Было время, когда астрофотографы жаловались разве что на самолётные огни да на полную Луну, засвечивающую туманности. Теперь же, открывая свежие, еще неотсортированные снимки из архива TIFF файлов, мы всё чаще видим картину, от которой опускаются руки: поперёк драгоценных кадров тянутся белые пунктирные полосы. Как будто кто-то расчертил ночное небо грифелем карандаша. Это следы спутников. И если раньше мы говорили о наземных обсерваториях, то теперь беда постучалась и в космос. Перед нами феномен, который грозит сделать орбитальные телескопы заложниками нашей же технологической экспансии.
Как SPHEREx променял космические лучи на следы спутников
Начну с истории свежей и оттого особенно обидной. Есть такой замечательный инструмент — SPHEREx. Он работает в ближнем инфракрасном диапазоне и должен отснять абсолютно всё небо. Задача амбициозная, выдержки длинные, поле зрения широкое. И вот недавно ученые из Исследовательского центра Эймса NASA провели анализ его данных за несколько месяцев. Результат меня, признаюсь, ошеломил: 73 процента снимков оказались испорчены хотя бы одним искусственным спутником. В среднем на каждый кадр приходится больше двух следов.
Самое коварное тут — механика самой помехи. У SPHEREx, как у всякого уважающего себя космического детектора, есть встроенная защита от всплесков космических лучей: прибор видит резкий скачок на пикселе сенсора и экстренно прекращает сбор данных в этом месте. Но современные спутники стали настолько яркими, что сами стали возмутителем запуска этого защитного механизма. В результате на матрице остаются не просто засвеченные полоски, а так называемые «железнодорожные рельсы» — слепящая середина трека вырезается электроникой, зато параллельные штрихи намертво впечатываются в научные данные. И всё, что находилось под ними — далёкая галактика, туманность, астероид — потеряно. Никакой алгоритм потом не восстановит слабый сигнал, забитый отражённым солнечным светом от какой-нибудь антенны или солнечной панели.
Кому война, а кому — L2: почему «Джеймс Уэбб» это не грозит
Тут важно внести ясность, чтобы не сеять панику. Когда я говорю о космических телескопах, страдающих от спутников, я не имею в виду «Джеймса Уэбба». Он висит в полутора миллионах километров от нас, в точке Лагранжа L2, где Земля практически полностью заслоняет Солнце, а спутниковые стаи кружатся где-то далеко-далеко внизу, в пределах низкой околоземной орбиты. Ему эти помехи не страшны.
А вот телескопы, которые работают на высотах 500–700 километров, вроде того же SPHEREx или ветерана «Хаббла», находятся прямо в гуще событий. Для них каждый рассвет и закат орбитального витка превращается в лотерею: прилетит или не прилетит. И прилетает всё чаще. Широкоугольные обзорники — отдельная головная боль. Строящаяся Обсерватория имени Веры Рубин, которая должна каждые три дня переснимать всё доступное небо, по некоторым оценкам рискует терять значительную часть кадров из-за множественных треков. Представьте: вы строите в самый совершенный в истории телескоп для поиска опасных астероидов, а он вместо этого фотографирует стальной частокол. P.S. помним, у окуляров уже давным-давно никто не сидит.
Два миллиона солнц по цене одной Луны
Но спутниковые треки — это ещё полбеды, хоть и обидные. Есть вещь более фундаментальная: паразитная засветка всего неба. Даже если конкретный спутник не лезет в кадр, его свет рассеивается в земной атмосфере, создавая диффузный фон. Небо тускнеет не локально, а глобально. Это как пытаться разглядеть светлячков на даче, когда сосед включил прожектор где-то за забором: вроде напрямую не слепит, но контраста уже нет.
А теперь давайте добавим сюда проекты, от которых у меня лично начинает дёргаться глаз. Американский стартап Reflect Orbital всерьёз намерен запустить созвездие гигантских орбитальных зеркал, чтобы продавать солнечный свет в ночное время. Компания хочет преодолеть главное ограничение солнечной энергетики: зависимость от времени суток и погоды. Идея в том, чтобы с помощью орбитальных зеркал «доставлять» солнечный свет на солнечные электростанциидаже ночью или в пасмурные периоды — так можно продлить время выработки энергии. Не шутка, а бизнес-план. Расчёты Оливье Эно из Европейской южной обсерватории показывают: если эта группировка выйдет на полную мощность, каждый такой спутник будет сиять в четыре раза ярче полной Луны, если вы попадёте в его луч. А если вы просто находитесь где-то поблизости от трассы луча — он всё равно останется таким же ярким, как Венера. Сотни рукотворных Венер в ночном небе. При таком сценарии из засвеченного города, вроде Москвы или Мюнхена, эти спутники станут практически единственными объектами, которые вообще можно будет разглядеть. Никаких звёзд. Только отражённый свет чьей-то коммерции.
Сто тысяч — потолок: есть ли выход из этого тупика
Астрономы – не луддиты. Мы все прекрасно понимаем, что спутниковая связь — это благо, и никому не предлагаем разобрать все «Старлинки», «Иридиумы» и отправить их на переплавку. Но физику не обманешь. Есть предел ёмкости небесного берега, за которым начинается коллапс наземной и околоземной наблюдательной астрономии. В упомянутом мной исследовании Эно этот рубеж оценён примерно в 100 тысяч спутников. Не полтора миллиона, о которых уже поданы заявки в FCC (Federal Communications Commission) — Федеральная комиссия по связи, а именно сто тысяч, и к тому же достаточно тусклых, ниже 7-й звёздной величины, чтобы не быть видимыми невооружённым глазом.
Да, инженеры работают. SpaceX пробовала DarkSat и VisorSat — антибликовые покрытия и козырьки, снижающие отражение. Разрабатываются алгоритмы, пытающиеся вычищать треки программно. Но алгоритм, повторюсь, убирает артефакт, а не восстанавливает потерянный контраст. Если свет спутника уже забил слабый сигнал от далекой галактики, эта галактика потеряна навсегда.
Лично я смотрю на это так. Низкая околоземная орбита — это уникальный ресурс. Как питьевая вода или тёмное небо над заповедником. Мы можем запускать спутники, но мы обязаны договариваться. Сейчас Международный астрономический союз и регуляторы вроде FCC пытаются найти баланс между глобальным интернетом и правом человечества видеть Вселенную. Но честно скажу: если в ближайшие годы не будут приняты жёсткие, обязательные к исполнению стандарты яркости, мы рискуем оказаться в ситуации, когда новый телескоп за миллиард долларов будет снимать не звёзды, а собственное бессилие. И это, пожалуй, самая горькая ирония технического прогресса из всех, чтобы сможем увидеть в ближайшие годы.