田舎で夏に星空を眺める人々は、空を横切る数個の衛星を見ることに慣れている。しかし、今後数年で、鋭い観察眼を持つアマチュア天文家は数百もの衛星を見つけられるようになるかもしれない。そして、プロの天文学者にとって、研究はかつてないほど様変わりするだろう。
地球を衛星インターネットで覆う競争が始まった。SpaceXは、地球上の誰にでも高速インターネット接続を提供することを目指し、Starlink衛星群でリードしている。同社は既に、重さ570ポンド、幅30フィートのこの衛星を350機以上軌道上に打ち上げており、そのうち60機は水曜日に打ち上げられた。同社は最終的に数万機の衛星からなる「メガコンステレーション」を構築する計画で、Amazonや英国のOneWebからも衛星群が打ち上げられる予定だ。最初の明るい光の列が頭上を通過し始めて以来、天文学者たちは天文学の未来を危惧してきた。そして今、最初の1万2000機のStarlink衛星に関するこれまでで最も包括的な分析の一つが、良いニュースと悪いニュースの両方をもたらしている。
衛星が天文学研究に及ぼす被害は、プロジェクトや観測所によって異なります。天体から新たに現れた天体は、この分野に実存的な脅威をもたらすわけではありませんが、それらへの対処は、将来の天文学研究において重要な部分を占めるようになるでしょう。「これは、天文学者全般にとって、被害軽減策について考え始めるための警鐘です」と、ハーバード・スミソニアン天体物理学センターの天体物理学者で、この分析の著者であるジョナサン・マクドウェル氏は述べています。
スペースXの創業者イーロン・マスク氏は、スターリンクが科学の進歩にいかなる危険も及ぼさないと主張している。「天文学的発見には一切影響を与えないと確信しています。ゼロです」と、先週月曜日の会議でマスク氏は述べた。「もしゼロを超えた場合は、是正措置を講じます」
同社は様々な天文学団体と協力して夜空への影響を最小限に抑えているが、その影響を完全に排除することはほぼ不可能と思われる。実際、アストロフィジカル・ジャーナル・レターズ誌が査読中のマクドウェルの報告書によると、地球近傍環境はすでに激変しつつある。現在、数千基の衛星が地球を周回しているが（多くは運用停止中）、スペースXがターゲットとする領域は比較的空いている。スターリンク衛星が初めて打ち上げられてから1年も経たないうちには、低高度（高度370マイル以下）を周回する大型衛星（220ポンド以上）はわずか400基で、最も視認性の高いものだった。現在、スターリンク衛星の数はほぼ倍増しており、ネットワークはまだ3%しか完成していない。
現在の形態で1万2000基のスターリンク衛星が低空飛行する空は、肉眼ではまったく違って見えるだろう。マクドウェル氏は、アマチュア天文家のネットワークに依頼したレポートに基づき、衛星の大きさ、高度、数、観測された明るさを考慮したシミュレーションを作成した。そして、世界中のさまざまな季節と場所について、夜間のさまざまな時間にいくつの衛星が頭上を通過するかを計算した。都市部に住む人は何も気づかないかもしれないが、マクドウェル氏のモデル（スペースXのFCC申請に基づく）によると、田舎の星空観察者は、太陽光が衛星の金属面に反射して何百ものぼんやりとした点が地平線に群がるのを目にするだろう。そのうち数十基が真上を通過するのだ。目に見える衛星の正確な数は状況によって異なるが、夏の日没後の数時間、つまり星空観察のゴールデンタイムにピークを迎える。
アマチュア天文家にとって幸いなことに、スペースXは衛星の地球側を黒く塗装して反射率を下げる実験を行っている。同社は1月に最初の「ダークサット」プロトタイプを打ち上げたが、月曜日に発表された2組の観測に基づくプレプリントによると、このプロトタイプは光沢のある従来の衛星に比べて約2.5倍暗くなっているようだ。マクダウェル氏によると、この暗さが確認できれば、衛星は人間の視覚の限界ぎりぎりまで暗くなるだろうという。目を細めれば方向感覚を失うような動きを感じるかもしれないが、おそらく光の粒を判別することはできないだろう。
「肉眼で見える空を救うには十分でしょう」とマクダウェル氏は言う。「しかし、プロの天文学を救うには十分ではありません。」
天文学者は多様な集団であり、近くの宇宙の岩石から遠く離れたブラックホールまであらゆるものを研究しており、スターリンクの影響も同様に多岐にわたるでしょう。特に冬の深夜に運用される研究プロジェクトでは、スペースXの衛星による観測はほぼ無視されるでしょう。この時間帯は太陽が完全に地球の後ろに隠れ、反射した太陽光が衛星に届かないからです。マクドウェル氏にとって、これは大きな安心材料となりました。「最初は過度に悲観的でした」と彼は言います。「しかし、冬でもそれほど悪くないという事実は重要です。そのことに嬉しく、驚きました。」
しかし残念なことに、スターリンクのコンポーネントは、特に夏場、太陽が地平線の下に沈む夜の最初の数時間と最後の数時間に、望遠鏡の鏡の中で明るく輝きます。これらの条件は、将来地球に衝突する可能性のある小惑星を含む小惑星を探す探査など、太陽に近い天体の観測に最適です。しかし、このようなプロジェクトは真冬の夜には不可能です。マクドウェル氏によると、冬の観測に限定すると「実質的に空の半分を失うことになる」とのことです。
衛星の打ち上げが毎月、最終的には2週間ごとに行われるようになるため、マクドウェル氏は、研究者らが急速に近づいているスターリンクの未来に向けて今から準備を始めることを提案している。
衛星が残した不要な縞模様を編集する最も簡単な方法は、ソフトウェアを使うことです。天文学者が対象物の写真を5枚撮影し、そのうち衛星が数枚しか写り込んでいない場合は、研究者はそれらの写真を合成して衛星を消すことができます。この方法は、南半球の奥地など、上空に衛星が少ない天文台で最も効果的ですが、追加データを取得するために貴重な観測時間を犠牲にしなければなりません。
他の観測所では、特殊なハードウェアが必要になるだろう。例えば、望遠鏡の主鏡をリング状に取り囲む小型カメラのシステムを使えば、望遠鏡に周辺視野を与えることができる。カメラが接近する衛星を検知すると、望遠鏡の視野全体にシャッターが切れ、探査機が消えるまで望遠鏡の視野を一時的に遮ることができる。通過する衛星の一瞬の閃光よりもはるかに長い露出時間で暗い天体を観測するプロジェクトは、この種の方式の恩恵を受けるだろう。
しかし最終的には、世界中の多くの観測所がそれぞれ、それぞれの場所や状況に最適な戦略を模索し、どのような問題が発生するかを見極めながら、試行錯誤の期間を経る必要があるだろう。「環境は大きく変化するため、私たちが想像もしなかった予期せぬ結果が生じるでしょう」とマクダウェル氏は言う。
しかし、たとえ長期間の観測と新たな機材を支えるための十分な資金を確保できたとしても、移動する光で満ちた空に天文学者が適応できる限界はある。いずれ、すべての画像に複数の衛星の筋が映るようになれば、天文学は完全に停止してしまうだろう。マクダウェル氏は、研究者たちはスターリンクの何万もの衛星の影に翻弄されることを覚悟できると示唆する一方で、長期的には天文学が存続するためには、衛星の総数を制限する国際条約が必要になると強調する。
「天文学者と宇宙探検家の間の妥協点は、空がもっと混雑することに対する緩和策を考え出さなければならないということだと思います」と彼は言う。「しかし、宇宙コミュニティは最終的に、空がどれだけ混雑できるかの上限を設定しなければなりません。」
スペースXはコメント要請に応じなかった。しかしマクダウェル氏は、ダークサットの開発や、2022年に稼働予定の旗艦施設であるヴェラ・ルビン天文台との直接協議といった、同社の誠実さを称賛している。彼は、ダークサットのアンテナを黒く塗装するなどの追加対策によって、今後起こりうる大きな変化を最小限に抑えられることを期待している。
「短期的には以前ほど心配はしていません」と彼は言う。「しかし、それでも状況は大きく変わりました。」
