Le decine di migliaia di nuovi satelliti per le comunicazioni che presto affolleranno le orbite attorno alla Terra rischiano di disturbare gravemente le osservazioni scientifiche dell’universo, interferendo con le radiofrequenze e illuminando il cielo notturno
di Alexandra Witze/Nature
www.lescienze.it

La società di navigazione spaziale SpaceX ha completato il suo secondo lancio di 60 satelliti per comunicazioni, la base di una rete di mezzi spaziali concepiti per offrire un accesso globale a Internet. Molti astronomi però temono che queste “megacostellazioni” – previste anche da altre società, che nei prossimi anni potrebbero lanciare decine di migliaia di satelliti – possano interferire con osservazioni essenziali dell’universo. Temono che le megacostellazioni possano disturbare le radiofrequenze usate per l’osservazione astronomica, creare strisce luminose nel cielo notturno e aumentare la congestione in orbita, accrescendo il rischio di collisioni.

I satelliti – detti Starlink – sono partiti da Cape Canaveral, poco prima delle 10 di mattina, ora locale; i primi 60 sono partiti a maggio. Questi lanci però sono solo l’inizio: entro la fine del 2020 potrebbero essere in orbita centinaia di Starlink, e per i prossimi anni SpaceX ne prevede migliaia.

Altre società come Amazon e la londinese OneWeb stanno progettando lanci che in totale potrebbero più che raddoppiare il numero dei satelliti esistenti. Sono destinati a portare una connessione Internet veloce e stabile alle comunità poco servite in tutto il mondo, con altre potenziali applicazioni, come un miglior servizio Internet satellitare per gli aerei militari.

Anche se non è chiaro quante delle megacostellazioni previste saranno davvero realizzate, alcuni ricercatori hanno cominciato ad analizzare il possibile impatto di queste reti di satelliti sull’astronomia. La situazione sembra meno grave di quanto temuto in un primo momento, ma potrebbe comunque cambiare radicalmente il modo di lavorare di alcuni astronomi.

Strisce in cielo

Per l’astronomia i satelliti non sono una sfida nuova; l’esercito degli Stati Uniti sorveglia e diffonde informazioni su quasi 20.000 oggetti orbitanti. Per lo più sono piccoli, non visibili a occhio nudo, e non interferiscono con le osservazioni astronomiche. “L’aspetto davvero preoccupante è quanto saranno luminose tutte queste nuove costellazioni di satelliti”, spiega Patrick Seitzer, astronomo dell’Università del Michigan ad Ann Arbor.

Nel giro del prossimo anno circa, SpaceX prevede di lanciare un gruppo iniziale di 1584 satelliti Starlink in orbite a 550 chilometri dalla Terra. Secondo i calcoli di Seitzer, in un sito come Cerro Tololo, in Cile, che ospita vari grandi telescopi, tra sei e nove di questi satelliti sarebbero visibili ogni notte per circa un’ora, prima del buio e dopo l’alba.

Per la maggior parte dei telescopi non sarebbe un problema, spiega Olivier Hainaut, astronomo allo European Southern Observatory (ESO) a Garching, in Germania. Anche se altre società dovessero lanciare delle megacostellazioni – continua – molti astronomi non dovrebbero avere difficoltà. Hainaut ha calcolato che con il lancio di 27.000 nuovi satelliti i telescopi dell’ESO in Cile perderebbero circa lo 0,8 per cento del proprio tempo di osservazione con esposizione lunga intorno al crepuscolo e all’alba. “Di solito non facciamo esposizioni lunghe al crepuscolo”, spiega. “Siamo piuttosto sicuri che per noi non sarebbe un problema.”

La situazione potrebbe essere invece più preoccupante per un telescopio all’avanguardia che sta per debuttare. Il Large Synoptic Survey Telescope (LSST), un progetto statunitense, userà un’enorme apparato fotografico per studiare la materia oscura e l’energia oscura, gli asteroidi e altri fenomeni astronomici. A partire dal 2022 osserverà tutto il cielo visibile almeno una volta ogni tre giorni. Poiché il telescopio ha un campo visivo così ampio, i satelliti in transito nel cielo potrebbero influenzarlo moltissimo, come spiega Tony Tyson, astronomo all’Università della California a Davis, e direttore scientifico dell’LSST.

Insieme ai colleghi, Tyson ha studiato in che modo un massimo di 50.000 nuovi satelliti – una stima ricavata dai dati presentati dalle società al governo degli Stati Uniti – potrebbe influire sulle osservazioni dell’LSST. I risultati completi dovrebbero essere disponibili tra poche settimane, ma i primi riscontri portano a ritenere che con il passaggio dei satelliti il telescopio potrebbe perdere molto tempo di osservazione intorno al crepuscolo e all’alba.

Dipinti di nero

Le conseguenze non si limitano al minor tempo di osservazione. Le strisce luminose dei satelliti possono saturare i sensori dell’apparato fotografico, creando falsi segnali. Il problema delle strisce sarebbe più grave in estate, quando i satelliti sono visibili più a lungo, introducendo un pregiudizio stagionale che danneggerebbe gli studi dell’LSST che richiedono la formazione di una significatività statistica nel corso del tempo, per esempio per gli studi su materia oscura ed energia oscura.

Esistono alcuni sistemi per affrontare queste difficoltà, spiega Paul Dabbar, sottosegretario per la scienza al Department of Energy statunitense, che finanzia l’apparecchiatura dell’LSST. Le società che gestiscono i satelliti potrebbero comunicare agli astronomi informazioni dettagliate sulla loro posizione nel cielo in un qualsiasi momento, così da consentire agli osservatori di considerare il passaggio previsto dei satelliti quando programmano l’osservazione. Inoltre la superficie dei satelliti rivolta verso la Terra potrebbe essere dipinta di un nero opaco, in modo da farli apparire meno brillanti.

SpaceX afferma che sta “intervenendo per dotare i satelliti Starlink di un fondo nero per contribuire a ridurre le conseguenze sulla comunità astronomica”, ma non ha indicato se questi Starlink oscurati saranno compresi già nel prossimo lancio. La società ha inoltre dichiarato a “Nature” che sta condividendo informazioni sulla posizione dei suoi satelliti con l’esercito statunitense, e che è in contatto con gruppi di astronomi in tutto il mondo per valutare gli effetti e considerare strategie per attenuare il problema.

Interferenza radio

I radioastronomi si trovano di fronte anche a una seconda serie di sfide. Osservano l’universo con le stesse lunghezze d’onda della luce usate per le comunicazioni via satellite. L’uso di queste frequenze è regolato, ma l’enorme numero di satelliti previsti complica la situazione, spiega Tony Beasley, direttore del National Radio Astronomy Observatory degli Stati Uniti a Charlottesville, in Virginia. Dato che i satelliti comunicano con le stazioni a terra, i loro segnali potrebbero interferire con le osservazioni radioastronomiche, rendendo inutili i dati astronomici.

L’osservatorio sta trattando con SpaceX e OneWeb il problema delle frequenze di trasmissione che saranno usate da queste megacostellazioni. Le società potrebbero decidere di spostarle, allontanandole da quelle usate in radioastronomia. Un’altra idea è che i satelliti interrompano per breve tempo le comunicazioni durante il passaggio sopra gli impianti radioastronomici.

Un ulteriore problema è che l’enorme numero dei satelliti delle megacostellazioni complica già i tentativi di gestire la crescente congestione nello spazio. Anche se alla fine se ne lanciassero solo alcuni, si aggraverebbe il problema della spazzatura spaziale. Amazon ha valutato che, se 1 su 20 dei satelliti che ha in programma non dovesse funzionare, ci sarebbe il 6 per cento di probabilità di una collisione con un altro oggetto orbitante, che formerebbe ulteriori detriti spaziali.

La prima serie di Starlink ha già provocato una certa congestione. A settembre lo European Space Agency (ESA) ha dovuto manovrare il suo satellite Aeolus per la mappatura dei venti per allontanarlo da uno Starlink. Questi satelliti dovrebbero allontanarsi automaticamente dalle potenziali collisioni, ma per un problema tecnico di comunicazione tra ESA e SpaceX, nessuno dei due sapeva che cosa stesse facendo l’altro. L’incidente ha messo in evidenza che i gestori dei satelliti non hanno una strategia universale in caso di potenziale rotta di collisione tra due satelliti attivi, spiega Holger Krag, capo dell’Ufficio detriti spaziali dell’ESA a Darmstadt, Germania.

Insieme con i suoi colleghi, Krag spera di contribuire allo sviluppo di un sistema globale per prevenire le collisioni, che rilevi in modo automatico i rischi di impatto e ordini ai satelliti di spostarsi in luoghi più sicuri. “Speriamo di vederlo nel giro di due o tre anni”, commenta Krag.

Ma visto che le megacostellazioni stanno già diventando realtà, agli operatori resta poco tempo.

————————-
(L’originale di questo articolo è stato pubblicato su “Nature” l’11 novembre 2019. L’articolo, pubblicato in originale appena prima del lancio di Starlink, è stato aggiornato. Traduzione di Lorenzo Lilli, editing a cura di Le Scienze. Riproduzione autorizzata, tutti i diritti riservati.)