กล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลเผชิญกับภัยคุกคามจาก SpaceX และดาวเทียมของบริษัทอื่นๆ

กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลซึ่งเป็นที่รู้จักในด้านการบันทึกภาพอันน่าตื่นตาของจักรวาลในขณะที่พัฒนาด้านดาราศาสตร์ กำลังถูกคุกคาม

บริษัทเอกชนกำลังปล่อยดาวเทียมหลายพันดวงที่ระเบิดกล้องโทรทรรศน์ ทำให้เกิดแสงเป็นเส้นยาวและเส้นโค้งของแสงที่ไม่สามารถลบออกได้ และปัญหาก็ยิ่งแย่ลงเท่านั้น

ก ศึกษาซึ่งเผยแพร่เมื่อวันพฤหัสบดีในวารสาร Nature Astronomy เผยให้เห็นการเพิ่มขึ้นของเปอร์เซ็นต์ของภาพที่บันทึกโดยฮับเบิลซึ่งถูกทำลายโดยดาวเทียมที่ผ่านไป และข้อมูลจะไปถึงปี 2021 เท่านั้น SpaceX และบริษัทอื่นๆ ปล่อยดาวเทียมอีกหลายพันดวงตั้งแต่นั้นมา และคาดว่าจะขึ้นสู่วงโคจรในอีกหลายปีข้างหน้า ซึ่งส่งผลกระทบต่อฮับเบิลและกล้องโทรทรรศน์อื่นๆ ในอวกาศ

“เราจะอยู่กับปัญหานี้ และดาราศาสตร์จะได้รับผลกระทบ” Jonathan McDowell นักดาราศาสตร์จาก Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษากล่าว “จะมีวิทยาศาสตร์ที่ไม่สามารถทำได้ จะมีวิทยาศาสตร์ที่มีราคาแพงกว่ามากที่จะทำ จะมีสิ่งที่เราคิดถึง”

มรดกของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลไม่สามารถพูดเกินจริงได้ จากหอดูดาว ตอนนี้เรารู้แล้วว่าเอกภพมีอายุ 13.8 พันล้านปี กาแลคซีส่วนใหญ่มีหลุมดำมวลมหาศาลอยู่ใจกลาง และดาวก่อตัวด้วยกระบวนการที่รุนแรง ภาพจากกล้องฮับเบิล — รวมทั้งกลุ่มก๊าซและฝุ่นอันงดงามใน “เสาหลักแห่งการสร้าง” และภาพกาแลคซีเกือบ 10,000 แห่งใน “ฟิลด์ลึกพิเศษของฮับเบิล” — ไม่เคยพลาดที่จะสร้างแรงบันดาลใจ

แต่จำนวนดาวเทียมในวงโคจรเพิ่มขึ้นอย่างมากนับตั้งแต่ฮับเบิลเปิดตัวในปี 1990 และตอนนี้มันกำลังจ้องมองจักรวาลผ่านช่องดาวเทียม

ในเดือนพฤษภาคม 2019 SpaceX ได้เปิดตัวดาวเทียม Starlink ชุดแรก ซึ่งออกแบบมาเพื่อกระจายสัญญาณอินเทอร์เน็ตไปทั่วโลก ไม่นานหลังจากนั้น เสียงโห่ร้องก็ดังขึ้นในหมู่นักดาราศาสตร์ที่กังวลว่าเส้นสายของ Starlink จะเป็นอันตรายต่อการสังเกตการณ์จักรวาลจากกล้องโทรทรรศน์บนโลก

ในการตอบสนอง Elon Musk ผู้ก่อตั้งและผู้บริหารระดับสูงของ SpaceX แนะนำ นักดาราศาสตร์ข้ามประเด็นนี้ไปด้วยการเคลื่อนกล้องโทรทรรศน์ไปยังวงโคจร

แต่ฮับเบิลซึ่งอาศัยอยู่ในวงโคจรระดับต่ำของโลกประมาณ 335 ไมล์เหนือพื้นผิวโลก แท้จริงแล้วอาศัยอยู่ต่ำกว่าดาวเทียมสตาร์ลิงก์ส่วนใหญ่ไม่ถึง 10 ไมล์ นั่นหมายความว่าหอดูดาวและกล้องโทรทรรศน์อวกาศวงโคจรอื่นๆ ยังคงเผชิญกับการรบกวนจากกลุ่มดาวบริวาร “คุณไม่เพียงแต่ต้องวางกล้องโทรทรรศน์ของคุณในอวกาศเท่านั้น แต่คุณยังต้องวางกล้องโทรทรรศน์เหนือการจราจรอื่นๆ ทั้งหมดด้วย” ดร. แมคโดเวลล์กล่าว

“ผมคิดว่าเราจะถูกบังคับให้ทำเช่นนั้นในอีกหลายทศวรรษข้างหน้า” เขากล่าว แต่นั่นเป็นไปไม่ได้สำหรับกล้องโทรทรรศน์ปัจจุบันในวงโคจรระดับต่ำของโลกหรือยานอวกาศที่รัฐบาลกำลังสร้างและเปิดตัวในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า

Sandor Kruk นักดาราศาสตร์แห่งสถาบันมักซ์พลังค์เพื่อฟิสิกส์นอกโลกในเยอรมนีและเพื่อนร่วมงานวิเคราะห์ปริมาณภาพที่ถ่ายตั้งแต่ปี 2545 ถึง 2564 เพื่อวัดผลกระทบของกลุ่มดาวดาวเทียมที่มีต่อฮับเบิล

พวกเขาได้รับความช่วยเหลือจากนักวิทยาศาสตร์พลเมืองหลายร้อยคนที่ตรวจสอบภาพเพื่อแท็กภาพเหล่านั้นด้วยลายเส้นดาวเทียมที่ชัดเจน ชุดข้อมูลนั้นถูกใช้เป็นชุดฝึกสำหรับอัลกอริธึมการเรียนรู้ของเครื่องที่วิเคราะห์ภาพถ่ายฮับเบิลมากกว่า 100,000 ภาพ ผลลัพธ์ของพวกเขาแสดงให้เห็นว่าโอกาสที่จะเห็นดาวเทียมในภาพฮับเบิลตั้งแต่ปี 2552-2563 มีเพียง 3.7 เปอร์เซ็นต์เท่านั้น แต่โอกาสที่จะได้เห็นในปี 2021 คือ 5.9 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งเป็นการเพิ่มขึ้นที่พวกเขากล่าวว่าสอดคล้องกับ Starlink ณ วันที่วิเคราะห์ ดาวเทียม Starlink 1,562 ดวงอยู่ในวงโคจร อีกบริษัทหนึ่งคือ OneWeb ได้ติดตั้งดาวเทียม 320 ดวง

Mark McCaughrean นักดาราศาสตร์จาก European Space Agency และผู้ร่วมเขียนงานวิจัยชิ้นใหม่ มีความมั่นใจในการวิเคราะห์ของพวกเขา แต่สังเกตว่านี่เป็นเพียงประเด็นเล็กน้อยในขณะนี้ โดยปกติแล้ว ฮับเบิลจะถ่ายภาพหลายภาพซ้อนทับกัน ซึ่งเป็นเทคนิคที่จะลบดาวเทียมใดๆ

และนาซ่าเห็นด้วย “แม้ว่าการวิเคราะห์ดังกล่าวอาจแสดงให้เห็นร่องรอยของดาวเทียมที่ตรวจพบเพิ่มขึ้นทีละน้อยเมื่อเวลาผ่านไป แต่เส้นริ้วเหล่านี้ส่วนใหญ่จะถูกลบออกอย่างง่ายดายโดยใช้เทคนิคการลดข้อมูลมาตรฐาน และภาพที่ได้รับผลกระทบส่วนใหญ่ยังคงใช้งานได้” โฆษกหญิงคนหนึ่งกล่าวถึงการศึกษาล่าสุด “แนวรับของดาวเทียมในปัจจุบันไม่ได้เป็นภัยคุกคามที่สำคัญต่อประสิทธิภาพด้านวิทยาศาสตร์และการวิเคราะห์ข้อมูลของฮับเบิล”

ภัยคุกคามดังกล่าวมีมากขึ้นเมื่อกล้องฮับเบิลสำรวจท้องฟ้าเป็นบริเวณกว้าง จากนั้นอาจถ่ายภาพเพียงหนึ่งหรือสองภาพก่อนที่จะเปลี่ยนเส้นทางกล้อง หากภาพถ่ายจากดาวเทียมระเบิดภาพใดภาพหนึ่ง ภาพนั้นอาจต้องถูกโยนทิ้ง

นอกจากนี้ ดาวเทียมอาจเป็นภัยคุกคามร้ายแรงต่อกล้องโทรทรรศน์ที่ยังไม่เปิดตัว สิ้นปีนี้ จีนวางแผนที่จะส่ง Xuntian หรือที่รู้จักกันในชื่อ Chinese Survey Space Telescope ขึ้นสู่วงโคจรระดับต่ำของโลก ซุนเถียนจะมีขอบเขตการมองเห็นที่กว้างกว่ากล้องฮับเบิล ทำให้ยากที่ดาวเทียมจะเล็ดลอดโดยตรวจไม่พบ

ดร. แมคโดเวลล์กล่าวว่า “ดาวเทียมเหล่านี้จะได้รับผลกระทบอย่างรุนแรงมากในทันที

และ Xuntian ไม่สามารถปล่อยสู่วงโคจรที่สูงขึ้นได้ แผนของจีนคือให้กล้องโทรทรรศน์ใช้วงโคจรร่วมกับสถานีอวกาศ Tiangong เพื่อให้นักบินอวกาศสามารถปรับปรุงได้หากจำเป็น

โฆษกจาก SpaceX ปฏิเสธที่จะแสดงความคิดเห็นเกี่ยวกับการศึกษาใหม่ แต่ชี้ไปที่ความพยายามที่ผ่านมาของบริษัทในการบรรเทาผลกระทบจาก Starlink บริษัทได้พยายามหลายวิธีในการทำให้ดาวเทียมมืดลง รวมถึงก ฟิล์มกระจก ออกแบบมาเพื่อให้แสงพุ่งออกจากพื้น แต่เม็ก ชแวมบ์ นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์แห่งมหาวิทยาลัยควีนส์ เบลฟาสต์ ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษานี้ กังวลว่าแสงจะพุ่งขึ้นแทน และอาจทำให้สถานการณ์ของกล้องโทรทรรศน์ในอวกาศแย่ลงไปอีก

มีสิ่งที่ไม่รู้จักมากเกินไปในขณะนี้ รวมถึงจำนวนดาวเทียมสุดท้ายด้วย

SpaceX หวังว่าจะขยายขนาดฝูงบินเป็น 42,000 ดาวเทียม Starlink ในที่สุด บริษัทอื่น ๆ จำนวนมากอยู่ในตลาดเช่นกัน: Amazon, OneWeb ผู้ให้บริการดาวเทียมของอังกฤษ, บริษัทจีนชื่อ Galaxy Space และแม้แต่รัฐบาล รวม ดาวเทียม 431,713 ดวง มีแผนจะเปิดตัวในปีต่อๆ ไป

ดร. McCaughrean กล่าวว่า “มันเป็นเรื่องของความคลั่งไคล้ในการให้อาหาร

การประมาณการดังกล่าวอ้างอิงจากเอกสารที่ยื่นต่อคณะกรรมการกลางกำกับดูแลกิจการสื่อสารแห่งสหรัฐอเมริกาและสหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศ แม้ว่าจะมีการปล่อยดาวเทียมเพียง 100,000 ดวง แต่นั่นจะทำให้จำนวนดาวเทียมในวงโคจรเพิ่มขึ้น 10 เท่านับตั้งแต่การศึกษาครั้งใหม่เกิดขึ้น ซึ่งหมายความว่าภาพถ่ายประมาณ 50 เปอร์เซ็นต์ของกล้องฮับเบิลจะมองเห็นดาวเทียมดวงหนึ่ง และหากภาพอื่น ๆ ทุกภาพมีแนวดาวเทียม นักวิจัยกังวลว่าจะสามารถรวบรวมวิทยาศาสตร์ที่มีประโยชน์ได้มากน้อยเพียงใด

“เมื่อไหร่ฮับเบิลจะไม่มีประโยชน์อีกต่อไป” ดร.แมคคอร์เรียนถาม “นั่นอาจอยู่ห่างออกไป 10 หรือ 20 ปี แต่ไม่ใช่เรื่องเหลือเชื่อที่จะมีประเด็นที่คุณพูดว่า ‘อย่ามายุ่งกันเถอะ’”