Enquanto os astrônomos aguardam ansiosamente a abertura do Observatório Vera C. Rubin no Chile, operadores têm feito testes para ver como o sistema irá funcionar quando a baixa órbita da Terra estiver cheia de megaconstelações de satélites, semelhantes às que estão sendo montadas pela SpaceX. Sem surpreender a ninguém, os resultados não trazem boas notícias.

Novas pesquisas da equipe de Ciência do Projeto do Observatório Rubin (PST, na sigla em inglês) mostram que uma megaconstelação composta por 42.000 satélites causará estragos no Legacy Survey of Space and Time (LSST), um projeto de pesquisa que deverá começar no final do ano que vem e terminar em 2032.

A expectativa é que quase uma em cada três imagens do LSST contenha pelo menos uma rastro de satélite, enquanto praticamente todas as imagens tiradas ao anoitecer ou ao amanhecer estarão manchadas por pelo menos uma trilha, de acordo com essa nova pesquisa.

Se nada for feito para diminuir esse problema, os pesquisadores talvez tenham que estender o projeto por quatro anos.

Nomeado em homenagem a Vera C. Rubin, pioneira na pesquisa de matéria negra, o observatório deverá entrar em funcionamento no final do ano que vem.

Os astrônomos usarão o Telescópio Simonyi Survey de 8,4 metros e a câmera LSST de 3.200 megapixels para capturar 1.000 imagens por noite, levantando informações sobre estrelas e galáxias que estão próximas, longe e muito longe. O Observatório Rubin, além de ajudar na astronomia e cosmologia, poderia detectar asteroides perigosos que se aproximam da Terra.

“A pesquisa do LSST criará um filme colorido do universo, tornando o incomum em comum e o singular observável”, escreveram os autores da pesquisa do PST. “Pela primeira vez, a humanidade verá o universo óptico com uma visão panorâmica no espaço e no tempo. Os maiores avanços a vir do Observatório Rubin são, portanto, quase certamente imprevistos”.

Os autores acrescentam que “isso requer acesso ao céu noturno imaculado e não poluído que durante milênios foi o direito inato dos habitantes da Terra”.

O ideal é que o telescópio capture as imagens com uma exposição de 30 segundos de duração, revelando objetos tênues e distantes que são 20 milhões de vezes mais escuros do que o que pode ser visto a olho nu, de acordo com o PST.

Com esse elevado grau de sensibilidade óptica, não é difícil imaginar como constelações de satélites representarão problemas monumentais para a pesquisa.

Por que os satélites podem causar problemas?

É evidente que os astrônomos têm lidado com satélites durante décadas, mas os cientistas do PST estão antecipando um influxo de novos satélites nos próximos anos. A SpaceX, por exemplo, já realizou cinco lançamentos da Starlink desde maio de 2019, colocando 300 satélites em órbita baixa da Terra (LEO, na sigla em inglês).

E esse é só o começo. A empresa liderada por Elon Musk espera povoar a órbita baixa da Terra com 42.000 satélites Starlink até meados da década de 2020. Empresas rivais como a Amazon, OneWeb e Samsung, estão se preparando para fazer parte do bolo e especialistas preveem mais de 50.000 satélites nessa faixa até a década de 2030.

Linhas dos satélites Starlink em um quadro da CTIO DECamLinhas dos satélites Starlink em um quadro da CTIO DECam, tirada em novembro de 2019. Imagem: Clara Martínez-Vázquez, Cliff Johnson, CTIO/AURA/NSF

Outro problema tem a ver com a forma como esses satélites são implantados. Os satélites Starlink são inicialmente lançados numa altitude orbital de 290 quilômetros e depois ascendem a uma órbita operacional de cerca de 550 quilômetros acima da superfície terrestre (que na realidade ainda é bastante baixa, uma vez que ainda são visíveis a olho nu).

Durante as fases iniciais desse processo, no entanto, os satélites produzem aquele efeito de “estrela cadente”. A um ritmo de lançamento de dois satélites por mês, os comboios da Starlink são uma presença semi-regular no céu noturno.

Os impactos dos satélites nesse projeto

Levando em consideração os lançamentos já realizados, o PST fez simulações para analisar os efeitos que uma constelação de 42.000 satélites teria na pesquisa do LSST. Os resultados mostraram que cerca de 30% de todas as imagens irão capturar pelo menos um rastro dos satélites, e quase todas as imagens tiradas durante o crepúsculo – quando os satélites em LEO são mais brilhantes – terão a presença de pelo menos um satélite.

A expectativa é que o brilho dos satélites em LEO sature imagens astronômicas, produzindo falhas visuais residuais e forçando os cientistas a jogarem muito material no lixo. A presença dos objetos nas imagens é tão ruim que espera-se que a pesquisa se estenda por mais quatro anos para compensar os dados perdidos, de acordo com o novo estudo do PST.

Infelizmente, as megaconstelações também poderiam interferir pesquisas relacionadas, como a detecção de asteroides perigosos e a realização de trabalhos cosmológicos, como investigações sobre matéria negra.

As possíveis soluções

Esse tipo de problema foi discutido recentemente numa conferência da American Astronomical Society no Havaí, na medida em que os astrônomos lutam para evitar que futuras constelações inibam a sua capacidade de fazer ciência. Naturalmente, a equipe da Vera Rubin trouxe suas preocupações à SpaceX, e os dois grupos estão trabalhando juntos para encontrar soluções.

As possíveis estratégias para diminuir o problema incluem a redução do brilho dos satélites por um fator de 10, de acordo com o estudo do PST. Isso exigirá um anova tecnologia (por exemplo, tinta de baixa reflexividade), custos acrescidos e a adesão de operadores de satélites. A SpaceX já escureceu um de seus satélites Starlink para testar o conceito, que chama de “guarda-sol”.

Como descrito no estudo do PST, outras soluções potenciais incluem poderosos algoritmos de processamento de imagem para corrigir problemas causados por rastros e software para prever os movimentos orbitais dos satélites, o que impedirá o telescópio de varrer determinadas parcelas do céu – o que pode ser bastante complicado: o telescópio Vera Rubin terá um campo de visão de 10 graus quadrados, que é cerca de 40 vezes a área ocupada pela Lua no céu noturno. Com mais de 50.000 satélites espalhados e o plano de realizar exposições de 30 segundos de duração, pode ser difícil para o software encontrar uma extensão livre de satélites artificiais.

Dito isso, outra estratégia proposta pelo PST é a de fazer exposições de 15 segundos do mesmo pedaço de céu. Caso uma dessas duas imagens apresente um rastro de satélite, ela seria rejeitada. Não é uma grande solução, mas uma solução possível.

Esperamos que a equipe do PST e a SpaceX cheguem a algum tipo de acordo sobre a melhor forma de avançar com o tema. No início desta semana, Musk disse que Starlink vai causar “zero” problemas para a astronomia, como publicado pela Forbes, o que parece uma estranha afirmação a se fazer, dado que os objetos já estão causando dores de cabeça. Na ocasião, Musk disse que tomaria medidas para corrigir problemas se já os tivesse causado.