaut. L’inquinamento luminoso generato da costellazioni satellitari molto luminose può avere un impatto sulla salute e sul funzionamento della vita sulla Terra, alterando gli orologi biologici e gli ecosistemi. Le grandi costellazioni hanno anche un impatto diretto sulla qualità dell’aria, a causa dei numerosi lanci necessari per inviare e mantenere migliaia di satelliti, nonché dell’inquinamento atmosferico causato dalla loro combustione al rientro nell’atmosfera al termine della loro vita operativa. “Il mio lavoro è l’astronomia, quindi quantifico gli effetti sull’astronomia”, spiega Hainaut, “spero che altri valutino gli altri impatti nel loro campo di competenza”.
Hainaut conclude: “l’orbita terrestre bassa è una spiaggia celeste che offre un valore immenso alla vita moderna, dalla connettività globale al nostro accesso privilegiato all’Universo. Tuttavia, dobbiamo gestire l’impatto delle mega-costellazioni, dall’inquinamento luminoso che colpisce l’astronomia agli effetti atmosferici del rientro dei satelliti, per garantire che questa risorsa rimanga incontaminata e accessibile alle generazioni future”.