Οι δορυφόροι διατηρούν δορυφορικές εικόνες. Οι αστρονόμοι χρειάζονται μια διόρθωση – Ars Technica

Σμήνη δορυφόρων διακοσμούν το οπτικό πεδίο του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble, αφήνοντας σημάδια γρατσουνιάς στις διαστημικές εικόνες και παρεμποδίζοντας το έργο των επιστημόνων. σπουδή σμήνη αυτών των δορυφόρωνπου αντανακλούν το φως του ήλιου και μιμούνται αστρονομικά σώματα, σταδιακά απειλούνται Μεταμορφώνοντας τον νυχτερινό ουρανό Και επηρεάζει τον τρόπο λειτουργίας της αστρονομίας.

Ο Ντέιβιντ Σταρκ, αστρονόμος στο Επιστημονικό Ινστιτούτο του Διαστημικού Τηλεσκοπίου στη Βαλτιμόρη, είπε την περασμένη εβδομάδα στο Επιστημονικό Ινστιτούτο Διαστημικού Τηλεσκοπίου στη Βαλτιμόρη Αμερικανική Αστρονομική Εταιρεία Συνέδριο στο Αλμπουκέρκη του Νέου Μεξικού. Μάλιστα, είπε, η ομάδα του χρησιμοποίησε μια νέα μέθοδο ανίχνευσης για να μετρήσει τον ρυθμό των δορυφορικών ιχνών διπλό. Αλλά ο Stark παρουσίαζε την ιδέα της ομάδας του να επιδιορθώσει το Band-Aid: ένα νέο πρόγραμμα που περιγράφεται σε ένα αρχείο Σύγχρονη έκθεση Αυτό είναι πέντε έως 10 φορές πιο ευαίσθητο στην εύρεση κομματιών από τα προηγούμενα προγράμματα και στη συνέχεια στην απόκρυψή τους. «Είναι ιδιαίτερα καλό στο να βρίσκεις ίχνη δορυφόρων που διαφορετικά θα μπορούσαν να χάσουν», είπε.

Είναι τυπική διαδικασία για τους αστρονόμους να προσπαθούν να καθαρίσουν εικόνες «τεχνουργημάτων», όπως τα αποτελέσματα των κοσμικών ακτίνων που χτυπούν τους ανιχνευτές της κάμερας του Hubble ή οι αιχμές περίθλασης, που κάνουν τα φωτεινά αστέρια να μοιάζουν με σταυροδρόμι. Περιστασιακά, ένα ενοχλητικό αστέρι του Γαλαξία μπορεί να εμποδίσει την όραση κάποιου από ένα μακρινό αντικείμενο. Η νέα τεχνολογία, που ονομάζεται Median Radon Transform, σαρώνει κάθε γραμμική διαδρομή μέσα από την εικόνα σε κάθε δυνατή γωνία. Όταν μια δεδομένη διαδρομή είναι ευθυγραμμισμένη με μια δορυφορική διαδρομή, το σύστημα παρατηρεί μια απόκλιση από τη μέση ροή – ή φωτεινότητα σε ένα δεδομένο μήκος κύματος σε pixel – μετρούμενη σε περιοχές του φαινομενικά άδειου ουρανού. Μπορεί επίσης να ανιχνεύσει μικρές γραμμές, αλλά πρέπει να είναι λίγο πιο φωτεινές για να επιλεγούν, καθώς καλύπτουν λιγότερα pixel.

Αυτό το λογισμικό επιτρέπει στη συνέχεια στους αστρονόμους να κρύψουν τα ίχνη του δορυφόρου, έτσι ώστε τα επηρεαζόμενα εικονοστοιχεία να αγνοούνται στην ανάλυση των δεδομένων. Είναι σαν να χτυπάς μερικές λάθος τυπωμένες σελίδες σε ένα βιβλίο, ώστε να μπορείς να τις παραλείψεις ενώ μελετάς τον υπόλοιπο τόμο.

Αλλά είναι καλύτερα να μην χάσετε αυτές τις σελίδες. Όταν υπάρχουν πολλαπλές εκθέσεις του ίδιου πεδίου, ο αστρονόμος μπορεί να χρησιμοποιήσει πρόσθετα εργαλεία λογισμικού για να αφαιρέσει εντελώς τη γραμμή από την τελική συνδυασμένη εικόνα. Αυτό το τμήμα του ουρανού θα εμφανίζεται στη συνέχεια όπως θα έπρεπε, αν και η αναλογία σήματος προς θόρυβο των pixel σε αυτή τη γραμμή θα είναι χαμηλότερη από ό,τι αν ο δορυφόρος δεν είχε περάσει μπροστά από το τηλεσκόπιο εκείνη την ημέρα. Ο Stark και η ομάδα του περιλαμβάνουν τον κώδικά τους σε ένα τυπικό πακέτο λογισμικού που ονομάζεται “Extools” που εκτελούν.

Ωστόσο, αυτή η επιδιόρθωση έχει έναν σημαντικό περιορισμό: Έχει σχεδιαστεί για το τηλεσκόπιο Hubble, το οποίο βρίσκεται σε τροχιά 332 μίλια πάνω από τη Γη και είναι λιγότερο εκτεθειμένο σε ραβδώσεις δορυφόρων από τα παρατηρητήρια στη Γη. Τα επίγεια οπτικά τηλεσκόπια με απεικόνιση ευρέος πεδίου – τα οποία συχνά δεν απαιτούν πολλαπλές εκθέσεις – είναι πιθανό να επηρεαστούν περισσότερο. Έχουν ήδη υπάρξει μερικές περιπτώσεις δορυφορικών εικόνων οπτικής απεικόνισης που έχουν ληφθεί με τηλεσκόπια Παναμερικανικό Παρατηρητήριο Cerro Tololo στη Χιλή και Αστεροσκοπείο Lowell Στην Αριζόνα, για παράδειγμα.

Το πρόβλημα θα είναι πολύ χειρότερο για το έργο που χρηματοδοτείται από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών που καθυστερεί πολύ Παρατηρητήριο Vera Rubin, το οποίο συναρμολογείται στις Χιλιανές Άνδεις και θα αρχίσει να βγάζει φωτογραφίες του χρόνου. Η απίστευτα ευαίσθητη κάμερά του θα ανιχνεύει αμυδρά, μεταβλητά αντικείμενα, όπως ένα αστέρι που πηγαίνει σουπερνόβα ή έναν αστεροειδή κοντά στη Γη, και το τηλεσκόπιο θα στέλνει αυτόματα ειδοποιήσεις στους αστρονόμους όταν ανιχνεύει τέτοια αντικείμενα. Αλλά ο Ρόμπιν συνεργάστηκε Εξέφρασε ανησυχία Σχετικά με την πιθανότητα ψευδών ειδοποιήσεων χάρη στο φως που αντανακλάται στους δορυφόρους ή στον ανεπιθύμητο χώρο σε τροχιά, προειδοποίησε ότι έως και το 30 τοις εκατό των εικόνων του θα μπορούσαν να επηρεαστούν από δορυφορικές ραβδώσεις. Για παράδειγμα, μια λάμψη ηλιακού φωτός από ένα μικρό κομμάτι μόνωσης από έναν δορυφόρο που φαίνεται σε ένα τηλεσκόπιο μπορεί να φαίνεται σαν ένα λαμπερό αστέρι. Εκτός εάν ο αστρονόμος μπορεί επίσης να μετρήσει το φάσμα του φωτός, μπορεί να ξεγελαστεί, λέει ο John Barentine, ένας αστρονόμος στο Tucson της Αριζόνα, ο οποίος πρόσφατα Έγραψε μια μονογραφία Σχετικά με τη φωτορύπανση από αντικείμενα σε χαμηλή τροχιά της Γης.

Το δεύτερο πρόβλημα είναι ότι ο αριθμός των δορυφορικών γραμμών αυξάνεται. Ο Stark δοκίμασε το πρόγραμμα σε δεδομένα 20 ετών από την Advanced Camera for Surveys του Hubble. Ενώ οι δορυφορικές διαδρομές δεν άλλαξαν σε φωτεινότητα, σχεδόν διπλασιάστηκε σε ρυθμό. Η ομάδα βρήκε ίχνη σε κάθε τρεις έως τέσσερις ώρες δεδομένων Hubble που λήφθηκαν το 2002. Αλλά το 2022, οι δορυφόροι Hubble βομβάρδιζαν με φως κάθε μία έως δύο ώρες. Αυτό σημαίνει ότι το 5 τοις εκατό των φωτογραφιών που τραβήχτηκαν πριν από 20 χρόνια επηρεάστηκαν, τώρα είναι περίπου 10 τοις εκατό.

Το ποσοστό είναι βέβαιο ότι θα συνεχίσει να αυξάνεται, λέει ο Sandor Crook, αστρονόμος στο Ινστιτούτο Max Planck για την Εξωγήινη Φυσική στο Μόναχο της Γερμανίας. “Θα περιμένατε, με την πάροδο του χρόνου, περισσότερες ραβδώσεις στις εικόνες. Είναι ανάλογο με τον αριθμό των δορυφόρων πάνω από το παρατηρητήριο”, λέει ο Kroc, επικεφαλής συγγραφέας ενός Μια πρόσφατη μελέτη που χρησιμοποίησε ετικέτες crowdsourcing και μηχανική εκμάθηση για να παρακολουθεί δορυφορικές διαδρομές στις εικόνες.

Ο Kroc και οι συνάδελφοί του σημειώνουν χαμηλότερο ποσοστό, που αυξάνεται από περίπου 2,5 σε 5 τοις εκατό τις τελευταίες δύο δεκαετίες. Διαπίστωσαν ότι αυτή η τάση κλιμακώθηκε γρήγορα από το 2018, περίπου την ίδια περίοδο που οι εταιρείες άρχισαν να κυκλοφορούν Διαστημικοί μέγα αστερισμοί, συνδέοντας εκατοντάδες ή χιλιάδες από αυτά σε δίκτυα. (Ο Stark και ο Crook αποδίδουν τα διαφορετικά ποσοστά στη μελέτη τους στη χρήση διαφορετικών τεχνικών μέτρησης.)

Αυτοί οι μεγάλοι πύργοι έχουν σαφή οφέλη για τους χειριστές τους. Οι δορυφόροι είναι μικρότεροι και επομένως φθηνότεροι στην παραγωγή και εκτόξευση, και οι δικτυωμένες υπηρεσίες είναι λιγότερο επιρρεπείς σε διακοπές, όπως μέσω διαστημικό κλίμα ή Αντιδορυφορικά όπλα. Το Starlink του SpaceX αποτελεί το μεγαλύτερο δορυφορικό δίκτυο μέχρι σήμερα, με περίπου 4.000 σε τροχιά και σχεδιάζει να το αυξήσει σε 42.000. Ο αστερισμός OneWeb περιέχει περισσότερους από 600 δορυφόρους, αλλά βρίσκονται σε υψηλότερη τροχιά, γεγονός που μειώνει τον αντίκτυπο στις αστρονομικές παρατηρήσεις. Και η Amazon ετοιμάζεται να εκτοξεύσει το Project Kuiper αυτό το καλοκαίρι, πετώντας τους πρώτους δορυφόρους της για να παρέχει ευρυζωνικές υπηρεσίες στην εναρκτήρια πτήση του πυραύλου Vulcan Centaur της United Launch Alliance. Η εταιρεία σχεδιάζει να εποικίσει αυτόν τον αστερισμό με περισσότερους από 3.000 δορυφόρους.

Η SpaceX και ορισμένες άλλες εταιρείες έχουν δοκιμάσει πιθανές λύσεις, όπως η κάλυψη ενός δορυφόρου με μια λεπτή μεμβράνη για να τον σκουρύνει, ώστε να αντανακλά λιγότερο φως ή η προσθήκη μιας προσωπίδας για να αντανακλά το φως μακριά από τη Γη. Αυτές οι περιορισμένες προσπάθειες ήταν πολύ λιγότερες από Στόχοι φωτεινότητας της Διεθνούς Αστρονομικής ΈνωσηςΟρισμένα από αυτά τα σχέδια έχουν προκαλέσει προβλήματα στους ίδιους τους δορυφόρους, θερμαίνοντάς τους υπερβολικά ή παρεμποδίζοντας τις επικοινωνίες μεταξύ δορυφόρων.

Η ιδέα της NASA για συνεργασία με τους εμπορικούς εταίρους της Βελτίωση Hubble Σε μια υψηλότερη τροχιά μπορεί να μετριάσει ακούσια το πρόβλημα της φωτοέκρηξης. Η ατμοσφαιρική αντίσταση τράβηξε σταδιακά το διαστημόπλοιο πιο κοντά στη Γη. Η ώθησή του προς τα πίσω έχει σκοπό να παρατείνει τη διάρκεια ζωής του — αλλά θα τον κρατήσει επίσης μακριά από ένα μικρό κλάσμα διερχόμενων δορυφόρων.

Τίποτα από αυτά δεν θα λύσει τα προβλήματα των επίγειων παρατηρητηρίων, τα οποία πρέπει να κοιτάξουν σε ολόκληρη την ατμόσφαιρα, συμπεριλαμβανομένων όλων των δορυφορικών τροχιών. Και ο Barentine ανησυχεί ότι παρόλο που οι εταιρείες δεν έχουν βρει ακόμα τεχνικές επιδιορθώσεις, δεν έχουν επιβραδύνει τον γρήγορο ρυθμό των εκτοξεύσεων δορυφόρων. «Οι άνθρωποι του κλάδου έχουν τόσο ισχυρή πίστη στην καινοτομία», λέει, «και η απάντησή μου σε αυτό ήταν η εξής: Η ιστορία της επιστήμης, της τεχνολογίας και του περιβάλλοντος είναι απλώς γεμάτη με περιπτώσεις παρορμητικών εκτοξεύσεων στην τεχνολογία που κάναμε». Το να καταλάβεις δημιούργησε πολλές αρνητικές παρενέργειες».

Αυτή η ιστορία εμφανίστηκε αρχικά wired.com.