SPHEREx столкнулся с орбитальным загрязнением
NASA столкнулось с орбитальным загрязнением быстрее, чем рассчитывало. Более 73% изображений нового космического телескопа SPHEREx уже содержат следы искусственных спутников, а в среднем на один кадр приходится 2,18 пересечения. Для аппарата, который должен шесть раз за два года снять всё небо в ближнем инфракрасном диапазоне, это означает не косметический дефект, а прямую потерю части научных данных.
Об этом говорится в исследовании Центра космических полётов имени Эймса NASA. SPHEREx работает на орбите около 700 км и снимает большие участки неба с длительными экспозициями. Такой режим делает его особенно чувствительным к пролетам спутниковых группировок, хотя ещё недавно основное внимание в этой теме уделяли наземным обсерваториям.
Проблема оказалась не только в самих светлых полосах на кадре. Алгоритмы SPHEREx, которые должны отсеивать помехи от космических лучей, принимают яркие спутниковые следы за другой тип шума и отключают обработку части пикселей. В результате центральная линия следа удаляется, а параллельные артефакты остаются. Для фотометрии это хуже обычной «полосы» на снимке, потому что часть сигнала от объектов под ней фактически теряется.
Авторы исследования пишут, что следы нередко складываются в X-образные структуры. Они совпадают с орбитальными плоскостями крупных низкоорбитальных группировок. Иными словами, речь идёт уже не о редких пересечениях, а о повторяемом рисунке, который возникает из самой архитектуры современных спутниковых сетей.
SPHEREx и спутниковые помехи
SPHEREx не первый телескоп, который фиксирует рост помех от спутников. Для «Хаббла» доля изображений со следами выросла с 2,8% в начале 2000-х до 5,9% к 2021 году. Разница в масштабах объяснима. На момент запуска «Хаббла» низкая орбита была сравнительно пустой, а в середине 2020-х её уже заняли тысячи аппаратов связи и наблюдения.
Главный источник роста здесь не научные миссии, а коммерческие мегагруппировки. У Starlink к 2026 году на орбите уже более 7 тыс. спутников, OneWeb развернула около 650 аппаратов, Amazon начала выводить Kuiper и рассчитывает на группировку свыше 3,2 тыс. спутников. Даже если часть аппаратов летает ниже орбиты SPHEREx, широкое поле зрения и длительные экспозиции делают пересечения почти неизбежными.
Наземные обсерватории пришли к этой проблеме раньше. Для Vera C. Rubin Observatory ещё до начала полноценной научной программы публиковались оценки, что заметная доля сумеречных кадров будет пересекаться спутниками. Разница в том, что для орбитальных телескопов долго сохранялась иллюзия защиты от такого шума. Данные SPHEREx показывают, что орбита сама стала источником загрязнения.
Попытки снизить яркость аппаратов за счёт тёмных покрытий и экранов дали ограниченный эффект. Исследователи указывают, что новые платформы становятся крупнее, а значит, и ярче в ряде геометрий наблюдения. Для инфракрасной астрономии это особенно неприятно: спутник не обязан выглядеть ослепительно для человека, чтобы испортить научный кадр.
- 73% кадров SPHEREx уже содержат спутниковые следы
- Среднее число пересечений достигло 2,18 на изображение
- Алгоритмы очистки удаляют не весь след, а только его центр
- В предельном сценарии число следов может вырасти до 189 на кадр
Прогноз из работы выглядит ещё жёстче текущих измерений. Если число спутниковых систем продолжит расти, затронутыми окажутся до 100% изображений SPHEREx. Это не означает, что телескоп станет бесполезным, но стоимость обработки резко вырастет, а часть задач придётся адаптировать под системные потери данных.
Для астрономии проблема выходит за рамки одной миссии. SPHEREx создавали как сравнительно компактный обзорный аппарат стоимостью около $488 млн без учёта запуска. Когда даже такая обсерватория на 700 км регулярно теряет данные из-за трафика на низкой орбите, вопрос переходит из инженерной плоскости в регуляторную. Согласование орбит, яркости спутников и режимов работы группировок выглядит менее эффектно, чем очередной запуск, зато без него космос начинает мешать наблюдать сам себя.
