“Oltre il limite”: grave minaccia per il cielo notturno

Dal 2019, il numero di satelliti in orbita intorno alla Terra è aumentato rapidamente, fino ai 14mila di oggi (32mila se si includono i satelliti inattivi e i detriti) - dominato dai satelliti per telecomunicazioni Starlink di SpaceX. Anche le proposte di nuovi satelliti sono aumentate, sia in numero che nell'impatto potenziale. «Finora ce la siamo cavata, ma la situazione sta peggiorando", sottolinea Olivier Hainaut, che ha partecipato alla preparazione di alcune raccomandazioni volte a mitigare l'impatto delle costellazioni satellitari sull'astronomia. E aggiunge che, mentre aziende come SpaceX hanno adottato alcune misure per rendere i propri satelliti meno luminosi, le attuali proposte di nuovi satelliti stanno andando "oltre il limite" di ciò che l'astronomia può sopportare. Hainaut, astronomo presso l'Eso da oltre trent'anni, è l'autore dello studio sottoposto a revisione paritaria sugli impatti delle costellazioni satellitari, in pubblicazione su Astronomy & Astrophysics.

SpaceX prevede di inviare in orbita un altro milione di satelliti per centri dati spaziali, il che altererebbe significativamente l'aspetto del cielo. Il nuovo studio dimostra che sarebbero visibili per gran parte della notte centinaia di satelliti e, in certi momenti, fino a diverse migliaia, un numero paragonabile a quello delle stelle visibili a occhio nudo in buone condizioni di visibilità. Altre costellazioni satellitari in progetto, come Cinnamon di E-Space e Ctc-1 e 2 cinesi, aggiungerebbero centinaia di migliaia di satelliti in orbita, aggravando ulteriormente il problema.

Reflect Orbital, una startup statunitense, mira a lanciare una costellazione di satelliti molto grandi, simili a specchi, per fornire luce solare durante la notte, con fasci riflessi che si estendono per almeno cinque chilometri sulla superficie terrestre. L'azienda intende iniziare con un prototipo di satellite in orbita già a partire da quest'anno e prevede di aumentare il numero di satelliti a 50mila entro il 2035. Questi satelliti sarebbero i più luminosi mai messi in orbita, con conseguenze dannose per l'oscurità del cielo notturno sulla Terra. I calcoli di Hainaut mostrano che la costellazione, una volta completata, riempirebbe il cielo notturno con centinaia di satelliti luminosissimi e ben visibili. Vista dall'interno di un fascio riflesso, la luce solare riflessa da un satellite apparirebbe quattro volte più brillante della Luna piena. E anche se nessun satellite puntasse il suo fascio direttamente verso un osservatore, ognuno di essi sarebbe luminoso quanto Venere, la "stella del mattino". Da una città con un grande inquinamento luminoso, come Monaco di Baviera (Germania), queste centinaia di satelliti sarebbero le uniche "stelle" visibili nel cielo notturno.

Queste proposte, unite ad altre considerate nello studio, renderebbero terribilmente luminoso il cielo notturno, ostacolando la possibilità per l'umanità di osservare deboli oggetti cosmici, tra cui galassie lontane, alcuni pianeti simili alla Terra in orbita intorno ad altre stelle e persino asteroidi potenzialmente pericolosi per il nostro pianeta.

Scie luminose e cieli più brillanti

«I satelliti, illuminati dal Sole», spiega Hainaut, «sono molto più luminosi delle galassie distanti. Quando un satellite passa davanti a ciò che stiamo osservando, crea una scia luminosa sull'immagine, obliterando tutto ciò che si trova dietro».

Per calcolare l'impatto di questo e di altri effetti delle costellazioni satellitari sulle osservazioni astronomiche, Hainaut ha simulato la posizione, il moto e la luminosità di tutte le costellazioni satellitari attuali e previste. Per la mega-costellazione di satelliti di SpaceX, trova che decine di scie apparirebbero in ogni immagine scattata a due ore dall'inizio della notte con il Very Large Telescope dell'Eso presso l'Osservatorio del Paranal, in Cile, rappresentando perdite di campo di vista fino al 28 per cento. Questo presuppone che i satelliti siano abbastanza deboli da non essere visibili a occhio nudo in buone condizioni osservative. Se fossero anche solo leggermente più luminosi, infatti, alcuni strumenti ne risentirebbero in misura ancora maggiore: per esempio, per un rivelatore come quello installato sull'Osservatorio Vera C. Rubin della National Science Foundation statunitense potrebbero diventare inutilizzabili la maggior parte delle immagini prese per diverse ore ogni notte.

Le simulazioni di Hainaut presuppongono che nessun satellite di Reflect Orbital punti il proprio fascio direttamente verso o vicino a un osservatorio. Ciononostante, la scia di un singolo satellite-specchio potrebbe compromettere del tutto un'osservazione effettuata con una telecamera come quella dell'Osservatorio Rubin. Con l'intera flotta di satelliti Reflect Orbital in orbita, ogni immagine ripresa da una telecamera di questo tipo andrebbe persa quando i satelliti sono illuminati dal Sole.

Tuttavia, non sono solo le tracce dei satelliti che si incrociano nel cielo a limitare ciò che possiamo osservare: la loro luce può inquinare l'intero cielo. I satelliti troppo deboli per essere visti direttamente producono un velo di luce "diffusa", mentre la luce dei satelliti più luminosi viene "dispersa" in tutte le direzioni attraversando l'atmosfera. Entrambi i fattori contribuiscono ad aumentare la luminosità complessiva del cielo notturno. Questo studio è il primo a considerare l'impatto sull'astronomia dovuto al contributo delle costellazioni satellitari alla luminosità di fondo del cielo, rivelando la portata complessiva dell'inquinamento luminoso satellitare.

Costellazioni molto luminose come Reflect Orbital avrebbero un effetto particolarmente significativo sulla luminosità di fondo del cielo. Con tutti i 50mila satelliti Reflect Orbital in orbita, il cielo risulterebbe da tre a quattro volte più luminoso.

Limitare il numero di satelliti per salvaguardare il cielo notturno

Hainaut conclude che gli 1,7 milioni di nuovi satelliti proposti avrebbero conseguenze drastiche per l'astronomia da terra. Questo impatto potrebbe essere evitato solo limitando il numero totale, tra satelliti esistenti e futuri, a centomila satelliti sufficientemente deboli da non essere visibili a occhio nudo da un sito buio. «Non si tratta di un numero fisso, come a dire che 99.999 è un buon risultato mentre 100.001 non va bene: di sicuro preferirei 50.000», afferma Hainaut. «Ma 100.000 causano perdite paragonabili ad altre perdite tecniche, come i guasti alle apparecchiature». Tuttavia, aggiunge, i satelliti devono essere più deboli di una magnitudine ottica pari a 7; se alcuni di essi fossero troppo luminosi, al di sopra della soglia minima di visibilità a occhio nudo, il numero totale dovrebbe essere molto inferiore.

SpaceX e Reflect Orbital, responsabili delle proposte più estreme, hanno entrambe presentato domanda alla Commissione federale delle comunicazioni (Fcc) degli Stati Uniti per ottenere l'autorizzazione al lancio. Questo nuovo studio è servito come base per la risposta presentata alla Fcc in merito a queste proposte dall'Eso, in collaborazione con la Royal Astronomical Society del Regno Unito e l'Unione astronomica internazionale.

«La Fcc ha ricevuto oltre 1800 commenti sul progetto Reflect Orbital e quasi 1500 sulla richiesta di SpaceX», spiega Betty Kioko, responsabile degli Affari istituzionali dell'Eso e coordinatrice della risposta dell'Eso alle proposte. "Ora la palla è nel campo della Fcc e attendiamo le decisioni che prenderà su entrambe le richieste. Per l'astronomia ottica, si tratta di una minaccia esistenziale e speriamo che le autorità di regolamentazione condividano questa visione».

«L'astronomia genera un enorme valore per l'umanità, in molti ambiti tra cui quello scientifico, tecnico, economico ed educativo, e ci aiuta a comprendere il nostro posto nell'universo», dice il direttore generale dell'Eso, Xavier Barcons. «L'elevato numero di satelliti previsti in orbita terrestre bassa mette a dura prova questa capacità, sottolineando la necessità di limitare i futuri lanci satellitari e di una collaborazione tra astronomi, ingegneri, operatori di satelliti e altri soggetti interessati al fine di adottare rigorose misure di mitigazione».

«Il lancio di migliaia di satelliti ha implicazioni economiche, ecologiche e astronomiche», aggiunge Hainaut. L'inquinamento luminoso generato da costellazioni satellitari molto luminose può avere un impatto sulla salute e sul funzionamento della vita sulla Terra, alterando l'orologio biologico di varie specie e gli ecosistemi. Le grandi costellazioni hanno anche un impatto diretto sulla qualità dell'aria, a causa dei numerosi lanci necessari per inviare e mantenere migliaia di satelliti, nonché dell'inquinamento atmosferico causato dalla combustione al rientro nell'atmosfera al termine della loro vita operativa. «Il mio lavoro è l'astronomia, quindi quantifico gli effetti sull'astronomia», spiega Hainaut, «spero che altri valutino impatti diversi, nei vari campi di competenza».

«L'orbita terrestre bassa è una spiaggia celeste che offre un valore immenso alla vita moderna, dalla connettività globale al nostro accesso privilegiato all'universo. Tuttavia», conclude Hainaut, «dobbiamo gestire l'impatto delle mega-costellazioni, dall'inquinamento luminoso che colpisce l'astronomia agli effetti atmosferici del rientro dei satelliti, per garantire che questa risorsa rimanga incontaminata e accessibile alle generazioni future».

Fonte: comunicato stampa Eso

Guarda il video (in inglese) sul canale YouTube dell'Eso: