أثر السواتل الفلكية على عمليات الرصد الفلكي والتلوث الخفيف

The growingwing Impact of Artificial Satellites on Astronomy and the night Sky

وقد أصبحت السواتل الصناعية لا غنى عنها للحياة الحديثة، مما مكّن من الاتصال العالمي، ومن الملاحة الدقيقة، والتنبؤ بالطقس، ورصد الأرض، وبحلول عام 2025، كان آلاف السواتل العاملة تدور حول الأرض، مع عشرات الآلاف الأكثر تخطيطا للانتشار على مدى العقد القادم، وفي حين أن هذه التكنولوجيات تحقق فوائد لا يمكن إنكارها، فإن أعدادها المتزايدة - خاصة في المدار الأرضي المنخفض - تشكل تحديات كبيرة بالنسبة للفلكيين المهنيين وأي شخص يفحص التلوث في الليل الطبيعي والغامض.

التوسع السريع في سواتل الوصلات في المدار الأرضي المنخفض

ويتمثل الاتجاه الوحيد الأكثر اضطراباً في علم الفلك في إطلاق مجموعات ساتلية كبيرة من المئات أو الآلاف من السواتل الصغيرة العاملة معاً، وتُعد شركات مثل الفضاء (ستارلينك) وشبكة واحدة للسواتل والأمازون (مشروع كويبر) ومشغلون آخرون ما يزيد على 000 8 ساتل في مدارات أرضية في أوائل عام 2025، وتُبرز خططاً لإحداثيات تتجاوز 000 100 مركبة فضائية في السنوات القادمة.

المقطورات المرئية في السماء

ويظهر كل ساتل ضوء الشمس، ويخلق مسارات مشرقة تظهر على أنها خطوط مستقيمة عبر الصور الفلكية، وحتى بعد الغسق وقبل الفجر، وعندما تكون الأرض مظلمة، فإن السواتل في ارتفاعات مدارية لا تزال تضهر بواسطة الشمس، ويمكن أن يصل ساتل واحد ستارلينك إلى حجم واضح يتراوح بين + 6 و + 7 - مرئية تماما للعين المجردة في ظروف تواترية، ولكن مشرقة بما يكفي لإزالة أجهزة الكشف الحساسة على بُضات في تلسكوبات شاسعة.

Impacts Across the Electromagnetic Spectrum

كما أن السواتل تتداخل مع علم الفلك الراديوي، إذ أن كثيرا من سواتل الاتصالات التابعة للمنظمة العالمية للأرصاد الجوية تنقل في نطاقات الترددات المتاخمة لمناطق الاحتواء اللاسلكي المحمية أو تتداخل معها لأغراض المراقبة العلمية، إذ لا يمكن أن تحجب المقراب اللاسلكية التي تستمع إلى إشارات زائفة من الغيوم الهيدروجينية، والألوية، والجداول الكونية للإشعاعات الخلفية بالموجات الدقيقة، عن طريق التسربات اللاسلكية غير المقصودة من وصلات الساتلية الملتقطة.

التلوث الخفيف: أكثر من سكايغلو من الأرض

ويأتي التلوث التقليدي للضوء من الأضواء الاصطناعية على الأرض - المسامير، ولوحات الإعلانات، والمباني - التي تبعث في الغلاف الجوي وتخلق نزيفاً مشرقاً يغسل النجوم المغمورة، وتستحدث السواتل شكلاً مختلفاً من التلوث الخفيف: الأجسام الاصطناعية التي تشرق السماء الليلية مباشرة، وعندما يكون العديد من السواتل حاضرة في آن واحد، فإن الضوء المدمج يرتفع إلى مستوى اللمع العام، مما يقلل من تناقضات.

كمّي رَفْع السماءِ الليليةِ

وقد أظهرت الدراسات التي تقودها الرابطة الدولية للسماء المظلمة والمرصد الوطني للفلك البصري أنه حتى في خطوط العرض المتوسطة، فإن الأثر التراكمي للسواتل المشرقة يمكن أن يزيد من إشراق السماء بنسبة ٥-١٠ في المائة على المستويات الطبيعية، وبالنسبة لأظلم المواقع الفلكية - أجهزة التلال في شيلي وهاواي، ونسبة السطوح التي يمكن أن تزيد من قدرة المجرات على كشف التحلل الحضري.

Loss of Natural Darkness for Amateur Stargazers

كما أن علماء الفلك الهواة وآلات النجوم تتأثر أيضاً، فنظرة طريق التبانة، التي تعرضت بالفعل للتفشي في المناطق الحضرية، تصبح أكثر إلحاحاً عندما تعبر العشرات من الأضواء المتحركة السماء كل ساعة، ولا يرى الكثيرون سماء مظلمة حقاً بسبب التلوث الخفيف؛ وتضيف السواتل عنصراً اصطناعياً متحركاً يعطل التصوير الفلكي الطويل الأمد ويسهل التمتع بالكلمات الليلية.

استراتيجيات التخفيف: ما تقوم به جماعة الصناعة والعلم

وقد بدأ علماء الفلك والمشغلون بواسطة السواتل وصانعو السياسات الفضائية، إدراكا منهم للطابع الملح، في التعاون بشأن تدابير التخفيف، وفي حين أن المشكلة عالمية ومعقدة، فإن هناك عدة نُهج واعدة آخذة في الظهور.

تحسينات التصميم الساتلي

إن أكثر الطرق إلحاحاً لتقليل السطوع بواسطة السواتل هي حجب أسطح المركبات الفضائية، فعلى سبيل المثال، استحدثت محطة "دارك سات" على بعض السواتل المبكّرة التي تعمل في ستارلينك والتي قلّصت من ظفرها بنسبة 55 في المائة، ومع ذلك، فإن المعاطف المظلمة يمكن أن تزيد من الامتصاص الحراري، ولذلك يلزم المزيد من الهندسة، ويستخدم نهج آخر أجهزة الأشعة أو الوصلات لحجب عن الأنظارات الفضائية

التعديلات التشغيلية والتصنيف

وهناك عدد من المراصد تعمل مع مشغلي السواتل للتنبؤ بالمرورات الساتلية وتعديل توقيت التعرض، فعلى سبيل المثال، يمكن للمتعقّب الفضائي الهبل والمرصد الأرضي مثل تلسكوب الموجات الكبيرة جدا أن يُحدّد الآن ملاحظات لتجنب مسارات ساتلية معروفة، ويتيح التقدم في الأنابيب الحاسوبية إزالة العديد من المصنوعات المطاطية المضغوطة بعد التجهيز، وإن كان ذلك يزيد من تعقيدات ويمكن أن يُحلل البيانات بالقرب من المفاعلات المُصْ.

الأطر التنظيمية والسياساتية

والتعاون الدولي ضروري لأن السواتل لا تخضع للحدود الوطنية، وقد ناقشت لجنة الأمم المتحدة المعنية باستخدام الفضاء الخارجي في الأغراض السلمية مبادئ توجيهية للمناطق المظلمة والهادئة، ولكن هذه القواعد غير ملزمة، كما أن لجنة الاتصالات الاتحادية في الولايات المتحدة، التي ترخص لكثير من السواتل، تحتاج الآن إلى مقدمي الطلبات لتقديم تقييمات للأثر على مناطق علم الفلك والتلوث الخفيف، غير أن هناك حاجة إلى اتفاقات دولية أقوى وقابلة للإنفاذ.

مستقبل علم الفلك تحت سطح ساتلي

وعلى الرغم من جهود التخفيف، فإن العدد الخفيف من السواتل المخطط لها يعني أن بعض مستويات التدخل ستستمر، ولذلك يقوم الفلكيون بوضع استراتيجيات جديدة للازدهار في بيئة مدارية مزدحمة.

تقنيات الرصد الإيجابي

ويمكن تصميم المقراب المقبلة بميادين أصغر بغية التقليل إلى أدنى حد من احتمال الاصطدام بالسواتل، أو قد تعمل في الفضاء خارج المدار الأرضي تماما، كما أن مدارات تلسكوب جيمس ويب الفضائي في L2، بعيدا عن أشرق منطقة ساتلية، والمرصدات المزمعة في المستقبل مثل تلسكوب نانسي غريس روماني للفضاء أو مرصد العالم القابل للتأثر المقترح ستتجنب أيضا المرور عبر الأرض.

بيانات ساتلية محررة للعلم

ومن المدهش أن السواتل نفسها يمكن أن تصبح أدوات علمية، بعض علماء الفلك يستخدمون مقطورات ساتلية لقياسات اللامعة في السماء أو لدراسة الغلاف الجوي للأرض، كما أن هناك نداءات لتجهيز مجموعات المدار الأرضي المنخفض في المستقبل باستخدام أجهزة الكشف الفلكي الأساسية، وتحويل الإزعاج إلى مرصد موزع، غير أن هذه الأفكار تظل مضاربة وتتطلب تنسيقا كبيرا.

الموازنة بين التقدم التكنولوجي وحفظ الليل الطبيعي

إن التوتر بين فوائد تكنولوجيا السواتل وحفظ الظلام الطبيعي يشكل تحدياً محدداً للقرن الحادي والعشرين، وقد حولت السواتل الاتصالات ورصد الكوارث والوصول إلى الإنترنت على الصعيد العالمي، ولا سيما بالنسبة للمجتمعات النائية والناقصة الخدمات، وهي سلع عامة حقيقية، ومع ذلك فإن السماء الليلية هي أيضاً خير عام: مصدر العجائب، ومختبر علمي، ووصلة إلى تراثنا الإنساني المشترك، إذ أن فقدان ذلك المورد سيكون خسارة دائمة.

وفي نهاية المطاف، يكمن الحل في التعاون الاستباقي والشفاف، إذ يجب أن تُحتَجز شركات السواتل في معايير السطوع والانبعاثات الإذاعية، ويجب على الحكومات أن تستثمر في بحوث التخفيف من حدة الآثار وأن تنفذ أنظمة تحمي الفضاء التجاري والعلوم الفلكية، كما يمكن للمواطنين أن يساعدوا بمطالبة سماء أكثر ظلما من الإضاءة الأرضية ومن الفضاء.

وقد تأثرت بالفعل عمليات الرصد الفلكي، ولكن لم تكن قاتلة، فبمواصلة الجهود، يمكن التمتع بفوائد خدمات السواتل مع الحفاظ على ظلام كاف لرؤية النجوم، والسؤال هو ما إذا كانت السواتل ستكون في المدار - ولكن كيف تعمل البشرية معاً لتقليل أثرها غير المقصود على أحد أقدم العلوم وأهم التجارب البشرية: البحث عن النجوم والتسائل.