تلسکوپ هابل درمعرض تهدید ماهواره‌های اسپیس ایکس و دیگر شرکت‌ها است

تلسکوپ فضایی هابل که به‌خاطر ثبت تصاویر شگفت‌انگیز از کیهان و درعین‌حال پیشبرد علم نجوم شهرت دارد، درمعرض تهدید است. شرکت‌های خصوصی درحال پرتاب هزاران ماهواره‌ای هستند که با ایجاد رگه‌های روشن کشیده و منحنی‌های نور حذف‌ناشدنی، عکس‌های این تلسکوپ را خراب می‌کنند. وضعیت نه‌تنها رو به بهبود نیست، بلکه درحال بدتر‌شدن است.

مطالعه‌ای که هفته‌ی گذشته در نشریه‌ی نیچر استرونومی منتشر شد، افزایش درصد تصاویر ثبت‌شده با هابل را که دراثر گذر ماهواره‌ها خراب شده‌اند، نشان می‌دهد. این درحالی است که پژوهشگران از داده‌های موجود تا پایان سال ۲۰۲۱ استفاده کرده‌اند. از آن زمان تاکنون، اسپیس ایکس و سایر شرکت‌ها هزاران ماهواره‌ی دیگر را پرتاب کرده‌اند و انتظار می‌رود که در سال‌های پیش‌رو، تعداد بیشتری ماهواره را به مدار زمین بفرستند. تمام این ماهواره‌ها قطعا بر عملکرد هابل و احتمالا دیگر تلسکوپ‌های موجود در فضا تاثیر خواهند گذاشت.

جاناتان مک‌داول، اخترشناس در مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسونین که در مطالعه‌ی اخیر مشارکت نداشت، به نیویورک‌تایمز می‌گوید: «ما با این مشکل زندگی خواهیم کرد و نجوم تحت‌تاثیر قرار خواهد گرفت. انجام برخی کارهای علمی غیرممکن خواهد شد، هزینه‌ی انجام برخی دیگر به‌طرز چشمگیر افزایش خواهد یافت و چیزهایی از دست خواهند رفت.»

میراث تلسکوپ فضایی هابل را نمی‌توان نادیده گرفت. به‌لطف این رصدخانه، ما اکنون می‌دانیم که جهان ۱۳٫۸ میلیارد سال سن دارد، اکثر کهکشان‌ها حاوی سیاه‌چاله‌ای کلان‌جرم در مرکز خود هستند و ستارگان درجریان فرایندهایی پرآشوب به دنیا می‌آیند. تصاویر هابل ازجمله ابرهای زیبای گرد‌وغبار در «ستون‌های آفرینش» و منظره‌ی حاوی تقریبا ۱۰ هزار کهکشان در «زمینه فراژرف هابل»، هرگز دست از الهام‌بخشی برنخواهند داشت.

بااین‌حال شمار ماهواره‌ها در مدار از زمان پرتاب هابل در سال ۱۹۹۰ به‌طرز چشمگیری افزایش یافته و موجب شده است تا تلسکوپ اکنون از میان میدانی از ماهواره‌ها به کیهان خیره شود.

در ماه مه ۲۰۱۹، اسپیس ایکس نخستین دسته از ماهواره‌های استارلینک خود را که به‌منظور ارائه‌ی اینترنت برای سرتاسر جهان طراحی شده‌اند، به فضا پرتاب کرد. اندکی پس از آن، موجی از اعتراض درمیان اخترشناسان برانگیخته شد. آن‌ها نگران بودند که تاثیر ماهواره‌های استارلینک، آینده‌ی شماری از کارزارهای علمی برای رصد جهان با استفاده از تلسکوپ‌های زمینی را به خطر اندازد.

در پاسخ به انتقادها، ایلان ماسک، بنیان‌گذار و مدیرعامل اسپیس ایکس پیشنهاد کرد که اخترشناسان با انتقال تلسکوپ‌ها به مدار، مشکل را دور بزنند. اما هابل که در مدار نزدیک زمین در ارتفاع تقریبا ۵۴۰ کیلومتری به دور سیاره می‌چرخد، درواقع با فاصله‌ی کمتر از ۱۵ کیلومتر زیر اغلب ماهواره‌های استارلینک قرار دارد. این نزدیکی بدان معنی است که منظومه‌های ماهواره‌ای همچنان می‌توانند در عملکرد هابل و سایر تلسکوپ‌های فضایی اختلال ایجاد کنند. دکتر مک‌داول می‌گوید: «نه‌تنها باید تلسکوپ‌هایتان را به فضا منتقل کنید، بلکه باید آن‌ها را بالاتر از تمام ماهواره‌های درحال عبور دیگر قرار دهید.»

مک‌داول می‌افزاید: «فکر می‌کنم در دهه‌های آینده مجبور به انجام این کار خواهیم بود. اما این برای تلسکوپ‌های کنونی در مدار نزدیک زمین یا فضاپیماهایی که در سال‌های پیش‌رو به‌دست دولت‌ها ساخته و پرتاب می‌شوند، امکان‌پذیر نیست.

ساندور کراک، اخترشناس موسسه فیزیک فرازمینی ماکس پلانک در آلمان و همکارانش به‌منظور کمیت‌سنجی تاثیر منظومه‌های ماهواره‌ای بر هابل، آرشیو تصاویر گرفته‌شده از سال ۲۰۰۲ تا پایان ۲۰۲۱ را تجزیه‌وتحلیل کردند.

صدها شهروند دانشمند با بررسی تصاویر و برچسب‌گذاری موارد دارای رگه‌های واضح ماهواره‌ای، به پژوهشگران کمک کردند. سپس این داده‌ها به‌عنوان مجموعه‌ای آموزشی برای الگوریتم یادگیری ماشینی استفاده شد که بیش از صد هزار تصویر منفرد هابل را تجزیه‌وتحلیل کرد. نتایج آن‌ها نشان می‌دهد که احتمال دیدن رد ماهواره در تصاویر هابل از سال ۲۰۰۹ تا ۲۰۲۰ فقط ۳٫۷ درصد است؛ اما احتمال مشاهده‌ی چنین اختلالی در تصاویر سال ۲۰۲۱ به ۵٫۹ درصد می‌رسد؛ افزایشی که به گفته‌ی پژوهشگران به استارلینک مربوط است. تا تاریخ تجزیه‌وتحلیل، ۱۵۶۲ ماهواره‌ی استارلینک در مدار وجود داشت و وان‌وب، دیگر شرکت فضایی نیز صاحب ۳۲۰ ماهواره‌ی عملیاتی بود.

مارک مک‌کافرین، اخترشناس در آژانس فضایی اروپا و یکی از نویسندگان مطالعه‌ی جدید به تجزیه‌وتحلیل خود و همکارانش اطمینان دارد؛ اما خاطرنشان می‌کند که مشکل موجود درحال‌حاضر مسئله‌ای جزئی است. به‌طور معمول، هابل چندین عکس می‌گیرد که با یکدیگر تلفیق می‌شوند و این تکنیک، رد هر ماهواره‌ای را حذف می‌کند.

ناسا با گفته‌ی مک‌کافرین موافق است. یک سخنگوی این سازمان در رابطه با مطالعه‌ی اخیر گفت: «هرچند چنین تجزیه‌وتحلیل‌هایی ممکن است افزایش تدریجی دنباله‌های ماهواره‌ای شناسایی‌شده را درطول زمان نشان دهند، اغلب این رگه‌ها با استفاده از تکنیک‌های استاندارد کاهش داده به آسانی حذف می‌شوند و اکثر تصاویر آسیب‌دیده همچنان کاربردی هستند.» دنباله‌های ماهواره‌ای درحال‌حاضر خطر درخورتوجهی برای کارآمدی علمی هابل و تجزیه‌وتحلیل داده‌ها محسوب نمی‌شوند.

تهدید زمانی بیشتر می‌شود که هابل بخواهد بخش بزرگی از آسمان را بررسی کند. در آن صورت، تلسکوپ ممکن است فقط یک یا دو تصویر بگیرد و سپس جهت دوربین خود را تغییر دهد. اگر ماهواره‌ای رد خود را در یکی از آن عکس‌ها بیندازند، آن عکس احتمالا باید دورانداخته شود.

علاوه‌براین، ماهواره‌ها می‌توانند تهدیدی جدی برای تلسکوپی باشند که هنوز پرتاب نشده است. چین قصد دارد در پایان سال جاری، شون‌تیان یا تلسکوپ نقشه‌برداری فضایی چینی را به مدار نزدیک زمین بفرستد. شون‌تیان میدان دید بسیار بزرگ‌تری نسبت به هابل خواهد داشت و احتمال افتادن رد ماهواره‌ها در تصاویر آن بسیار بیشتر خواهد بود. دکتر مک‌داول باور دارد که شون‌تیان از همان ابتدا به‌شدت تحت تاثیر ماهواره‌ها قرار خواهد گرفت.

باید درنظرداشت که شون‌تیان نمی‌تواند به سادگی به مداری بالاتر پرتاب شود. برنامه‌ی چین این است که تلسکوپ با ایستگاه فضایی تیان‌گونگ مداری مشترک داشته باشد تا در صورت لزوم، فضانوردان بتوانند آن را تعمیر کنند.

سخنگوی اسپیس ایکس از اظهارنظر درباره‌ی مطالعه‌ی جدید خودداری، اما به تلاش‌های گذشته‌ی شرکت برای کاهش اثرات استارلینک اشاره کرد. این شرکت روش‌های مختلفی را برای تیره‌کردن ماهواره‌هایش امتحان کرده؛ ازجمله پوسته‌ای آینه‌ای که برای دورکردن نور از زمین طراحی شده است. اما مگ شوامب، دانشمند سیاره‌شناس در دانشگاه کوئینز بلفاست که در مطالعه‌ی جدید مشارکت نداشته، نگران است که نور درعوض به سمت بالا هدایت شود و بالقوه وضعیت را برای تلسکوپ‌های فضایی بدتر کند.

درحال‌حاضر مجهولات زیادی، ازجمله تعداد نهایی ماهواره‌های در مدار وجود دارد. اسپیس ایکس امیدوار است که درنهایت شمار ماهواره‌های منظومه استارلینک را به ۴۲ هزار دستگاه برساند. بسیاری از شرکت‌های دیگر نیز در صنعت ساخت ماهواره حضور دارند: آمازون، وان‌وب، شرکتی چینی به نام گلکسی اسپیس و حتی دولت‌ها. درمجموع قرار است ۴۳۱٬۷۱۳ ماهواره در سال‌های آینده پرتاب شوند.

عدد یادشده، تخمینی براساس پرونده‌های کمیسیون ارتباطات فدرال آمریکا (FCC) و اتحادیه بین‌المللی مخابرات است. اما حتی اگر فقط صد هزار ماهواره در سال‌های آتی پرتاب شوند، شمار ماهواره‌های در مدار از زمان انجام مطالعه‌ی جدید، ۱۰ برابر افزایش خواهد یافت. این بدان معنی است که در تقریبا ۵۰ درصد از تصاویر هابل می‌توان رد یک ماهواره را مشاهده کرد. پژوهشگران نگران‌اند که اگر هر تصویر یک رگه‌ی ماهواره‌ای داشته باشد، تا چه مقدار دانش کاربردی می‌توان از آن‌ها گردآوری کرد.

دکتر مک‌کافرین می‌پرسد: «چه زمانی هابل دیگر کاربردی نخواهد بود؟ ممکن است ۱۰ یا ۲۰ سال دیگر آن لحظه فرا برسد؛ اما حتما می‌توان لحظه‌ای را تصور کرد که با رسیدن به آن بگوییم دیگر به زحمتش نمی‌ارزد.»