Astronomie

Problem bei der Umlaufbahn eines Satelliten

Problem bei der Umlaufbahn eines Satelliten

Problem: Es gibt einen Satelliten, der die Erde umkreist. Seine Umlaufbahn ist kreisförmig und seine Umlaufbahn ist senkrecht zur Äquatorialebene der Erde. Seine Umlaufbahn ist so, dass eine Person, die sich auf dem Äquator befindet, diesen Satelliten alle 12 Stunden auf Zenith sieht.

ein. Finden Sie die Periode des Satelliten.

b. Wie groß ist die Entfernung des Satelliten zur Person, wenn er am Horizont der Person untergeht?

Mein Problem mit dieser Frage ist:

Für den ersten Teil: Irgendwo ist der Zeitraum 12 Stunden. An anderer Stelle wurde gesagt, dass sich die Person am Äquator auch bewegt (Erdrotation), also sind 12 Stunden P/2 und P = 24 Stunden. Was ist die richtige Antwort?

Zum zweiten Teil: Welche der folgenden Abbildungen zeigen die Position des Satelliten, wenn er untergeht? (Abbildung 1 oder 2?)


Ich behandle das als Hausaufgabenfrage. Sie haben einen klaren Versuch unternommen, daher ist es nicht vom Thema abgekommen, aber Sie sollten die Ursache des Problems klären.

Sie müssen zuerst feststellen, ob die Rotation der Erde berücksichtigt werden soll (es macht einen großen Unterschied, aber bei einer Hausaufgabe hört die Erde manchmal auf, sich zu drehen!) Sie haben dann die beiden möglichen Antworten richtig gefunden, entweder 24 oder 12 Stunden .

Sie können auch die Bewegung der Erde um die Sonne berücksichtigen (da die Erde nur 23 Stunden und 56 Minuten braucht, um sich einmal relativ zu den Sternen zu drehen). Dies bedeutet, dass sich die Erde nach 12 Stunden um mehr als 180 Grad gedreht hat und es keine Umlaufebene gibt, die über die Person und durch den Ursprung verläuft und senkrecht zum Äquator steht. Der Fehler beträgt jedoch nur etwa 1 Grad, kann also für die Hausaufgaben wahrscheinlich vernachlässigt werden.

Für den zweiten Teil ist das erste Bild sicherlich falsch, da die Sichtlinie (in Grün) durch die Erde geht. Die zweite zeigt, dass die Sichtlinie (jetzt in Rot) tangential zur Erdoberfläche ist. Sie müssen die Orbitalmechanik verwenden, um die Entfernung vom Erdmittelpunkt zum Satelliten zu ermitteln und die Entfernung vom Erdmittelpunkt zu seiner Oberfläche (grüne Linien) zu ermitteln, was zwei Seiten eines rechtwinkligen Dreiecks ergibt. Und der Rest ist Mathematik.

Es gibt einige Details, die die Antwort beeinflussen können: Sie sollten überlegen, ob der Antrag der Person die Antwort auf Teil (b) beeinflusst (und wenn nicht, warum nicht). Sie sollten wissen, dass die Erde nicht kugelförmig ist. Sie sollten überlegen, ob die optische Lichtbrechung durch die Erdatmosphäre berücksichtigt werden soll. Bei einem Hausaufgabenproblem können solche Probleme jedoch oft ignoriert werden, da ihre Auswirkungen gering sind.


Teil 1). Aufgrund der Erdrotation bewegt sich ein Beobachter am Äquator alle 12 Stunden um 180 Grad. Ihr Satellit bewegt sich senkrecht zur Äquatorebene und trifft nach 12 Stunden auf den Beobachter auf der anderen Seite seiner Umlaufbahn. Daher hat es auch 180 Grad gereist. Um sich um weitere 180 Grad zu drehen (und eine volle 360-Grad-Umdrehung zu vollenden), um den Beobachter rechtzeitig wieder zu treffen, würde der Satellit weitere 12 Stunden brauchen. Daher müsste die Zeitdauer des Satelliten 12h + 12h = . betragen 24h.

(2) Ein Satellit mit einer Zeitdauer von 24 Stunden wird als geosynchroner Satellit bezeichnet. Der Radius $r$ der Umlaufbahn dieses Satellitentyps beträgt ungefähr 36.000 km, kann durch weitere Einarbeitung in diese Formel bestimmt werden…

$$ frac{v^2}{r} = frac{GM}{r^2}$$

In Ihrem zweiten Diagramm können wir also sehen, dass der Radius des Satelliten 36.000 km beträgt, und wir wissen, dass der Radius der Erde 6400 km beträgt, also kann nach der Pythagoras-Regel die Entfernung $d$ zum Satelliten erhalten werden, wenn er gesetzt wird durch,

$$d = sqrt{36000^2 - 6400^2}$$


Die Frage ist falsch: Eine solche Satellitenumlaufbahn gibt es nicht. Aufgrund der Drehimpulserhaltung ist die Bahnebene des Satelliten im Raum fixiert, aber die Position des Beobachters dreht sich um etwa $left( 360+frac{360}{365.25} ight)^{circ}$ alle 24$ Stunden. Dies liegt einfach daran, dass sich die Erde an einem durchschnittlichen Tag, d. h. der Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Mittagen (Sonne im Zenit auf dem Äquator), mehr als einmal dreht.


Zerstören zu viele Satelliten unsere Sicht auf den Weltraum?

Ein Bild der Galaxiengruppe NGC 5353/4, aufgenommen mit einem Teleskop am Lowell-Observatorium in Arizona, USA, in der Nacht zum Samstag, den 25. Mai 2019. Die diagonalen Linien, die über das Bild verlaufen, sind Lichtspuren, die die Starlink-Satellitengruppe hinterlassen hat es ging durch das Sichtfeld des Teleskops. Bild mit freundlicher Genehmigung von Victoria Girgis (Lowell Observatory).

SpaceX – das amerikanische Technologieunternehmen – startete am 29. Januar 60 Satelliten ins All. (Ein Satellit ist ein Objekt, das einen Planeten umkreist. Einige sind natürliche Satelliten, wie der Mond. Andere sind künstlich, wie die von SpaceX gestarteten.)

SpaceX plant, ein Netzwerk von 12.000 Satelliten aufzubauen. Das Unternehmen sagt, dass das als Starlink bekannte Netzwerk dazu beitragen wird, abgelegenen Teilen der Welt einen besseren Internet-Service bereitzustellen.

Aber Astronomen sagen, dass die wachsende Zahl von Satelliten, die die Erde umkreisen, es für sie schwieriger macht, das Universum zu beobachten und von ihm zu lernen.

Satelliten bestehen aus Metall, das Sonnenlicht reflektiert. Dadurch erscheinen sie am Nachthimmel als helle, sich langsam bewegende Punkte. Nach dem Start im November erschienen die Starlink-Satelliten in Bildern, die von Teleskopen und Weltraumkameras aufgenommen wurden, als eine Spur heller Lichter, die über den Himmel zogen.

Die Starlink-Satelliten brauchen drei bis fünf Minuten, um den Sichtbereich eines Teleskops zu durchqueren. Während dieser Zeit können sie direkt vor dem Objekt vorbeiziehen, das ein Astronom zu betrachten versucht, und es so aus dem Blickfeld verstecken. Außerdem ist das Licht der Satelliten so hell, dass es unmöglich ist, das schwächere Licht entfernter Sterne und Planeten zu sehen.

Astronomen lernen den Weltraum kennen, indem sie mit großen Teleskopen und speziellen Kameras Licht aus sehr großer Entfernung beobachten. Die gesammelten Informationen können ihnen helfen zu verstehen, wie Galaxien entstehen oder welche Planeten Leben unterstützen können.

Einige Astronomen verwenden auch Radioteleskope, die Radiowellen aus dem Weltraum aufzeichnen. Dies ermöglicht es, Dinge zu untersuchen, die wenig Energie abgeben und nicht als Licht erscheinen – wie Staub und Gase. Im April 2019 nutzten Astronomen Informationen, die von mehreren Radioteleskopen gesammelt wurden, um das erste Bild eines Schwarzen Lochs zu erstellen.

Große Gruppen von Satelliten – bekannt als „Satellitenkonstellationen“ – geben eigene Funksignale ab und reflektieren die von der Erde kommenden Funkwellen. Diese zusätzlichen Signale stören Funkwellen, die von weiter weg in der Galaxie kommen. Während es möglich sein könnte, Satelliten mit Oberflächen zu bauen, die kein Licht reflektieren, wird es sehr schwierig sein, Satelliten zu bauen, die keine Funkwellen stören.

SpaceX begann 2019 mit dem Start von Chargen von Starlink-Satelliten. Das Unternehmen plant bis zu 22 weitere Starts im Jahr 2020. Schließlich möchte das Unternehmen 30.000 Satelliten in eine Umlaufbahn um die Erde bringen. Auch andere Unternehmen wollen eigene Satellitenkonstellationen erstellen.

Seit 1957 bringen Menschen Satelliten ins All. Sie dienen vielen nützlichen Zwecken. Einige sind ein wichtiger Bestandteil von Kommunikationsnetzwerken, wie Mobiltelefone, Fernsehen und Internet. Andere werden verwendet, um Wetter- und Klimainformationen zu verfolgen, Karten der Erde zu erstellen, Navigationssysteme wie GPS zu betreiben und Fotos von Erde, Sonne, Planeten und dem Weltraum zu machen. Die Internationale Raumstation ist eine Art Satellit, auf dem Menschen leben können.

Derzeit kreisen etwa 1.000 künstliche Satelliten um die Erde. Aber da Unternehmen planen, Tausende weiterer zu starten, machen sich Astronomen Sorgen über die Auswirkungen all dieser Satelliten auf ihre Fähigkeit, das Universum zu studieren. Mehr Satelliten, die die Erde umkreisen, bedeuten auch mehr Kollisionsgefahr und mehr „Weltraumschrott“, der um die Erde schwebt, wenn die Satelliten nicht mehr funktionieren.

Es gibt keine Regeln dafür, wer einen Satelliten starten darf oder wie viele gleichzeitig die Erde umkreisen können. Die Internationale Astronomische Union (IAU) ist eine Gruppe von professionellen Astronomen aus der ganzen Welt. IAU-Mitglieder möchten mit den Unternehmen zusammenarbeiten, die Satelliten entwickeln und starten, und den Regierungen, die Gesetze und Vorschriften erlassen. Sie sagen, es sei wichtig, die Auswirkungen so vieler Satelliten zu untersuchen und Regeln zum Schutz des Nachthimmels aufzustellen.

Denken und diskutieren

Derzeit gibt es keine Regeln darüber, wer einen Satelliten starten darf oder wie viele die Erde umkreisen dürfen. Sollte da sein? Wenn ja, wer würde Ihrer Meinung nach die Regeln aufstellen? Wer würde sie durchsetzen und wie?

Erstellen Sie ein T-Diagramm und beschriften Sie eine Seite mit “pros” (gute Dinge) und die andere Seite mit “cons” (schlechte Dinge). Listen Sie in jeder Spalte fünf Dinge über Satellitenstarts auf.

Dieser Artikel erwähnt zwei Arten von Satelliten, echte und künstliche. Informieren Sie sich über beide Arten. Was sind die Gemeinsamkeiten und Unterschiede?


Die Keplerschen Gesetze definieren die Beschreibung des Kepler-Zwei-Körper-Problems Reduktion des Zwei-Körper-Problems und Lösung des Ein-Körper-Problems Energiediagramm von kreisförmigen, elliptischen, parabolischen und hyperbolischen Bahnen Gleichungen für Position, Energie und Drehimpuls eines umlaufenden Körpers Eigenschaften einer Ellipse Kepler's Flächengleichheitsgesetz definiert das Keplersche Gesetz für die Umlaufdauer.

8.01T Physik I, Herbst 2004
Dr. Peter Dourmashkin, Prof. J. David Litster, Prof. David Pritchard, Prof. Bernd Surrow

Kursmaterial zu diesem Thema:


SpaceX von Elon Musk warnte: Ihre Internet-strahlenden Satelliten stören die Astronomie

Das Breitbandprojekt von SpaceX könnte die Weltraumbildgebung und die Astroidenerkennung ernsthaft stören.

Von Liam Tung | 9. Dezember 2019 -- 13:06 GMT (05:06 PST) | Thema: Vernetzung

Satelliten, die von Elon Musks Raketenfirma SpaceX in eine niedrige Erdumlaufbahn geworfen wurden, stören die Astronomieforschung aufgrund der Helligkeit der Fahrzeuge am Nachthimmel – und das Problem könnte sich noch verschlimmern, wenn keine Designänderungen vorgenommen werden.

Vernetzung

SpaceX startete letzten Monat weitere 60 Starlink-Satelliten auf der Rückseite einer Falcon 9-Rakete. Sie sollen Teil eines Mesh-Netzwerks werden, das Breitband in unterversorgten Gebieten auf der ganzen Welt bereitstellen soll.

Heute umkreisen etwa 120 die Erde, aber in den nächsten Jahren könnten es bis zu 12.000 sein.

Während Starlink verspricht, Breitbandgeschwindigkeits- und Latenzprobleme in ländlichen Gebieten in Nordamerika zu lösen, verursachen die Satelliten aufgrund ihrer Helligkeit bereits Störungen für Astronomiewissenschaftler auf der ganzen Welt.

NewScientist berichtete, dass sich Astronomen nach dem Start der ersten 60 Satelliten im Mai darüber beschwerten, dass sie extrem hell waren.

Obwohl die Flotte jetzt klein ist, befürchten die Astronomen, dass Musks Pläne für mehrere tausend breitbandige Starlink-Satelliten in naher Zukunft zu einem echten Problem für die Weltraumbildgebung werden könnten.

Ein wichtiger Beobachtungspunkt, der von Musks Satelliten beeinflusst wird, ist das Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO), Heimat der Southern Astrophysical Research (SOAR) und der Gemini-Teleskope, die sich in den Ausläufern der Anden in 2.200 Metern Höhe befinden Meereshöhe.

"Ich stehe unter Schock", schrieb die CTIO-Astronomin Clara Martinez-Vazquez im November auf Twitter und bezog sich dabei auf die Starlink-Satelliten. „Unsere DECam-Exposition wurde von 19 von ihnen stark beeinflusst“, twitterte sie. "Der Zug der Starlink-Satelliten dauerte über fünf Minuten."

Die Association of Universities for Research in Astronomy (AURA) gab im November eine Erklärung zu den Störungen ab, die Starlink-Satelliten für das Large Synoptic Survey Telescope (LSST) erwarten, das in Chile im Bau ist und voraussichtlich ab 2022 mit der Aufnahme des Himmels beginnen wird Das LSST wird verwendet, um erdnahe Asteroiden aufzuspüren.

Das LSST-Team schätzt, dass "fast jede Aufnahme innerhalb von zwei Stunden nach Sonnenuntergang oder Sonnenaufgang einen Satellitenstreifen hätte". Im Sommer könnte es die Fähigkeit des Teleskops, den Himmel in der Dämmerung zu beobachten, massiv beeinträchtigen.

"Die Erkennung von erdnahen Asteroiden, die normalerweise während der Dämmerung vermessen werden, wäre besonders betroffen. Dunkelenergie-Durchmusterungen sind aufgrund der in den Bildern verursachten Streifen auch empfindlich für die Satelliten. Die Vermeidung der Sättigung von Streifen ist von entscheidender Bedeutung", warnte die Gruppe.

AURA hat auch zwei Zeitraffer-Videos veröffentlicht, die den Einfluss von Starlink-Satelliten auf die Beobachtbarkeit des Weltraums von der Erde aus demonstrieren.

SpaceX nimmt die Bedenken der Astronomen ernst. Laut Spacenews.com sagte Gwynn Shotwell, Chief Operating Officer von SpaceX, dass die nächste Charge von Starlink-Satelliten eine "Beschichtung auf der Unterseite" haben wird, fügte jedoch hinzu, dass nicht bekannt ist, ob die Lösung das Helligkeitsproblem lösen wird.

Shotwell sagte, SpaceX werde für das nächste Jahr alle zwei bis drei Wochen 60 Satelliten starten, um bis etwa Mitte 2020 eine globale Abdeckung zu gewährleisten.

Elon Musk sagte, Space X brauche etwa 400 Satelliten, um eine "geringfügige" Abdeckung und 800 für eine "moderate" Abdeckung von Nordamerika bereitzustellen.

Das Raketenunternehmen wird nach 24 weiteren Starts in der Lage sein, einen globalen Starlink-Satelliten-Breitbanddienst zu starten. Zu diesem Zeitpunkt soll der nordamerikanische Dienst verfügbar sein. Bei 30 Starts hätte SpaceX 1.800 Starlink-Satelliten.

Satellitenstreifen könnten die Fähigkeit eines Teleskops, den Himmel zu beobachten, massiv beeinträchtigen.


SATCON1-Bericht über die Auswirkungen großer Satellitenkonstellationen auf die Astronomie

Ein Bericht von Experten, die die globale astronomische Gemeinschaft vertreten, kommt zu dem Schluss, dass große Konstellationen heller Satelliten in einer niedrigen Erdumlaufbahn die bodengestützte optische und infrarote Astronomie grundlegend verändern und das Erscheinungsbild des Nachthimmels für Sterngucker weltweit beeinflussen könnten. Der Bericht ist das Ergebnis des jüngsten virtuellen Workshops SATCON1, der mehr als 250 Wissenschaftler, Ingenieure, Satellitenbetreiber und andere Interessengruppen zusammenbrachte.

Der Bericht des Workshops Satellite Constellations 1 (SATCON1), der gemeinsam vom NOIRLab der NSF und der American Astronomical Society (AAS) organisiert wurde, wurde der National Science Foundation (NSF) übermittelt. SATCON1 fand vom 29. Juni bis 2. Juli 2020 virtuell statt und konzentrierte sich auf technische Aspekte der Auswirkungen bestehender und geplanter großer Satellitenkonstellationen auf die optische und infrarote Astronomie. Die NSF, die den Workshop finanzierte, finanziert auch die meisten großen bodengestützten Teleskope, die Forschern in den Vereinigten Staaten allgemein zur Verfügung stehen. Mehr als 250 Astronomen, Ingenieure, kommerzielle Satellitenbetreiber und andere Interessengruppen nahmen an der SATCON1 teil. Ihr Ziel war es, die wissenschaftlichen Auswirkungen riesiger Ensembles von Satelliten mit niedriger Erdumlaufbahn (LEOsats), die astronomische Beobachtungen kontaminieren, besser zu quantifizieren und Möglichkeiten zu erkunden, diese Auswirkungen zu minimieren.

SATCON1-Co-Vorsitzende Connie Walker vom NOIRLab der NSF erklärt: „Jüngste Technologieentwicklungen für die astronomische Forschung – insbesondere Kameras mit großen Sichtfeldern an großen optischen Infrarotteleskopen – erfolgen gleichzeitig mit der schnellen Bereitstellung vieler Tausend LEOsats durch Unternehmen, die neue weltraumgestützte Kommunikationstechnologien einführen.

Der Bericht kommt zu dem Schluss, dass die Auswirkungen großer Satellitenkonstellationen auf die astronomische Forschung und die menschliche Erfahrung des Nachthimmels von „vernachlässigbar“ bis „extrem“ reichen. Diese neue Gefahr war 2010 nicht auf dem Radar der Astronomen, als New Worlds, New Horizons – der Bericht der dekadischen Umfrage Astro2010 der National Academies über Astronomie und Astrophysik – veröffentlicht wurde. Die Top-Empfehlung von Astro2010 für die bodengestützte optische Astronomie, das Vera C. Rubin Observatory, wird bald genau die Art von Beobachtungen durchführen, auf die sich Walker bezieht. Als SpaceX im Mai 2019 seine erste Charge von 60 Starlink-Kommunikationssatelliten startete und Menschen auf der ganzen Welt sie am Himmel sahen, reagierten Astronomen alarmiert. Die Starlink-Satelliten waren nicht nur heller als erwartet, sondern es könnte auch Zehntausende mehr geben. Wenn sie Rubins Kamerafeld passieren, werden sie die Sicht des 8,4-Meter-(27,6-Fuß)-Teleskops auf die schwachen Himmelsobjekte beeinflussen, die Astronomen damit untersuchen möchten.

Das Rubin-Observatorium und die riesigen 30-Meter-Teleskope, die im nächsten Jahrzehnt online gehen, werden das Verständnis der Menschheit vom Kosmos erheblich verbessern.“, sagt Jeff Hall, Co-Vorsitzender von SATCON1 vom Lowell-Observatorium und Vorsitzender des AAS-Komitees für Lichtverschmutzung, Funkstörungen und Weltraummüll. “Aus Kosten-, Wartungs- und Instrumentierungsgründen können solche Einrichtungen nicht vom Weltraum aus betrieben werden. Die bodengebundene Astronomie ist und bleibt lebenswichtig und relevant.

Konstellationen von LEOsats sind zum Teil darauf ausgelegt, unterversorgten und abgelegenen Gebieten Kommunikationsdienste bereitzustellen, ein Ziel, das jeder unterstützen kann. In Anbetracht dessen haben Astronomen Satellitenbetreiber in kooperative Diskussionen darüber verwickelt, wie dieses Ziel erreicht werden kann, ohne bodengestützte astronomische Beobachtungen übermäßig zu beeinträchtigen. Der SATCON1-Workshop ist nur der neueste und bedeutendste Schritt in diesem fortwährenden Dialog.

Der Bericht bietet zwei Hauptergebnisse. Der erste ist, dass LEOsats überproportional wissenschaftliche Programme beeinflussen, die Dämmerungsbeobachtungen erfordern, wie die Suche nach erdbedrohenden Asteroiden und Kometen, Objekten des äußeren Sonnensystems und Gegenstücken von flüchtigen Gravitationswellenquellen im sichtbaren Licht. Während der Dämmerung steht die Sonne für Beobachter am Boden unter dem Horizont, nicht aber für Satelliten, die Hunderte von Kilometern über ihnen liegen, die noch beleuchtet sind. Solange Satelliten unter 600 Kilometern (nicht ganz 400 Meilen) bleiben, ist ihre Interferenz mit astronomischen Beobachtungen in den dunkelsten Stunden der Nacht etwas begrenzt. Aber Satelliten in größeren Höhen, wie die von OneWeb geplante Konstellation, die auf 1.200 Kilometern (750 Meilen) umkreist, können im Sommer die ganze Nacht und in anderen Jahreszeiten für einen Großteil der Nacht sichtbar sein. Diese Konstellationen könnten gravierende negative Folgen für viele Forschungsprogramme an den weltweit führenden optischen Observatorien haben. Je nach Höhe und Helligkeit können Sternbildsatelliten auch Amateurastronomen, Astrofotografen und anderen Naturliebhabern sternenklare Nächte verderben.

Das zweite Ergebnis des Berichts ist, dass es mindestens sechs Möglichkeiten gibt, den Schaden für die Astronomie durch große Satellitenkonstellationen zu mindern:

  1. Starten Sie weniger oder keine LEOsats. Auch wenn dies unpraktisch oder unwahrscheinlich ist, ist dies die einzige identifizierte Option, mit der keine astronomischen Auswirkungen erzielt werden können.
  2. Setzen Sie Satelliten in Orbitalhöhen ein, die nicht höher als sind

Erst jetzt, etwas mehr als ein Jahr nach dem ersten Start von SpaceX Starlink, haben Astronomen genügend Beobachtungen von Konstellationssatelliten gesammelt und Computersimulationen ihrer wahrscheinlichen Auswirkungen durchgeführt, wenn sie vollständig eingesetzt sind, um das Ausmaß und die Komplexität des Problems gründlich zu verstehen. Diese Forschung hat die Diskussion bei SATCON1 beeinflusst und zu zehn Empfehlungen für Observatorien, Konstellationsoperatoren und diese beiden Gruppen in Zusammenarbeit geführt. Einige beinhalten Maßnahmen, die sofort ergriffen werden können, während andere auf weitere Studien drängen, um effektive Strategien zu entwickeln, um Probleme zu lösen, die erwartet werden, wenn neue große Teleskope online gehen und sich Satellitenkonstellationen vermehren.

Der SATCON1-Workshop war ein wichtiger Schritt zur Bewältigung einer herausfordernden Zukunft. NOIRLab-Direktor Patrick McCarthy sagt: „Ich hoffe, dass sich die Kollegialität und der Geist der Partnerschaft zwischen Astronomen und kommerziellen Satellitenbetreibern auf mehr Mitglieder beider Gemeinschaften ausdehnen und sich weiterhin als nützlich und produktiv erweisen werden. Ich hoffe auch, dass die Ergebnisse und Empfehlungen im SATCON1-Bericht als Richtlinien für Observatorien und Satellitenbetreiber gleichermaßen dienen, während wir auf ein detaillierteres Verständnis der Auswirkungen und Abschwächungen hinarbeiten und lernen, den Himmel, einen der unschätzbaren Schätze der Natur, zu teilen.

An dem Workshop nahm AAS-Präsidentin Paula Szkody von der University of Washington teil. Sie sagt, "Unser Team am AAS war begeistert, mit NOIRLab zusammenzuarbeiten und Vertreter der Astronomie- und Satellitengemeinschaften für einen sehr fruchtbaren Gedankenaustausch zusammenzubringen. Auch wenn wir uns noch in einem frühen Stadium befinden, die Bedrohungen für die Astronomie durch große Satellitenkonstellationen zu verstehen und zu bekämpfen, haben wir gute Fortschritte gemacht und haben viele Gründe, auf ein positives Ergebnis zu hoffen.

Der nächste Workshop, SATCON2, der sich mit den wesentlichen Fragen der Politik und Regulierung befassen wird, ist vorläufig für Anfang bis Mitte 2021 geplant.

Mehr Informationen

Das National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory (NOIRLab) der NSF, das US-amerikanische Zentrum für bodengestützte optische Infrarot-Astronomie, betreibt das internationale Gemini-Observatorium (eine Einrichtung von NSF, NRC-Kanada, ANID-Chile, MCTIC-Brasilien, MINCyT-Argentinien). und KASI-Republik Korea), das Kitt Peak National Observatory (KPNO), das Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO), das Community Science and Data Center (CSDC) und das Vera C. Rubin Observatory. Es wird von der Association of Universities for Research in Astronomy (AURA) im Rahmen einer Kooperationsvereinbarung mit NSF verwaltet und hat seinen Hauptsitz in Tucson, Arizona. Die astronomische Gemeinschaft fühlt sich geehrt, die Möglichkeit zu haben, astronomische Forschungen am Iolkam Du’ag (Kitt Peak) in Arizona, am Maunakea in Hawaii und am Cerro Tololo und Cerro Pachón in Chile durchzuführen. Wir erkennen und anerkennen die sehr bedeutende kulturelle Rolle und Verehrung, die diese Stätten der Tohono O'odham Nation, der hawaiianischen Ureinwohnergemeinschaft bzw. den lokalen Gemeinschaften in Chile entgegenbringen.

Die American Astronomical Society (AAS) wurde 1899 gegründet und ist die größte Organisation professioneller Astronomen in Nordamerika. Zu seinen Mitgliedern (ca. 8.000) gehören auch Physiker, Mathematiker, Geologen, Ingenieure und andere, deren Forschungsinteressen im breiten Fächerspektrum der heutigen astronomischen Wissenschaften liegen. Die Mission der American Astronomical Society ist es, das wissenschaftliche Verständnis der Menschheit über das Universum zu verbessern und zu teilen, das sie durch Veröffentlichung, Organisation von Treffen, Bildung und Öffentlichkeitsarbeit sowie Ausbildung und berufliche Entwicklung erreicht.

Der SATCON1-Workshop wurde von der National Science Foundation (NSF) unterstützt.


Das Weltraummüllproblem lösen

Der Platz wird überfüllt. Alternde Satelliten und Weltraummüll bevölkern die erdnahe Umlaufbahn, und der Start neuer Satelliten erhöht das Kollisionsrisiko. Der effektivste Weg, das Weltraumschrottproblem zu lösen, besteht laut einer neuen Studie darin, keine Trümmer einzufangen oder alte Satelliten aus der Umlaufbahn zu nehmen: Es ist eine internationale Vereinbarung, den Betreibern "Orbital-Use-Gebühren" für jeden in die Umlaufbahn gebrachten Satelliten zu erheben.

Orbitale Nutzungsgebühren würden auch den langfristigen Wert der Raumfahrtindustrie erhöhen, sagte der Ökonom Matthew Burgess, ein CIRES-Fellow und Co-Autor des neuen Papiers. Durch die Reduzierung des zukünftigen Kollisionsrisikos von Satelliten und Trümmern würde eine jährliche Gebühr, die auf etwa 235.000 US-Dollar pro Satellit steigen würde, den Wert der Satellitenindustrie bis 2040 vervierfachen, schlossen er und seine Kollegen in einem heute in der Proceedings of the National Academy of Sciences.

„Weltraum ist eine gemeinsame Ressource, aber Unternehmen berücksichtigen nicht die Kosten, die ihre Satelliten anderen Betreibern auferlegen, wenn sie entscheiden, ob sie starten oder nicht“, sagte Burgess, der auch Assistenzprofessor für Umweltstudien und Mitglied der Fakultät in . ist Wirtschaftswissenschaften an der University of Colorado Boulder. "Wir brauchen eine Politik, die es Satellitenbetreibern ermöglicht, die Kosten, die ihre Starts anderen Betreibern auferlegen, direkt einzubeziehen."

Derzeit drängen schätzungsweise 20.000 Objekte – einschließlich Satelliten und Weltraummüll – in die erdnahe Umlaufbahn. Es ist die neueste Tragödie der Commons, sagten die Forscher: Jeder Betreiber startet immer mehr Satelliten, bis ihr privates Kollisionsrisiko dem Wert des umlaufenden Satelliten entspricht.

Bisher waren die vorgeschlagenen Lösungen hauptsächlich technologischer oder betriebswirtschaftlicher Art, sagte Akhil Rao, Assistenzprofessor für Wirtschaftswissenschaften am Middlebury College und Hauptautor des Papiers. Technologische Fixes umfassen das Entfernen von Weltraumschrott aus dem Orbit mit Netzen, Harpunen oder Lasern. Die Deorbitierung eines Satelliten am Ende seiner Lebensdauer ist eine Managementlösung.

Letztendlich werden solche technischen oder betriebswirtschaftlichen Lösungen das Schuttproblem nicht lösen, weil sie die Anreize für Betreiber nicht ändern. Zum Beispiel könnte das Entfernen von Weltraummüll Betreiber dazu motivieren, mehr Satelliten zu starten – was die niedrige Erdumlaufbahn weiter verdrängt, das Kollisionsrisiko erhöht und die Kosten erhöht. „Dies ist mehr ein Anreizproblem als ein technisches Problem. Entscheidend ist, die Anreize richtig zu setzen“, sagte Rao.

Ein besserer Ansatz für das Weltraummüllproblem, fanden Rao und seine Kollegen, ist die Einführung einer Orbital-Use-Gebühr – einer Steuer auf Satelliten im Orbit. "Das ist nicht dasselbe wie eine Startgebühr", sagte Rao, "Startgebühren allein können Betreiber nicht dazu bringen, ihre Satelliten bei Bedarf aus der Umlaufbahn zu nehmen, und es ist nicht der Start, sondern der Satellit im Orbit, der den Schaden verursacht."

Orbital-Use-Gebühren können einfache Gebühren oder handelbare Genehmigungen sein, und sie können auch orbitspezifisch sein, da Satelliten in verschiedenen Umlaufbahnen unterschiedliche Kollisionsrisiken mit sich bringen. Am wichtigsten ist, dass die Gebühr für jeden Satelliten so berechnet wird, dass sie die Kosten widerspiegelt, die der Industrie entstehen, einen anderen Satelliten in die Umlaufbahn zu bringen, einschließlich der prognostizierten aktuellen und zukünftigen Kosten für zusätzliches Kollisionsrisiko und die Produktion von Weltraummüll – Kosten, die die Betreiber derzeit nicht berücksichtigen startet. „In unserem Modell kommt es darauf an, dass die Satellitenbetreiber die Kosten des Kollisionsrisikos tragen, das anderen Betreibern auferlegt wird“, sagte Daniel Kaffine, Professor für Wirtschaftswissenschaften und RASEI Fellow an der University of Colorado Boulder und Co-Autor des Papiers.

Und diese Gebühren würden im Laufe der Zeit steigen, um dem steigenden Wert sauberer Umlaufbahnen Rechnung zu tragen. Im Modell der Forscher würde die optimale Gebühr um 14 Prozent pro Jahr steigen und bis 2040 etwa 235.000 US-Dollar pro Satellitenjahr erreichen.

Damit ein orbitaler Gebührenansatz funktioniert, fanden die Forscher heraus, dass alle Länder teilnehmen müssten, die Satelliten starten – das sind etwa ein Dutzend, die Satelliten mit ihren eigenen Trägerraketen starten und mehr als 30, die Satelliten besitzen. Darüber hinaus müsste jedes Land für jeden Satelliten, der in die Umlaufbahn geht, die gleiche Gebühr pro Einheit des Kollisionsrisikos erheben, obwohl jedes Land seine Einnahmen separat erheben könnte. Länder verwenden bereits ähnliche Ansätze bei den CO2-Steuern und dem Fischereimanagement.

In dieser Studie verglichen Rao und seine Kollegen die Orbital-Nutzungsgebühren mit Business as usual (d. h. offenem Zugang zum Weltraum) und mit technologischen Korrekturen wie der Beseitigung von Weltraummüll. Sie fanden heraus, dass die Orbitalnutzungsgebühren die Betreiber dazu zwangen, den erwarteten Lebensdauerwert ihrer Satelliten direkt gegen die Kosten für die Industrie abzuwägen, einen anderen Satelliten in die Umlaufbahn zu bringen und zusätzliche Risiken zu schaffen. In anderen Szenarien hatten die Betreiber immer noch einen Anreiz, in den Weltraum zu rasen, in der Hoffnung, etwas Wert zu gewinnen, bevor es zu voll wurde.

Mit orbitalen Nutzungsgebühren würde der langfristige Wert der Satellitenindustrie von rund 600 Milliarden US-Dollar im „Business-as-usual“-Szenario auf rund 3 Billionen US-Dollar steigen, fanden Forscher heraus. Die Wertsteigerung ergibt sich aus der Reduzierung von Kollisionen und kollisionsbedingten Kosten, beispielsweise durch den Start von Ersatzsatelliten.

Orbital-Nutzungsgebühren könnten auch Satellitenbetreibern helfen, dem Weltraumschrottproblem zuvorzukommen. „In anderen Sektoren war die Bewältigung der Tragödie der Commons oft ein Aufholspiel mit erheblichen sozialen Kosten. Aber die relativ junge Raumfahrtindustrie kann diese Kosten vermeiden, bevor sie eskalieren“, sagte Burgess.


Der Versuch einer Lösung

Hallo zusammen, diese beiden Probleme haben mich so sehr verwirrt. Dies ist Teil einer Online-Hw, die um Mitternacht fällig ist, und dies sind die einzigen beiden Probleme, die ich nicht lösen konnte. Ich habe auch nur eine Einreichung für jeden, da ich keine Ahnung habe, was ich falsch mache. Ich durchsuchte die Foren und fand eine sehr ähnliche Frage mit einem anderen Planeten und verfolgte ihre Arbeit, hatte aber zu viel Angst, meine Antwort einzugeben. Ich würde mich freuen, wenn mir bitte jemand meine Arbeit bestätigen könnte. Hier ist meine Arbeit:

Für Pluto, meine erste Frage, habe ich G = 6,67x10^-11, T = 6,39 Tage = 552096 und Plutomasse, M = 1,309x10^22kg verwendet. Ich habe all diese Werte in meine vorherige Gleichung eingefügt und erhalten:

r = 18890566,49 m = 18890,56 km

Dann ist h = r - r pluto = 18890,56 - 1150 = 17740,56 km (endgültige Antwort).

Für Venus habe ich dasselbe gemacht, aber stattdessen die folgenden Werte verwendet:
T = 116 Tage und 18 Stunden = 10264800 Sekunden
M =4,867x10^24 kg

Machen Sie dasselbe wie oben, ich habe r = 953329010.5 m = 953329km

h = r - r Venus = 953329km - 6050km = 947279km

Jede Frage ist qorth 13% dieser HW-Aufgabe und würde mich freuen, wenn jemand bestätigen könnte, ob diese richtig sind oder nicht. Ich weiß es wirklich zu schätzen.


Das Problem mit Satelliten-Mega-Konstellationen

14.02.2020: Der Nachthimmel ist in Gefahr. Dies gilt seit Jahren, da urbane Landschaften zunehmend lichtverschmutzt wurden. Aber jetzt gibt es eine neue Bedrohung, einer, der Sie nicht entkommen können, indem Sie ins Grüne fahren. Es ist die “Mega-Konstellation.” Einige Unternehmen planen, Zehntausende von Internetsatelliten in eine erdnahe Umlaufbahn zu bringen. Der kürzliche Start von nur 240 Starlink-Satelliten durch Space X hat bereits viele astronomische Beobachtungen ruiniert.

Über: Astronomen des Interamerikanischen Observatoriums Cerro Tololo versuchten, nahe Galaxien zu fotografieren, als 19 Starlink-Satelliten intervenierten. [Ganze Geschichte]

1. Die Anzahl der Satelliten über dem Horizont zu einem bestimmten Zeitpunkt würde zwischen

1500 und einige Tausend. Die meisten werden sehr nahe am Horizont erscheinen, wobei nur relativ wenige direkt über Ihnen vorbeiziehen.

2. Wenn die Sonne 18 Grad unter dem Horizont steht, das heißt, wenn die Nacht dunkel wird, beträgt die Anzahl der beleuchteten Satelliten über dem Horizont etwa 1000. Diese Zahlen werden in den Stunden um Mitternacht sinken, wenn viele Satelliten in den Schatten der Erde fallen .

3. Wie viele der beleuchteten Satelliten mit bloßem Auge sichtbar sein werden, ist derzeit aufgrund von Unsicherheiten in ihrer Reflektivität schwer vorherzusagen. Wahrscheinlich wird die überwiegende Mehrheit zu schwach sein, um sie zu sehen. Dies hängt bis zu einem gewissen Grad von Experimenten ab, die von SpaceX durchgeführt werden, um die Reflektivität ihrer Satelliten mit unterschiedlichen Beschichtungen zu reduzieren.

Über: Starlink-Satelliten bombardieren die Galaxiengruppe NGC 5353/4 am Lowell-Observatorium [mehr]

5. Besonders betroffen ist das derzeit im Bau befindliche Vera C. Rubin Observatorium in Chile. Das innovative Observatorium wird große Teile des Himmels scannen, nach erdnahen Asteroiden suchen, dunkle Energie untersuchen und vieles mehr. Laut IAU sind bis zu 30 % der 30-Sekunden-Bilder während der Dämmerung betroffen. Theoretisch könnten die Auswirkungen der neuen Satelliten abgemildert werden, indem ihre Umlaufbahnen genau vorhergesagt und die Beobachtungen, wenn nötig, während ihrer Passage unterbrochen würden, aber dies ist ein mühsames Verfahren.

Es gibt keine internationalen Regeln, die die Helligkeit von von Menschenhand geschaffenen Objekten im Orbit regeln. Bisher schienen sie nicht notwendig zu sein. Mega-constellations, however, threaten “the uncontaminated view of the night sky from dark places, which should be considered a non-renounceable world human heritage,” says the press release. Therefore the IAU will present its findings at meetings of the UN Committee for Peaceful Uses of Outer Space, bringing the attention of this problem to world leaders.


Why SpaceX's plan to put 25,000 satellites in orbit is bad news for astronomers

By Nicole Karlis
Published November 12, 2019 7:50PM (EST)

A SpaceX Falcon 9 rocket lifts off from Cape Canaveral Air Force Station carrying 60 Starlink satellites on November 11, 2019 in Cape Canaveral, Florida. The Starlink constellation will eventually consist of thousands of satellites designed to provide world wide high-speed internet service. (Paul Hennessy/NurPhoto via Getty Images)

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It is a truism that commercialization often comes at a detriment to science. The internet, once an academic and intellectual space free of advertisements, has been transformed into a digital billboard likewise, the commercialization of radio airwaves has made Earth-based radio astronomy difficult due to interference from Wi-Fi, AM/FM and TV signals. Now, as capitalists are gearing up to commercialize space, astronomers have renewed reason to be upset by an announcement by SpaceX that could make ground-based observational astronomy much more difficult, forcing astronomers to work around the zipping of satellites across the night sky.

The private, Elon Musk–founded company launched one of its reusable rockets from Cape Canaveral on Monday with 60 satellites onboard, as part of the Starlink constellation, which will collectively provide satellite internet around the world, among other uses. The launch was the second payload of a satellite constellation that will eventually be made up of tens of thousands of orbiting transmitters, if all goes as planned. However, despite the mission being disguised by a humanitarian cause, this week's launch brings forth ongoing worries many in the space science field have about the footprint of so many satellites, like reflected sunlight.

“I am concerned [that] the SpaceX satellite launch marks the beginning of a new era,” Avi Loeb, chair of Harvard's astronomy department, told Salon via email.

In October, Musk announced that his company was requesting permission from the Federal Communications Commission to operate 30,000 satellites, in addition to the 12,000 that have already been approved. As of January 2019, there were about 5,000 satellites in space, 1,950 of which are still functioning. Musk’s satellites would bring the number of satellites around Earth to a state astronomers have never dealt with before.

“They are already requesting 30,000 new satellites beyond the 12,000 that were granted and the number will grow further without any space laws to moderate the growth,” Loeb added. “It is essential to find a technological solution that would minimize the footprint of these satellites on telescope images (or else we will need to always avoid their predictable locations or relocate optical observatories to the Moon).”

While satellites aren’t necessarily a new problem for astronomers, the brightness of the SpaceX-launched satellites are of concern.

“The problem is particularly acute for the Large Synoptic Survey Telescope (LSST) which will survey repeatedly a large fraction of the sky,” Loeb explained. “There is no doubt that it will be addressed in the 2020 Decadal survey of Astronomy which will summarize the priorities of the Astronomy community for the next decade.”

The LSST will rely on a large camera to survey the entire sky once every three nights, at least, to study dark energy, dark matter, and asteroids. The project is set to start in 2022. Since it will survey such a wide field, satellites like the Starlink ones could affect it significantly. Currently LSST researchers are analyzing how 50,000 new satellites, according to filings by SpaceX, could affect LSST observations. According to Nature, early findings suggest that the telescope could lose significant amounts of observing time.

The first batch of Starlinks that were launched into space in May have already caused some problems. In September, the European Space Agency (ESA) had to move its Aeolus wind-mapping satellite out of the way of a Starlink satellite to avoid a collision.

“We see it as part of our changing environment,” Stijn Lemmens, a space debris analyst at ESA, told Forbes at the time. “We want to raise awareness in this sense, that there’s quite a bit of work that needs to be done on how to make sure that these type of operations will run smoothly in the future.”

After the first launch, the American Astronomical Society released a statement addressing their concerns, which extended beyond potential collisions and impacted observation times.

“The number of such satellites is projected to grow into the tens of thousands over the next several years, creating the potential for substantial adverse impacts to ground- and space-based astronomy,” the statement read. “These impacts could include significant disruption of optical and near-infrared observations by direct detection of satellites in reflected and emitted light contamination of radio astronomical observations by electromagnetic radiation in satellite communication bands and collision with space-based observatories.”

Indeed, those who study space fear these satellites are just the beginning of more technology commercializing space.

“These mega-constellations are just beginning,” Danica Remy, president of b612 told Salon in an emailed statement. “The LEO satellite traffic problem is only going to grow. At the same time with the growth of communication satellites, like the ones SpaceX launched, humanity is collectively launching many more constellations.”

She added: “They will be able to do things like track methane gas, illegal fishing in the seas, human migration from war and famine, water levels, fires, and fire management and many more things that we are just starting to imagine, develop and deploy.”

Loeb told Salon Monday’s launch is another reminder of a growing conflict between the interest of the business world and science.

“There is a precedence for that situation, namely radio band transmitters used for communication and self-driving cars introduces interference to radio telescopes,” Loeb said. “As a result, there are federal regulations on the frequency bands that can be used for commercial purposes.”

“One can imagine analogous regulations on the number [of] or luminosity of satellites,” he said.


Astronomy Faces A Mega-Crisis As Satellite Mega-Constellations Loom

For all of human history until the launch of Sputnik, the only objects in the night sky were naturally occurring ones. From any dark sky site in the world, which included many suburban and rural areas in the 1950s, you could simply look up on a clear night and take in the vast expanse of the Universe beyond our world. In the absence of light pollution, a moonless night would reveal to your naked eye thousands of stars, numerous deep sky objects, extraordinary detail in the Milky Way, and even the occasional comet or asteroid.

Since the dawn of the space age, the night sky has changed in two major ways. The rise of light pollution, made worse by the recent widespread adoption of LED lighting, has restricted pristine, dark skies to a few isolated locations around the globe. Satellites, on the other hand, were only a minor nuisance until recently. Over the past 18 months, the construction of satellite megaconstellations has begun, and the impact has been severe on professional and amateur astronomers alike. Astronomy is facing a crisis, and although some players in the industry are listening, no one has yet met even the basic criteria set forth by astronomers worldwide. Here’s what you need to know.

There’s a new revolution now upon us, brought on by the development of relatively low-cost launches. It’s now cheaper than ever to put large, repeated payloads into low-Earth orbit, and that is what’s presently enabling a new type of space-based infrastructure: large constellations of satellites. Motivated by the possibility of bringing a next generation space-communications network online, providing high-speed, low-latency capabilities to communities that lack ground-based infrastructure, these constellations are still in their infancy, but are growing rapidly.

No one is denying the technological benefits that this offers for humanity, but there are costs that we’re all paying. It’s now been more than a year — since January 6, 2020 — that SpaceX has become the largest satellite operator in the world, where their Starlink satellites now number more than 1000, and are brighter than more than 99% of all previous satellites. From the first launch train of satellites that surprised everyone to their continued brightness in their final orbits, a glimpse at a dark sky highlights what needs to be done.

10 PM in January from the northern hemisphere, this sight will greet you in the southern part of your sky. (SKATEBIKER AT ENGLISH WIKIPEDIA)

Under very dark conditions, the night sky looks almost like it always does. If you walk outside once the sky has darkened, you’ll be greeted by the constellation of Orion, towering over the northern hemisphere by 10 PM nightly. But if you sit around and stare at the dark sky for even a few minutes, you’ll likely see a series of slow-moving streaks out of the corner of your eye. Look directly at them, and they’ll likely disappear. These are the current Starlink satellites, appearing in a typical human’s averted vision, but disappearing when you look directly at them, due to the plethora of rod off-axis in your eyes but the small number of them (as that’s where the color-seeing cones in our eyes are) directly along our line-of-sight. Stargazing itself is now polluted by a constant set of interruptions to our eyes.

And that’s only considering the night sky’s appearance, today, to your naked eye. If you’re an amateur or professional who engages in astronomy of any variety — using telescopes, binoculars, or participating in astrophotography — the situation only worsens. The most viewed deep-sky objects are the 110 members of the Messier catalogue, which span a variety of locations in the sky. If you were to pull out a telescope and view any of these 110 objects as of August of 2020 (and over 400 new Starlink satellites have been launched since that date), the video below illustrates what you’d see when these objects are visible in the sky.

There are, at last count, over 100,000 new satellites of this variety planned to be launched during the remainder of the current decade. Astronomers, despite receiving no funding for any of this work, have volunteered their time and resources to develop a series of recommendations for companies to follow, with the intent of minimizing the damage done to both the night sky we all access and to the cutting-edge telescopes that help us understand the Universe around us. As numerous scientists commented at the American Astronomical Society’s annual meeting last week, the AAS Committee on Light Pollution, Radio Interference, and Space Debris has been very, very busy for the past 18 months.

As a result of two major workshops last year — SATCON1, which was led by the National Science Foundation, NOIRLab, and the AAS, as well as Dark and Quiet Skies, led by the International Astronomical Union, the United Nations, and the IAC — astronomers have put forth a series of major recommendation guidelines for satellite providers to follow. The two takeaways that are worth emphasizing for optical astronomy (which affects the light we see) are these:

  1. satellites at low altitude are better than satellites at high altitude with 550–600km as the highest recommended figure,
  2. and satellites should be below magnitude +7 at that altitude, limited to about

Astronomers have been clear and consistent in their messaging that the goal is to minimize the impact of these satellites at all stages of the process, as well as to minimize the impact they will have on everyone: skywatchers, amateur astronomers, and professionals. That includes minimizing the amount of time prior to raising satellite orbits to their final altitudes, minimizing brightness during deployment and orbit raising, minimizing the brightness during final orbit and deorbiting, and minimizing the amount of time that these satellites will affect our views.

The worst case for a satellite constellation is that they be both bright and at high altitude. A constellation of 10,000 satellites, for example, would have approximately

120 satellites visible at sunset from anywhere on Earth at 1,000 km altitude, whereas only

40 would be visible at 500 km. The 500 km satellites streak faster across the sky, so they interfere with observations for less time than higher altitude orbits. Most importantly, lower-altitude satellites enter into Earth’s shadow more rapidly and easily, leaving sizable windows where satellites won’t interfere with observations. The higher-altitude satellites, however, remain a problem all throughout the night.

SpaceX, with their Starlink satellites, is the pioneer in this endeavor, having made substantial progress in improving their satellites. However, despite these improvements, they’re also the greatest offender in terms of satellite pollution. The original Starlink satellites were between magnitude +1 and +2 immediately following launch: about as bright as the 20th brightest star in the sky, and at magnitude +4 to +5 in their final orbits, making them easily bright enough to be seen with the naked eye.

Their first attempt at mitigation was a DarkSat, which was darkened on the outside, but was largely unsuccessful. The satellites were still far too bright, particularly during their orbiting phase. The VisorSat — which blocks sunlight from hitting the antennae — is much better, particularly when coupled with an orientation roll. This reduces the overall brightness substantially by about 1 to 2 magnitudes over the original Starlinks, and the most recent

400 satellites (since August 2020) all have Visors equipped. However, they sit at magnitude +6, not +7, and thus are not generally invisible to the naked eye.

Two other planned megaconstellation providers have begun speaking with astronomers as well: Amazon Kuiper and OneWeb. After conversations with astronomers, both constellation providers put forth plans that, at least nominally, were geared towards partially addressing astronomers’ concerns. Kuiper is planning on launching the smallest number of total satellites this decade: between three and four thousand, according to their most recent plans, although the satellites will fly at a range of 590–630 kilometers, which is above the 600 km threshold proposed by astronomers.

OneWeb, on the other hand, previously had the largest original proposal at some

48,000 satellites. They recently reduced that to only 6372, with a a phase 1 proposal for only 648. However, all of OneWeb’s satellites are proposed to be at a 1200 km altitude, which is not recommended for a variety of reasons. On January 14, 2021 at the American Astronomical Society’s annual meeting, OneWeb’s representative publicly stated, “OneWeb is committed to #ResponsibleSpace: design, deployment, and operations.” However, satellites at a 1200 km altitude do not meet that standard. According to astronomer Dr. Meredith Rawls,

“Higher-altitude satellites must be inherently less reflective than lower-altitude satellites to leave a comparable streak [in professional detectors]. This is due to two factors: orbital speed (lower altitude satellites move faster so spend less time on each pixel) and focus (lower altitude satellites are less in-focus, so the streak is wider but has a lower peak brightness.”

Of course, there are additional concerns beyond the three major providers that are currently in talks with astronomers. There are many planned international providers who haven’t yet come to the table to enter into discussion with astronomers. Given the lack of international treaties or regulations governing the peaceful use of space, there is substantial worry that a large number of small companies as well as large international providers will flout any recommendations that astronomers make. If there are no consequences for non-compliance with these recommendations, these criteria set forth by the community are essentially meaningless.

One suggestion put forth numerous times over the past 18 months was that satellite providers should willingly help fund astronomers in their efforts to overcome these new obstacles that they’re creating. As Dr. Chris Lintott put it, “To put substantial work into mitigation strategies, it would help to fund the astronomers you’re asking to do that work. Most who would be able to [help develop and implement these strategies] are grant-funded and unable to ‘donate’ time.”

As others have pointed out, if grant money must be reallocated towards satellite mitigations, then that negatively affects the community across the board. In addition to unusable images, “hot” pixels in our detectors, catalog contamination, false positive signals, lost discoveries, and longer required timetables to collect data, it would also directly cut into the funding of many astronomers’ careers.

It’s important to recognize the real harms that these megaconstellations of satellites cause, and how numerous simplistic pseudo-solutions, as proposed by some, do not address the core problems.

You cannot simply “throw out” saturated pixels from one image. When a satellite passes through the field-of-view of an observing telescope, it will be bright enough to saturate the detectors, ruining their responses for some time even after the satellite has passed.

You cannot simply remove these trails with software. There may be unaffected portions of affected images that are still usable, but the affected portions are not.

You cannot average out the data to remove these trails. Astronomers are searching for objects that burst, brighten, move, or otherwise vary with time time-averaging your data eliminates the possibility of these discoveries.

You cannot do all of your observing only during the hours where satellite pollution isn’t an issue. In particular, searching for and tracking near-Earth asteroids and other potentially hazardous objects can only be done near sunset and sunrise: when satellite pollution is worst.

You cannot rely on artificial intelligence to prevent satellite collisions. If a solar flare or space weather event knocks the electronics governing the continuous course corrections that these satellites make offline, there is no backup plan to avoid collisions. We simply have to hold our breath and hope until they come back online, recognizing we’re playing a cosmic game of Russian Roulette in the absence of some sort of “safe mode orbit” which has never been even proposed by satellite providers.

And you cannot solve your problems by doing all of your astronomy from space. The Hubble Space Telescope, like a number of observatories (including the International Space Station), are also in low-Earth orbit, at altitudes below those that these satellites fly at. Below, you can see an actual surprise photobomb from Starlink satellite #1619, which passed approximately 80 kilometers away from Hubble in this ruined observation taken for Dr. Simon Porter.

Moreover — and this is something that understandably troubles many in the community — not a single company has pledged to meet the modest goals put forth by astronomers: that satellites be no brighter than magnitude +7 at altitudes no higher than 600 km. In fact, of the more than 1000 satellites that have currently been launched to provide next-generation communications, exactly zero of them meet the desired criteria. On a clear, dark night, their presence already cannot be avoided.

Until a set of toothsome international regulations are put into place that would effectively govern the responsible uses of space, the worst-case scenarios we can concoct cannot be ignored. If enough satellites are present, an unfortunate collision could set off a chain reaction, turning low-Earth orbit into a debris field that will last for centuries. Scientific surveys will cost more and require longer periods of time, and many scientific products will see more false positives and be of inferior quality. As it stands now, the future of astronomy on Earth hinges on the present and near-future actions of a relatively small number of satellite providers.


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