SpaceX en el mundo astronómico: Starlink y sus efectos más allá de lo visible

Observatorio Ckoirama: Fotografía por Rodrigo Maluenda, Antofagasta

Desde 2019 Space Exploration Technologies Corp, también conocida como SpaceX, dedicada a la fabricación aeroespacial y de servicios de transporte espacial,  comenzó a lanzar en masa lotes de satélites de baja órbita terrestre. Situación que preocupa tanto a miembros amateurs como profesionales de la comunidad astronómica mundial que han notado que dichos satélites de comunicación son demasiado brillantes, a veces siendo observables a simple vista.

Los Starlink son satélites de comunicación de Internet de clase baja, con una masa de entre 100 y 500 kg y se encuentran en una órbita terrestre menor (aproximadamente 550 kilómetros de altitud) y tienen como función poder generar una conexión de Internet a través de ondas electromagnéticas que viajan en el vacío para alcanzar una velocidad muy superior a cualquier fibra óptica terrestre. Actualmente, se han desplegado 1.584 satélites en 24 planos orbitales.

Este ambicioso proyecto ha generado diversos problemas y críticas en su implementación, principalmente provenientes de la comunidad astronómica, ya que el brillo reflejado por los satélites perjudica los estudios astronómicos, causando problemas de saturación con detectores sensibles, además de arruinar imágenes astronómicas.

La situación se agravó cuando la Comisión Federal de Comunicaciones, aprobó a SpaceX el lanzamiento de 12.000 satélites de baja órbita. Sumado a la solicitud presentada ante la International Radio-Frequency Regulator, el número de satélites que Stalinks podría colocar en baja órbita, ascendería a 42.000.

Frente al tema, la preocupación expresada por la Unión Astronómica Internacional (IAU), la Sociedad Astronómica Estadounidense (AAS), y observatorios internacionales entre los que se cuenta el Observatorio Europeo Austral (ESO), SpaceX comenzó a desarrollar formas de mitigación de brillo para sus satélites. El primer intento consistió en reducir la magnitud del brillo aparente, para que no fuera visible a simple vista. Los nuevos satélites contaron con un recubrimiento especial para la matriz y las antenas parabólicas, con el fin de evitar el reflejo del brillo en las fases de ángulo de la incidencia solar, obteniendo el prototipo Starlink-113, también conocido como “DarkSat”.

Jeremy Tregloan-Reed, doctor en astronomía de la Universidad de Atacama y hasta marzo de 2021 investigador postdoctoral FONDECYT del Centro de Astronomía de la Universidad de Antofagasta, lideró el primer estudio para comprobar la realidad de las medidas de mitigación de brillo aplicadas a los nuevos satélites Starlink Darksat. En relación a este estudio comentó que “para cuantificar el verdadero impacto en la astronomía terrestre y la calidad de los cielos oscuros se requieren modelos y simulaciones realistas. Con el reciente lanzamiento de Darksat, era importante obtener mediciones empíricas de la magnitud aparente, tanto de Darksat como de un satélite Starlink no oscurecido, para determinar la efectividad de la estrategia de mitigación intentada”.

En la investigación “Optical-to-NIR magnitude measurements of the Starlink LEO Darksat satellite and effectiveness of the darkening treatment” Tregloan-Reed, et al. (2021), se realizaron cuatro observaciones en dos noches y con dos telescopios diferentes. El primero es Chakana, ubicado en el Observatorio Ckoirama de la Universidad de Antofagasta; el segundo es el Telescopio Astronómico de Rastreo de Espectro Visible e Infrarrojo (VISTA), ubicado en el Observatorio Paranal y operado por el Observatorio Europeo Austral ESO. Ambos centros de investigación se ubican en la Región de Antofagasta.

 

En la imagen se puede observar la división en 16 cuadrantes realizadas por el telescopio VISTA, en la toma de imágenes de una porción amplia del cielo, captada el día 5 de marzo de 2020. A través de estas imágenes en un periodo de tiempo prolongado, se puede ver claramente el rastro dejado por “trenes” de satélites, interfiriendo en las imágenes astronómicas..

Como resultado, las observaciones al Darksat, revelaron que el revestimiento incorporado para oscurecerlo, logró una reducción de un 50% en las curvas de filtros para r’ y un 42% en filtros i’, mientras que en NIR J la reducción es de un 32% y en NIR Ks un 28%.

“Nuestro trabajo muestra que la efectividad del tratamiento del oscurecimiento se reduce hacia longitudes de onda más largas. En el infrarrojo cercano (NIR), el tratamiento de oscurecimiento solo reduce el brillo reflectante en un 30%. La investigación también destaca que tanto los satélites Darksat como los Starlink no oscurecidos se vuelven más brillantes NIR. Mientras en luz visible los satélites tienen un brillo de magnitud entre 5 y 6, en NIR brillan con magnitud de 3 a 4.  Esto sugiere fuertemente que los diseños de mitigación deben adaptarse a todas las longitudes de onda y no solo a la óptica visible”, afirmó Tregloan-Reed.

¿Cómo afecta el reflejo del brillo de los satélites Starlink en los estudios chilenos?

Los estudios principales que podrían verse afectados, son aquellos que realicen capturas de imágenes por exposiciones ultra largas. Al observar una porción grande del cielo, al aumentar el número de satélites, es muy probable que se atraviese algunos en el campo de visión de la imagen. Esto, a futuro, tendrá un mayor impacto en el Observatorio Vera C. Rubin, donde se encontrará la cámara digital más grande del mundo, la que se instalará en el norte de Chile. “Se ha calculado, que, si los satélites se hacen más tenues que la séptima magnitud en luz visible, alrededor del 30% de todas las imágenes estarán contaminadas con rastros de los “trenes” de satélites”, agregó el investigador.

Otros estudios que pueden verse afectados, son los que ocupen bandas del espectro de infrarrojo cercano NIR, ya que el estudio de Tregloan-Reed, et al. (2021) muestra que hacia estas longitudes de ondas, los satélites (incluido el Darksat) son más brillantes por lo que serán mucho más difíciles de enmascarar para obtener buenos resultados. En ese sentido, los estudios de caza de exoplanetas podrían verse afectados por los Starlink.

¿Quién fiscaliza?

El director del Centro de Astronomía CITEVA de la Universidad de Antofagasta, Eduardo Unda-Sanzana, comentó que la fiscalización de los cielos debería ser un trabajo internacional, puesto que evidentemente es un espacio que concierne a todos los territorios del mundo. Sin embargo aunar esa fuerza, hasta el momento, ha sido difícil.

“En abril de 2021 se presentó ante el Subcomité Científico-Técnico del Comité de Usos Pacíficos del Espacio en  ONU el “Conference Room Paper”, un documento que resume recomendaciones generadas en el congreso “Dark and Quiet Skies for Science and Society” que fue organizado por la Unión Astronómica Internacional en octubre de 2020 y que podría ayudar a generar un acuerdo global a mediano plazo, pero de todos modos estamos hablando de años para que este proceso se materialice y suscriban los países miembros de ONU. Esta escala de tiempo puede alargarse tanto que la solución a esta problemática podría llegar un poco tarde”, agregó Unda-Sanzana.

Una solución a corto plazo, según ve el director de CITEVA, es lograr acuerdos bilaterales entre las potencias económicas científico-tecnológicas, para poder mantener un cielo de buena calidad para la observación astronómica, sin coartar del todo los proyectos de innovación como Starlink.

Si la ambiciosa e innovadora apuesta de SpaceX por un servicio que puede ser favorable para la humanidad, sigue por el mismo rumbo, podría afectar otros intereses que son igualmente favorables para la humanidad. Por lo mismo los nuevos tratamientos que se deben poner en los Starlink tienen que estar pensados para múltiples longitudes de ondas, más allá de las que perciben nuestros ojos.