بیش از حد درخشان برای آسمان شب
تنها در چند سال، شمار ماهواره‌های در مدار به‌شدت افزایش یافته است، تقریباً به‌طور کامل به دلیل منظومه‌های غول‌پیکری مانند استارلینک، وان‌وب و گوئووانگ. آن‌ها اینترنت را به مناطق دورافتاده می‌برند، اما ردهای درخشانی هم روی تصاویر اخترشناسان بر جا می‌گذارند.
در کمتر از یک سال پس از نخستین پرتاب‌های استارلینک در ۲۰۱۹، اخترشناسان قاعده‌ای ساده پیشنهاد کردند: ماهواره‌ای که در نور بازتابیدهٔ خورشید دیده می‌شود نباید درخشان‌تر از قدر ۷ باشد — کمی کم‌نورتر از کم‌نورترین ستارگانی که انسان زیر آسمانی تاریک می‌تواند ببیند — با حدی اندکی کم‌نورتر برای مدارهای بالاتر. مرکز حفاظت از آسمان تاریکِ اتحادیهٔ بین‌المللی نجوم این توصیه را پذیرفت. اما تاکنون اندازه‌گیری‌های اندکی بررسی کرده بودند که آیا ماهواره‌ها واقعاً از آن پیروی می‌کنند یا نه: کارزارهای پیشین شمار کمی از اهداف دست‌چین‌شده را دنبال کرده بودند.
توری برای شهاب‌ها، رو به ماهواره‌ها
دنیس ویدا، پیتر براون و همکارانشان در دانشگاه وسترن در کانادا، همراه با Defence Research and Development Canada، از لوسیول (Luciole) بهره گرفتند، سامانه‌ای از دوربین‌ها که از شبکهٔ جهانی شهاب (Global Meteor Network) برگرفته شده است. به تعبیر نویسندگان، ماهواره‌ها را می‌توان شهاب‌هایی بسیار کُند و ماندگار دید. لوسیول به‌جای نشانه رفتن به ماهواره‌های شناخته‌شده، توری نوری روی آسمان می‌اندازد و هر چیزی را که حرکت می‌کند، ۲۵ بار در ثانیه، ثبت می‌کند.
از ۷ اکتبر تا ۱۱ نوامبر ۲۰۲۴، شش دوربین حساس در رصدخانهٔ الجین‌فیلد در انتاریو، در ۲۳۰ ساعت آسمان صاف، ۲۴٬۸۱۲ رد از ۵۱۱۸ ماهوارهٔ مختلف را ثبت کردند. درخشندگی هر ماهواره در برابر ستارگان همان تصویر واسنجی شد.
چه کسی از حد فراتر می‌رود
جمعیت مشاهده‌شده به‌طور نظام‌مند درخشان‌تر از حد توصیه‌شده است، به‌ویژه در لایهٔ مداری شلوغ میان ۵۰۰ تا ۶۰۰ کیلومتر. برای مقایسهٔ منصفانهٔ اپراتورها، گروه شمرد که هر گروه در میان همهٔ گذرهایی که می‌توانست دیده شود، چند بار از حد فراتر رفته است:
- استارلینک: حدود ۲۵٪ از گذرهای ممکن — و، به دلیل اندازهٔ عظیمش، حدود دو سوم همهٔ گذرهای بیش از حد درخشانِ ثبت‌شده.
- بدنه‌های مصرف‌شدهٔ موشک: حدود ۲۱٪. طبقه‌های موشک Breeze و Long March در ۹۷ تا ۹۹٪ گذرهایی که واقعاً مشاهده شدند از حد فراتر رفتند.
- گوئووانگ/هولیان‌وانگ (Guowang/Hulianwang)، منظومهٔ نوظهور چین: بیش از نیمی از گذرهای ممکن، و تک‌تک گذرهای مشاهده‌شده. با ۱۳٬۰۰۰ ماهوارهٔ برنامه‌ریزی‌شده، نویسندگان هشدار می‌دهند که اگر کم‌نور نشود، ممکن است به منبع اصلی آلودگی نوری آسمان تبدیل شود.
- وان‌وب: تنها حدود ۶٪. مدار بالاترش همهٔ ماجرا را توضیح نمی‌دهد، چون منظومه‌های دیگر در ارتفاع مشابه یا بیشتر بسیار درخشان‌تر به نظر می‌رسند.
پیشرفت هم تضمین‌شده نیست. ماهواره‌های استارلینک از ۲۰۲۰ تا اوایل ۲۰۲۴ کم‌نورتر شده بودند، اما مدل‌های جدیدتر «Direct-to-Cell» تقریباً به اندازهٔ نخستین مدل‌ها درخشان‌اند. نحوهٔ تغییر درخشندگی آن‌ها با زاویهٔ دید نشان از درخشش‌های شدید آینه‌مانندی دارد که نویسندگان به‌طور موجهی آن را به آنتن‌های بزرگ و تخت استارلینک نسبت می‌دهند — پس تیره کردن سطوح به‌تنهایی ممکن است کافی نباشد.
گلوگاه گرگ‌ومیش
بیشتر ماهواره‌های کم‌ارتفاع تنها زمانی دیده می‌شوند که هنوز در نور خورشیدند در حالی که زمین تاریک شده است: در دو ساعتِ پس از غروب و پیش از طلوع آفتاب. مدلی از یک لایهٔ ۵۵۰ کیلومتری حدود ۳٫۳ ساعت دیدپذیری شدید در هر شب را، در تمام سال، میان ۳۵ درجهٔ جنوبی و ۳۵ درجهٔ شمالی نشان می‌دهد. ماهواره‌های بالاتر، در حدود ۱۲۰۰ کیلومتر، بیشتر شب روشن می‌مانند.
گرگ‌ومیش برای اخترشناسان ارزشمند است: زمانی است که تصاویر واسنجی می‌گیرند و سیارک‌هایی را که به زمین نزدیک می‌شوند شکار می‌کنند. نویسندگان پیش‌بینی می‌کنند که فردی زیر آسمانی تاریک در هر لحظه از گرگ‌ومیش حدود ۴۴ ماهوارهٔ درخشان را در میدان دید خود می‌بیند. برای رصدخانهٔ ورا سی. روبین، حدود یکی از هر سه تصویر ۳۰ ثانیه‌ای گرگ‌ومیش باید رد یک ماهواره را داشته باشد.
حدهای پایین
این بررسی از یک مکان واحد در عرض‌های میانی شمالی، در طول ۳۶ شب و با دوربین‌های ثابت انجام شده است. همچنین ماهواره‌هایی را که هنوز در حال صعود به مدار نهایی‌شان هستند و اغلب درخشان‌ترین‌اند، از قلم می‌اندازد — پس اعداد، اگر خطایی داشته باشند، کمتر از واقع‌اند. نویسندگان «شار ماهواره» (satellite flux) خود را به‌عنوان استانداردی پیشنهاد می‌کنند که هر رصدخانه‌ای بتواند به کار بگیرد، و نتایج وان‌وب را معیاری می‌دانند که بقیهٔ صنعت همین حالا هم می‌تواند به آن برسد.