Yansıtıcı uydular gökyüzünü doldururken, öğrenciler astronomların uyum sağlayabildiğinden emin oluyorlar.

Uydular gökyüzünde gezinirken, özellikle gün batımından sonraki ilk birkaç saat ve gün doğumundan önceki ilk birkaç saat boyunca güneşten gelen ışığı Dünya’ya geri yansıtırlar. Daha fazla şirket uydu ağlarını düşük Dünya yörüngesine fırlattıkça, gece gökyüzünün net bir görünümü daha nadir hale geliyor. Özellikle gökbilimciler, uyum sağlamanın yollarını bulmaya çalışıyorlar.

Bunu akılda tutarak, Arizona Üniversitesi öğrencileri ve fakültelerinden oluşan bir ekip, uyduların parlaklığını, hızını ve gökyüzündeki yollarını ölçmek için geliştirdikleri yer tabanlı bir sensör kullanarak uyduların parlaklığını izlemek ve karakterize etmek için kapsamlı bir çalışmayı tamamladı. Çalışmaları, gelen parlak uydulardan haberdar edilirse, ışık izlerinin uzun pozlamalı astronomik görüntülerini bozmasını önlemek için teleskopa monte kameralarının kepenklerini kapatabilecek gökbilimciler için yararlı olabilir.

Araştırma ekibi, aynı zamanda sistem ve endüstri mühendisliği profesörü Roberto Furfaro ile birlikte, üniversitenin Dünya ve Ay’ın yörüngesindeki her türlü nesneyi izleyen ve karakterize eden Uzay Alanı Farkındalık laboratuvarına da liderlik eden gezegen bilimleri profesörü Vishnu Reddy tarafından yönetildi.

Bu yaz havacılık ve makine mühendisliği alanında lisans derecesi ile mezun olan son sınıf öğrencisi Grace Halferty, dergide yayınlanan çalışmanın baş yazarıdır. Kraliyet Astronomi Derneği’nin Aylık Bildirimleri. Çalışma, ekibin SpaceX Starlink uydularının parlaklığını ve konumunu ölçmek için bir uydu izleme cihazını nasıl oluşturduğunu ve bu gözlemleri Space Track Kataloğu veritabanından alınan hükümet uydu izleme verileriyle karşılaştırdığını detaylandırıyor.

Halferty, “Şimdiye kadar, mevcut olan çoğu fotometrik veya parlaklık gözlemi çıplak gözle yapıldı.” Dedi. “Bu, emsal incelemesinden geçen ilk kapsamlı fotometrik çalışmalardan biri. Uyduları geleneksel astronomik teleskoplarla izlemek zor çünkü çok parlak ve hızlı hareket ediyorlar, bu yüzden temelde kameralı küçük bir sensör yaptık. Kendimizi mercek altına aldık çünkü rafta mevcut hiçbir şey yoktu.”

Ekip, iki yıl boyunca 61 uydu üzerinde 353 ölçüm yaptı ve hükümetin Uzay Yolu Kataloğu’nda kaydedilen Starlink uydularının konumunun, UArizona hesaplamalarından yalnızca ortalama 0,3 ark saniye farklı olduğunu buldu. Gökyüzünde saniyelik bir yay, yaklaşık 2,5 mil uzakta tutulan bir kuruş büyüklüğündedir. Reddy, küçük farkın muhtemelen hükümet verilerindeki doğal gecikme sürelerinden kaynaklandığını söyledi. Bu veriler, gerçek zamanlı gözlemler yerine günler önce hesaplanan tahmini yörüngelere dayandığından, konumlandırma hataları oluşabilir.

Reddy, “Bu, gökbilimcilerin, yukarıdaki gökyüzündeki artan kaosun ortasında, teleskoplarının kapağını zamanında kapatmak için bu verileri kullanabileceğine dair bir umut olduğunu gösteriyor.” Dedi.

Bir yıldız trafik sıkışıklığı

Starlink, küresel internet kapsama alanı sağlamak amacıyla SpaceX tarafından işletilen, mega takımyıldızı olarak da adlandırılan geniş bir uydu ağıdır. SpaceX, 2019’da Starlink uydularını fırlatmaya başladı. Bugün, 2700’den fazla Starlink uydusu fırlatıldı; bu, planlanan toplam 42.000 uydunun bir kısmı.

Uydu takımyıldızlarının diğer örnekleri arasında iletişim için 31 GPS uydusu ve 75 iridyum uydusu bulunur. Diğer kuruluşlar, önümüzdeki birkaç yıl içinde düşük ve orta Dünya yörüngesine daha fazla uydu fırlatmayı planlıyor. Örneğin Amazon, 3.000 uydu fırlatmayı planlıyor ve Çin hükümeti 13.000 uydu fırlatmayı planlıyor. Bu uydular, Dünya’dan 22.000 milden daha yüksek bir yörüngede olmayacak.

Uydularla ilgili sorun, yer tabanlı teleskoplarda güneş ışığını yansıtabilen güneş panellerinden hasat edilen güce ihtiyaç duymaları ve bunun sonucunda dünyanın dört bir yanındaki teleskoplardan yapılan astronomik gözlemleri etkilemeleridir. Uzay ve Makine Mühendisliği Bölümü’nde lisansüstü araştırma görevlisi olan araştırma ekibi üyesi Tanner Campbell, Starlink takımyıldızı tamamlandığında tüm teleskop görüntülerinin yaklaşık %30’unun en az bir uydu izinden etkileneceğini söyledi.

“Diğer takımyıldızlar eklendikçe, sorun yalnızca yer tabanlı astronomik araştırmalar için daha da kötüleşecek” dedi.

Bu uydular, fırlatıldıktan hemen sonra daha da yansıtıcı olurken, zaman içinde yörüngelerine yayılmadan önce hala nispeten düşük ve sıkı bir şekilde kümelenmiş durumdalar. Genellikle gece gökyüzündeki en parlak nesnelerden ikisi olan Satürn veya Jüpiter kadar parlaktırlar. Daha yüksek yörüngelere manevra yaparken biraz daha sönük hale gelirler.

Hareketli bir hedef

SpaceX, Starlink uydularını karartmak için birkaç farklı yöntem kullandı. Örneğin, VisorSat uyduları, ek güneş ışığını engellemek için bir gölgeye güvenerek onları 1,6 kat daha soluk hale getirir. DarkSat uyduları ise onları 4,8 kat daha soluk hale getiren yansıma önleyici bir kaplamaya güveniyor. Ancak DarkSats çok ısındı, bu yüzden SpaceX bu özel yöntemden uzaklaştı. Ağustos 2021’den bu yana, tüm Starlink uyduları VisorSats’tır.

Gezegen bilimi okuyan bir yüksek lisans öğrencisi olan araştırma ekibi üyesi Adam Battle, “Bu değişiklikler doğru yönde atılmış adımlar olsa da, uyduları astronomik araştırmalar için yeterince karartmıyorlar” dedi.

Temmuz ayında SpaceX yeni stratejilerini açıkladı. Biri, güneş ışığını Dünya’dan uzağa yansıtan aynaları, diğeri ise daha koyu yapı malzemelerinin kullanılmasını içerir. Reddy’nin ekibi, bu yöntemlerin güneş ışığının Dünya’ya yansımasını azaltmada ne kadar etkili olduğunu araştırmayı planlıyor.

Uyduların tam olarak nerede olduğunu bilmek gökbilimcilere yardımcı olurken, kameraları kapatma eylemi, teleskop operasyonları için ek masraflar ekler. Gökbilimcilerin deklanşörü kapatması veya kirli görüntüleri atması gerektiğinde anketler daha az verimli hale gelir. Örneğin, anket verimliliği düşerse, tamamlanması beş yıl sürecek bir anket %10 ila %20 daha fazla zaman alabilir. Reddy, daha fazla uydu fırlatıldıkça maliyetlerin artmaya devam edeceğini söyledi.

Ekip, yıldızlardan, gezegenlerden ve daha fazlasından farklı bilgileri çıkarmak için gökyüzünün astronomik araştırmalarında kullanılanlarla aynı olan dört farklı renkli filtrede en yeni nesil Starlink uydularının parlaklığını inceleyerek başarısını artırmayı planlıyor. Bunu başarmak için ekip, uyduların aynı anda dört renkte fotoğrafını çekebilen bir sensör oluşturmak için Tucson merkezli küçük işletme Starizona ile birlikte çalıştı.

Reddy, “Yerel küçük işletmelerle çalışmak, öğrencilerimize hızlı bir şekilde prototip oluşturma ve yeni bir sistemi çevrimiçi hale getirme fırsatı sağladığı için bizim için bir kazançtır.” Dedi.