أشدّ سطوعًا مما تحتمله سماء الليل
في غضون سنوات قليلة، ارتفع عدد الأقمار الصناعية في المدار ارتفاعًا حادًا، مدفوعًا بالكامل تقريبًا بكوكبات عملاقة مثل ستارلينك (Starlink) وون ويب (OneWeb) وغوووانغ (Guowang). فهي تجلب الإنترنت إلى المناطق النائية، لكنها تترك أيضًا آثارًا ساطعة على صور الفلكيين.
وفي غضون عام من أولى عمليات إطلاق ستارلينك عام 2019، اقترح الفلكيون قاعدة بسيطة: ينبغي ألا يكون القمر الصناعي المرئي بضوء الشمس المنعكس أسطع من القدر 7 — أي أخفت قليلًا من أخفت النجوم التي يستطيع الإنسان رؤيتها تحت سماء مظلمة — مع حدّ أخفت قليلًا للمدارات الأعلى. وقد تبنّى مركز الاتحاد الفلكي الدولي لحماية السماء المظلمة هذه التوصية. غير أن قلة من القياسات تحقّقت حتى الآن مما إذا كانت الأقمار تلتزم بها فعلًا: فالحملات السابقة تابعت أعدادًا صغيرة من الأهداف المنتقاة يدويًا.
شبكة للشهب، موجّهة نحو الأقمار
استخدم دينيس فيدا وبيتر براون وزملاؤهما في جامعة ويسترن في كندا، بالتعاون مع هيئة البحث والتطوير الدفاعي الكندية، نظام Luciole، وهو نظام كاميرات مشتق من الشبكة العالمية للشهب (Global Meteor Network). وكما يقول المؤلفون، يمكن النظر إلى الأقمار الصناعية على أنها شهب بطيئة جدًا وطويلة الأمد. وبدل التصويب نحو أقمار معروفة، يلقي Luciole شبكة بصرية على السماء ويسجّل كل ما يتحرّك، 25 مرة في الثانية.
ومن 7 أكتوبر إلى 11 نوفمبر 2024، سجّلت ست كاميرات حسّاسة في مرصد إلجينفيلد بأونتاريو 24812 مسارًا لـ5118 قمرًا صناعيًا مختلفًا خلال 230 ساعة صافية. وعُويِر سطوع كل قمر قياسًا إلى النجوم الظاهرة في الصورة نفسها.
من يتجاوز الحدّ
المجموعة المرصودة أسطع بشكل منهجي من الحدّ الموصى به، ولا سيما في الطبقة المدارية المزدحمة بين 500 و600 كيلومتر. ولمقارنة المشغّلين بإنصاف، أحصى الفريق عدد المرات التي تجاوزت فيها كل مجموعة الحدّ من بين كل العبورات التي كان يمكن رؤيتها فيها:
- ستارلينك: نحو 25% من العبورات الممكنة — وبسبب حجمها الهائل، نحو ثلثي جميع العبورات المفرطة السطوع المسجّلة.
- أجسام الصواريخ المستهلكة: نحو 21%. وتجاوزت مراحل صواريخ بريز (Breeze) ولونغ مارش الحدّ في 97–99% من العبورات المرصودة فعلًا.
- غوووانغ/هوليانوانغ، الكوكبة الصينية الناشئة: أكثر من نصف العبورات الممكنة، وكل عبور رُصد دون استثناء. ومع التخطيط لـ13000 قمر، يحذّر المؤلفون من أنها قد تصبح المصدر الرئيسي للتلوث الضوئي للسماء ما لم يُخفَّف سطوعها.
- ون ويب: نحو 6% فقط. ومدارها الأعلى لا يفسّر الأمر كله، إذ تبدو كوكبات أخرى على ارتفاعات مماثلة أو أعلى أسطع بكثير.
ولا التقدّم مضمون كذلك. فقد كانت أقمار ستارلينك تزداد خفوتًا من 2020 حتى مطلع 2024، لكن طرازات “Direct-to-Cell” الأحدث تكاد تكون بسطوع الأقمار الأولى. وطريقة تغيّر سطوعها مع زاوية الرؤية تشير إلى ومضات قوية شبيهة بانعكاس المرآة، يعزوها المؤلفون، على نحو معقول، إلى هوائيات ستارلينك المسطّحة الكبيرة — لذا قد لا يكفي تعتيم الأسطح وحده.
عنق الزجاجة الشفقي
معظم الأقمار المنخفضة لا تُرى إلا حين تكون لا تزال في ضوء الشمس بينما الأرض قد أظلمت: أي في الساعتين التاليتين للغروب والسابقتين للشروق. ويُظهر نموذج لطبقة على ارتفاع 550 كيلومترًا نحو 3.3 ساعات من الرؤية الكثيفة كل ليلة، على مدار السنة، بين خطّي العرض 35 جنوبًا و35 شمالًا. أما الأقمار الأعلى، على ارتفاع نحو 1200 كيلومتر، فتبقى مضاءة معظم الليل.
والشفق ثمين لدى الفلكيين: ففيه يلتقطون صور المعايرة ويطاردون الكويكبات التي تقترب من الأرض. ويتنبّأ المؤلفون بأن شخصًا تحت سماء مظلمة يرى نحو 44 قمرًا صناعيًا ساطعًا في مجال رؤيته في أي لحظة من الشفق. وبالنسبة إلى مرصد فيرا سي. روبين، ينبغي أن تحمل نحو صورة شفقية واحدة من كل ثلاث صور مدتها 30 ثانية أثرَ قمر صناعي.
حدود دنيا
يأتي المسح من موقع واحد عند خط عرض شمالي متوسط، على مدى 36 ليلة، وبكاميرات ثابتة. كما أنه لا يلتقط الأقمار التي لا تزال تصعد إلى مدارها النهائي، وهي غالبًا الأسطع — لذا فالأرقام، إن كانت منحازة، فهي أقل من الواقع. ويقترح المؤلفون “تدفّق الأقمار الصناعية” الذي استحدثوه معيارًا يمكن لأي مرصد استخدامه، ويرون في نتائج ون ويب معيارًا مرجعيًا يستطيع بقية القطاع بلوغه منذ الآن.