Astronomen haben ernsthafte Bedenken hinsichtlich Starlink und anderer Satellitenkonstellationen

Stellen Sie sich den Raum um die Erde vor, der mit Zehntausenden von Kommunikationssatelliten gefüllt ist. Dieses Szenario entsteht langsam und hat Astronomen betroffen. Jetzt hat eine Gruppe von Astronomen ein Papier geschrieben, in dem sie ihre detaillierten Bedenken darlegen und erläutern, wie all diese Satelliten schwerwiegende negative Auswirkungen auf die bodengestützte Astronomie haben könnten.

SpaceX und andere Unternehmen werfen ihre scharfen kapitalistischen Augen auf den Weltraum um die Erde. SpaceX und OneWeb sind bislang die einzigen Unternehmen, die Teile ihrer Satellitenkonstellationen starten. Aber eine Reihe anderer Unternehmen hat vor, dasselbe zu tun, und schließlich werden alle diese Satelliten Zehntausende zählen.

Die Astronomie hat Bedenken hinsichtlich dieser Satellitenkonstellationen geäußert. Sowohl die Royal Astronomical Society als auch die American Astronomical Society haben Erklärungen veröffentlicht, in denen sie ihre Besorgnis und ihren Wunsch zum Ausdruck bringen, mit Unternehmen im Satellitenkonstellationsgeschäft zusammenzuarbeiten. Diese Aussagen sind höflich, in ihrer Kritik vorsichtig und im Geiste der Zusammenarbeit verfasst.

In diesem neuen Papier werden jedoch alle Bedenken der astronomischen Gemeinschaft dargelegt, mit Daten untermauert und eindringlicher auf ihren Standpunkt eingegangen.

"Seit Jahrhunderten führen bodengestützte astronomische Beobachtungen zu außergewöhnlichen Fortschritten in unserem wissenschaftlichen Verständnis der Naturgesetze."

Aus "Bedenken hinsichtlich bodengestützter astronomischer Beobachtungen: Ein Schritt zum Schutz des astronomischen Himmels"

Eine Satellitenkonstellation ist eine Gruppe künstlicher Satelliten, die zusammenarbeiten, um eine globale oder nahezu globale Kommunikationsabdeckung bereitzustellen. Sie haben das Potenzial, Highspeed-Internet fast überall verfügbar zu machen. Das hat natürlich viele Vorteile.

Aber es gibt auch Kritikpunkte, und drei Astronomen aus Italien haben diese Kritikpunkte ausführlich dargelegt. Die drei sind Stefano Gallozzi, Marco Scardia und Michele Maris. Ihr Artikel trägt den Titel "Bedenken hinsichtlich bodengestützter astronomischer Beobachtungen: Ein Schritt zum Schutz des astronomischen Himmels".

Wenn Sie alle Satelliten addieren, die Unternehmen als Teil ihrer Konstellationen starten möchten, erhalten Sie ungefähr 50.000 Satelliten. Die Frage ist, welche Auswirkungen diese Satelliten auf die bodengestützte Astronomie haben werden. Die Autoren des Berichts behaupten, dass alle diese Satelliten die astronomische Beobachtung zwangsläufig beschädigen werden.

Ein Hinweis für die Leser: Englisch ist nicht die Muttersprache der Autoren des Papiers, daher enthalten einige der Zitate kleine Inkonsistenzen, aber die Bedeutung ist klar.

„Abhängig von ihrer Höhe und ihrem Oberflächenreflexionsvermögen ist ihr Beitrag zur Helligkeit des Himmels für professionelle bodengestützte Beobachtungen nicht zu vernachlässigen“, heißt es in dem Bericht in der Einleitung. „Mit der enormen Menge von etwa 50.000 neuen künstlichen Satelliten für die Telekommunikation, die im mittleren und niedrigen Erdorbit gestartet werden sollen, wird die mittlere Dichte künstlicher Objekte> 1 Satellit für den quadratischen Himmel betragen. Dies wird unweigerlich professionellen astronomischen Bildern schaden. “

Da SpaceX bei der Bereitstellung ihrer Konstellation am weitesten fortgeschritten ist und ihr Name häufig in der Zeitung auftaucht. Das Starlink-System von SpaceX hat bereits fast 250 seiner Satelliten gestartet und plant, insgesamt bis zu 42.000 Satelliten einzusetzen. Dem Papier zufolge werden diese Satelliten "nach Sonnenuntergang und vor Sonnenaufgang von der 3. bis zur 7. Stärke am Himmel leuchten".

Die Autoren sagen, dass all diese Satelliten unweigerlich Spuren in astronomischen Bildern hinterlassen und die Suche nach erdnahen Objekten behindern könnten. Es besteht ein gewisses Risiko, dass wir aufgrund all dieser Satelliten keine potenziellen Auswirkungen erkennen.

Dem Bericht zufolge werden jedoch nicht nur Bilder negativ beeinflusst. "Ernste Bedenken bestehen auch bei anderen Wellenlängen, die für bodengestützte Untersuchungen in Frage kommen, insbesondere für die Radioastronomie, deren Detektoren bereits durch die allgegenwärtige Bestrahlung der Satellitenkommunikation von Raumstationen sowie vom Boden aus gesättigt sind."

Bereits im Mai 2019 versuchte Elon Musk, astronomische Bedenken hinsichtlich Starlink auszuräumen. Zu seiner eher brüsken Ablehnung von Kritik gehörte seine Aussage: „Wir müssen die Telelskope ohnehin in die Umlaufbahn bringen. Die atmosphärische Dämpfung ist schrecklich. “

Musk hat ein großes Profil in der Weltraumgemeinschaft, daher könnten seine Worte einige davon überzeugt haben, dass es keine Probleme zwischen Starlink und Astronomie gibt. Aber Musk ist ein Unternehmer, kein Wissenschaftler.

Trotz all seiner Leistungen ist Musk kein Experte für Astronomie oder astronomisches Beobachten. Ist seine Aussage, dass Starlink „einen Einfluss von ~ 0% auf die Fortschritte in der Astronomie haben wird“, zutreffend und informiert?

Die drei Autoren des neuen Papiers scheinen das nicht zu glauben. Sie beschreiben die Risiken, die Satellitenkonstellationen für die Astronomie darstellen, und es geht nicht nur darum, ob sie im optischen Licht sichtbar sind. Sie weisen darauf hin, dass sich „gefährliche Auswirkungen solcher Veränderungen in der Population kleiner Satelliten ergeben. Eine spezielle Strategie für dringende Eingriffe zum Schutz und zum Schutz jedes vom Boden aus beobachtbaren astronomischen Bandes wird skizziert. “

"Ohne bodengestützte Beobachtungen wäre der größte Teil der gegenwärtigen weltraumgestützten Astronomie nutzlos oder unmöglich."

Aus "Bedenken hinsichtlich bodenbasierter astronomischer Beobachtungen: Ein Schritt zur Sicherung des astronomischen Himmels"

Die Autoren beginnen am Anfang mit dem Hinweis auf die enormen Fortschritte beim Verständnis, die durch bodengestützte Beobachtungen erzielt wurden. "Seit Jahrhunderten führen bodengestützte astronomische Beobachtungen zu außergewöhnlichen Fortschritten in unserem wissenschaftlichen Verständnis der Naturgesetze." Das ist schwer zu argumentieren.

Im ersten Abschnitt des Papiers sprechen sie darüber, wie weltraumgestützte Astronomie oder Weltraumteleskope zum Wissen beigetragen haben. Sie weisen jedoch darauf hin, dass bodengestützte und weltraumgestützte Astronomie einander brauchen und die beste Wissenschaft hervorbringen, wenn sie zusammenarbeiten. "Ohne bodengestützte Beobachtungen wäre der größte Teil der gegenwärtigen weltraumgestützten Astronomie nutzlos oder unmöglich."

Man kann mit Sicherheit sagen, dass die Autoren der Behauptung von Musk nicht zustimmen: "Wir müssen die Telelskope ohnehin in die Umlaufbahn bringen." Die atmosphärische Dämpfung ist schrecklich. “

Vielleicht hat Musk noch nie von adaptiver Optik gehört. Mit der adaptiven Optik können moderne Bodenteleskope die Auswirkungen der Atmosphäre auf Beobachtungen überwinden. Kommende Teleskope wie das European Extremely Large Telescope und das 30-Meter-Teleskop verfügen über eine adaptive Optik, die im Mittelpunkt ihrer Konstruktion steht.

Die Autoren weisen auch darauf hin, was jedem klar sein sollte, der sehr lange darüber nachdenkt: Im Vergleich zur bodengestützten Astronomie sind weltraumgestützte Teleskope enorm teuer. Und riskant.

Hier auf der Erde werden Fortschritte in der Teleskoptechnologie erzielt. Ihr Einsatz ist der riskante Teil, aber die Technologien wurden hier auf der Erde bereits getestet und entwickelt. Wie die Autoren des Papiers betonen, ist das Testen und Entwickeln neuer Teleskoptechnologien im Weltraum nicht möglich.

"Eine wesentliche Einschränkung von weltraumgestützten Teleskopen besteht darin, dass sie nach dem Start nicht gewartet, überholt oder repariert werden können." Der Hubble ist eine Ausnahme, und andere Weltraumteleskope wurden nicht gewartet. Sobald sie fertig sind, sind sie fertig.

„Im Vergleich zu bodengestützten Observatorien liegt die durchschnittliche Lebensdauer weltraumgestützter Teleskope in der Größenordnung von einigen Jahrzehnten oder weniger. Im Gegenteil, bodengestützte Observatorien halten mehrere Jahrzehnte, und zu Beginn des Weltraumzeitalters installierte Teleskope arbeiten wieder rentabel. “ Kurz gesagt, Weltraumteleskope sind technologisch veraltet, während ihre bodengestützten Gegenstücke weiterarbeiten.

Wir können dies mit dem Very Large Telescope (VLT) des European Southern Observatory (ESO) sehen. Das VLT besteht aus vier primären Einheiten, und die erste wurde 1998 zum ersten Mal beleuchtet. Im Laufe der Jahre wurde sie mehrmals aufgerüstet, wobei jedes Mal die Beobachtungsmöglichkeiten erweitert wurden. Zwei seiner Instrumente, SPHERE (erstes Licht Juni 2014) und ESPRESSO (erstes Licht September 2016), sind für die Untersuchung von Exoplaneten konzipiert, was bei der Entwicklung des VLT nicht wichtig war. Andere Instrumente wie VISIR (VLT Imager und Spektrometer für das mittlere Infrarot) wurden zur Untersuchung von Exoplaneten aufgerüstet.

Weltraumteleskope sind im Vergleich zu bodengestützten Teleskopen ebenfalls teuer. Das James Webb-Weltraumteleskop befindet sich seit 20 Jahren in der Entwicklung und wird 10 Milliarden US-Dollar kosten. Die nächste Generation bodengestützter Teleskope wie das Giant Magellan Telescope und das European Extremely Large Telescope wird jedoch jeweils etwa 1 Milliarde US-Dollar kosten. Und sie werden die JWST wahrscheinlich um Jahrzehnte überleben.

Der Kern des Papiers befasst sich mit den tatsächlichen Problemen, mit denen die bodengestützte Astronomie aufgrund von Satellitenkonstellationen konfrontiert sein wird. Bei einigen elektromagnetischen Wellenlängen sind Weltraumteleskope viel effektiver als bodengestützte Teleskope. Im fernen Infrarot beispielsweise blockiert die Atmosphäre einen Großteil davon. Aber das erzählt nicht die ganze Geschichte.

In der Arbeit sprechen die Autoren über die Verschlechterung des Himmels. Diese Verschlechterung ist nicht nur auf die Lichtverschmutzung am Boden zurückzuführen, sondern auch auf künstliche Satellitenflotten, die Beobachtungen mit hellen parallelen Streifen / Spuren in allen Breiten kreuzen und vernarben.

Allein Starlink möchte bis zu 40.000 Satelliten in die Umlaufbahn bringen. Dies ist nur ein Unternehmen von mehreren, das Satellitenkonstellationen starten möchte. Niemand weiß, wie viele es irgendwann geben wird, aber es ist fair, eine Satellitenzahl von 50.000 für Diskussionen zu verwenden.

"Astronomen sind äußerst besorgt über die Möglichkeit, dass der von der Erde aus gesehene Himmel von Zehntausenden von Satelliten bedeckt wird, was die Zahl der ungefähr 9.000 Sterne, die für das bloße menschliche Auge sichtbar sind, deutlich übersteigt", sagen die Autoren. "Dies ist keine entfernte Bedrohung: Es geschieht bereits."

Die drei Astronomen teilen alle Zahlen für die wachsende Satellitenflotte der Erde auf. Die Berücksichtigung von Betrachtungswinkeln, Höhe und Helligkeit führt sie zu folgendem Schluss: „Bei 50.000 Satelliten ist die„ Normalität “also ein Himmel voller künstlicher Objekte: Auf jedem quadratischen Grad des Himmels kriecht ein Satellit entlang des Ganzen Beobachtung der Nacht, zugänglich und sichtbar mit astronomischen Kameras und nicht nur mit professionellen Instrumenten. “

Laut den Autoren wird all diese Lichtverschmutzung die astronomische Beobachtung ernsthaft beeinträchtigen. Sie erkennen an, dass SpaceX mit einem „dunklen“ Satelliten experimentiert, der schwarz gestrichen ist, um das Reflexionsvermögen zu verringern. Sie weisen jedoch darauf hin, dass 75% der Oberfläche des Satelliten Sonnenkollektoren sind, die offensichtlich nicht gestrichen werden können. Sie weisen auch auf Probleme beim Lackieren eines Satellitenschwarzes hin: „Wenn der Satellitenkörper daran gehindert wird, das Sonnenlicht zu reflektieren, absorbiert er die Strahlungserwärmung bei möglichen Ausfällen zu stark und erhöht so wahrscheinlich das Risikomanagement für die gesamte Flotte und macht das Dunkelbeschichtungslösung unwirksam oder sogar kontraproduktiv. “

Dann gibt es das ganze Problem der Funkbandstörung. "Selbst mit den besten Beschichtungs- und Minderungsverfahren, um die Auswirkungen auf visuelle astronomische Beobachtungen zu verringern, wird häufig ausgelassen oder vergessen, dass Telekommunikationskonstellationen in den vom Boden aus beobachtbaren Funkwellenlängenbändern leuchten."

Es gibt jahrzehntealte Vereinbarungen seit Beginn des Weltraumzeitalters, die bestimmte Funkfrequenzen für bestimmte Zwecke reservieren. Die Frequenzen bestimmter Atome und Moleküle im Raum sind der Radioastronomie vorbehalten. Dazu gehören Kohlenmonoxid und seine Isotope sowie H2O.

Radioastronomen müssen sich bereits mit allen Arten von Störungen auseinandersetzen. Laut den Autoren wird dies noch viel schlimmer werden. „Es ist nicht allgemein anerkannt, dass die Entwicklung von Telekommunikationsnetzen der neuesten Generation (sowohl aus dem Weltraum als auch von der Erde aus) bereits tiefgreifende Auswirkungen auf radioastronomische Beobachtungen (in allen Teilbändern) hat: Bei LEO-Satellitenflotten ist dies ziemlich sicher dass die Situation unerträglich werden könnte. “

"Personen, die zukünftigen Generationen angehören, haben das Recht auf eine nicht kontaminierte und unbeschädigte Erde, einschließlich eines reinen Himmels."

Allgemeine Erklärung der Menschenrechte der UNESCO für künftige Generationen.

Dann stellt sich die Frage nach der Legalität und welche Stellen den Einsatz von Satellitenkonstellationen genehmigen können.

Die Autoren machen uns auf die Erklärung der UNESCO (Organisation der Vereinten Nationen für Erziehung, Wissenschaft und Kultur) von 1994 aufmerksam. In dieser Erklärung heißt es: „Personen, die künftigen Generationen angehören, haben das Recht auf eine nicht kontaminierte und unbeschädigte Erde, einschließlich eines reinen Himmels. Sie haben Anspruch auf ihren Genuss als Grundlage menschlicher Kulturgeschichte und sozialer Bindungen, die jede Generation und jeden Einzelnen zu einem Mitglied einer menschlichen Familie machen. “

In derselben Erklärung der UNESCO heißt es auch: „Hier ist das Welterbe Eigentum der gesamten Menschheit, und obwohl es möglicherweise Schutzgesetze gibt, ist die Durchsetzung dieser Angelegenheit eine andere Angelegenheit, da nur Staaten andere Staaten im Rahmen dieser Art von internationalem Vertrag verklagen können. Ein Staat ist für die Aktivitäten verantwortlich, die in seinem Zuständigkeitsbereich stattfinden - unabhängig davon, ob sie autorisiert oder nicht autorisiert sind. “

Die drei Astronomen weisen darauf hin, dass die FCC und andere Einrichtungen in den USA Starlink möglicherweise die Genehmigung erteilt haben und möglicherweise auch Starlink stoppen können. Sie können sogar nach internationalem Recht verpflichtet sein.

Sie erwähnen auch den Weltraumvertrag und sagen: „Und der rechtliche Prozess ist, dass die Landesregierung, diesmal die US-Regierung, rechtlich für alle Objekte verantwortlich ist, die von den Grenzen der USA in den Weltraum geschickt werden. Das bedeutet, dass die US-Regierung für den Schaden verantwortlich ist, den ihr Unternehmen Starlink verursacht, indem sie Objekte in die Umlaufbahn schickt, die Schaden verursachen. “

Das Papier endet mit dem Hinweis auf mögliche rechtliche Schritte, die die internationale Gemeinschaft unternehmen könnte, um Satellitenkonstellationen zu stoppen.

Sie könnten die FCC verklagen, weil sie bei ihrer Genehmigung die Lichtverschmutzung nicht berücksichtigt haben, was gegen das nationale Umweltgesetz verstößt. Nach diesem Gesetz muss jede Bundesbehörde die Umweltauswirkungen der von ihnen genehmigten Projekte berücksichtigen. Die Autoren behaupten, dass die FCC die Lichtverschmutzung durch Starlink nicht angemessen berücksichtigt habe.

Die internationale Astronomiegemeinschaft könnte "wegen mangelnder Gerichtsbarkeit und Rechtsprechung der US-amerikanischen FCC vor Gericht klagen, um private, nicht geostationäre Satelliten über andere Staaten und Nationen zuzulassen". Dies stellt das Recht der FCC in Frage, sogar Satellitenkonstellationen zu genehmigen, die über andere Nationen reisen.

Dann gibt es den Internationalen Gerichtshof (IGH). Die drei Autoren sagen, die internationale Gemeinschaft könnte die US-Regierung beim Internationalen Gerichtshof verklagen, "... um weitere Starlink-Starts zu unterbrechen, um den Verlust öffentlicher Finanzen bei der Beschädigung nationaler und internationaler astronomischer Projekte zu quantifizieren."

Die internationale Astronomie-Community hat im Januar 2020 eine Petition gestartet. Die Community möchte, dass Starlink und andere zurückgehalten werden, dass ein gesetzlicher Schutz für die astronomische Beobachtung geschaffen wird und dass die Anzahl der Satellitenkonstellationen auf ein Minimum begrenzt wird.

"Alle diese Anfragen stammen aus der tief empfundenen Besorgnis von Wissenschaftlern, die sich aus der Drohung ergeben, nicht auf das vollständige Wissen über den Kosmos zugreifen zu können und einen immateriellen Vermögenswert von unermesslichem Wert für die Menschheit zu verlieren", sagen die Autoren.

Der Weltraum wird im Laufe der Zeit immer mehr zu einem legalen Morast. Welche Arten von Aktivitäten genau erlaubt sind, ist unklar. Vor Jahrzehnten, kurz vor Beginn des Weltraumzeitalters, wurden Gesetze und Vereinbarungen erlassen, um die Dinge unter Kontrolle zu halten.

Aber niemand hat so etwas wie Satellitenkonstellationen vorausgesehen, und der rechtliche Rahmen für den Weltraum wird wahrscheinlich unter großen Druck geraten.

Mehr:

• Forschungsbericht: Bedenken hinsichtlich bodengestützter astronomischer Beobachtungen: Ein Schritt zum Schutz des astronomischen Himmels
• Wikipedia: Starlink
• American Astronomical Society: Stellungnahme zu Satellitenkonstellationen

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