ZU HELL FÜR DEN NACHTHIMMEL

Innerhalb weniger Jahre ist die Zahl der Satelliten im Orbit stark gestiegen, fast ausschließlich getrieben von riesigen Konstellationen wie Starlink, OneWeb und Guowang. Sie bringen Internet in abgelegene Gegenden, hinterlassen aber auch helle Spuren auf den Aufnahmen der Astronomen.

Weniger als ein Jahr nach den ersten Starlink-Starts 2019 schlugen Astronomen eine einfache Regel vor: Ein im reflektierten Sonnenlicht sichtbarer Satellit sollte nicht heller als Größenklasse 7 sein – etwas schwächer als die schwächsten Sterne, die ein Mensch unter dunklem Himmel sehen kann –, mit einer etwas strengeren Grenze für höhere Umlaufbahnen. Das Zentrum der Internationalen Astronomischen Union zum Schutz des dunklen Himmels übernahm diese Empfehlung. Bislang haben jedoch nur wenige Messungen geprüft, ob Satelliten sie tatsächlich einhalten: Frühere Kampagnen verfolgten kleine Zahlen handverlesener Ziele.

Ein Meteornetz, auf Satelliten gerichtet

Denis Vida, Peter Brown und Kollegen von der Western University in Kanada nutzten gemeinsam mit Defence Research and Development Canada Luciole, ein Kamerasystem, das vom Global Meteor Network abgeleitet ist. Wie die Autoren es formulieren, lassen sich Satelliten als sehr langsame, lang andauernde Meteore betrachten. Statt bekannte Satelliten anzupeilen, wirft Luciole ein optisches Netz über den Himmel und zeichnet alles auf, was sich bewegt, 25-mal pro Sekunde.

Vom 7. Oktober bis zum 11. November 2024 erfassten sechs empfindliche Kameras am Elginfield-Observatorium in Ontario in 230 klaren Stunden 24.812 Spuren von 5.118 verschiedenen Satelliten. Die Helligkeit jedes Satelliten wurde anhand der Sterne in derselben Aufnahme kalibriert.

Wer die Grenze überschreitet

Die beobachtete Population ist systematisch heller als die empfohlene Grenze, vor allem in der dicht besetzten Bahnschicht zwischen 500 und 600 Kilometern. Um die Betreiber fair zu vergleichen, zählte das Team, wie oft jede Gruppe die Grenze unter allen Überflügen überschritt, bei denen sie hätte gesehen werden können:

• Starlink: etwa 25 % der möglichen Überflüge – und wegen der schieren Größe der Konstellation etwa zwei Drittel aller registrierten zu hellen Überflüge.
• Ausgebrannte Raketenkörper: etwa 21 %. Breeze- und Langer-Marsch-Raketenstufen überschritten die Grenze bei 97–99 % der tatsächlich beobachteten Überflüge.
• Guowang/Hulianwang, Chinas entstehende Konstellation: mehr als die Hälfte der möglichen Überflüge und jeder einzelne beobachtete. Bei 13.000 geplanten Satelliten warnen die Autoren, sie könnte zur dominierenden Quelle optischer Himmelsverschmutzung werden, wenn sie nicht abgedunkelt wird.
• OneWeb: nur etwa 6 %. Die höhere Umlaufbahn erklärt das nicht vollständig, denn andere Konstellationen in ähnlicher oder größerer Höhe erscheinen viel heller.

Auch Fortschritt ist nicht garantiert. Starlink-Satelliten waren von 2020 bis Anfang 2024 dunkler geworden, doch die neueren „Direct-to-Cell“-Modelle sind fast so hell wie die allerersten. Wie sich ihre Helligkeit mit dem Beobachtungswinkel ändert, deutet auf starke spiegelartige Reflexe hin, die die Autoren plausibel den großen flachen Antennen von Starlink zuschreiben – das Abdunkeln von Oberflächen allein reicht also womöglich nicht.

Der Engpass in der Dämmerung

Die meisten niedrig fliegenden Satelliten sind nur sichtbar, solange sie noch im Sonnenlicht stehen, während es am Boden schon dunkel ist: in den zwei Stunden nach Sonnenuntergang und vor Sonnenaufgang. Ein Modell einer Schicht in 550 Kilometern Höhe zeigt etwa 3,3 Stunden intensiver Sichtbarkeit pro Nacht, das ganze Jahr über, zwischen 35 Grad Süd und 35 Grad Nord. Höhere Satelliten, um 1.200 Kilometer, bleiben den größten Teil der Nacht beleuchtet.

Die Dämmerung ist für Astronomen kostbar: Dann machen sie Kalibrieraufnahmen und jagen Asteroiden, die der Erde nahe kommen. Die Autoren sagen voraus, dass ein Mensch unter dunklem Himmel zu jedem Zeitpunkt der Dämmerung etwa 44 helle Satelliten in seinem Blickfeld sieht. Beim Vera C. Rubin Observatory dürfte etwa jede dritte 30-Sekunden-Aufnahme in der Dämmerung eine Satellitenspur enthalten.

Untergrenzen

Die Erhebung stammt von einem einzigen Standort in mittleren nördlichen Breiten, über 36 Nächte, mit fest montierten Kameras. Zudem fehlen Satelliten, die noch zu ihrer endgültigen Umlaufbahn aufsteigen und oft die hellsten sind – die Zahlen sind also, wenn überhaupt, zu niedrig. Die Autoren schlagen ihren „Satellitenfluss“ als Standard vor, den jedes Observatorium nutzen kann, und sehen die Ergebnisse von OneWeb als Maßstab, den der Rest der Branche schon heute erreichen kann.