سیاهترین رنگ دنیا در خدمت اخترشناسی؛ راهحلی برای آلودگی نوری ماهوارهها
امروزه بیش از ۱۴هزار ماهواره در مدار پایین زمین قرار دارند و این تعداد با سرعت چشمگیری درحال افزایش است. ماهوارهها نور خورشید را به زمین بازتاب میدهند و ردهای درخشانی در تصاویر تلسکوپها ایجاد میکنند. دامنه این پدیده که «آلودگی نوری ماهوارهای» نام دارد، به قدری گسترده شده که بسیاری از رصدهای نجومی را تحت تأثیر قرار داده است. اخترشناسان هشدار میدهند که با برنامهی پرتاب هزاران ماهوارهی دیگر، این وضعیت به مراتب وخیمتر خواهد شد.
آستا چاتورودی، اخترفیزیکدان دانشگاه ساری میگوید: «آسمان شب یکی از قدیمیترین پنجرههای بشر به سوی جهان است، اما دیدن اجرام آسمانی روزبهروز دشوارتر میشود.» او و همکارانش در بریتانیا معتقدند راهحل این مشکل، شاید سادهتر از آن چیزی باشد که تصور میشود: استفاده از «وانتابلک ۳۱۰»؛ نسخهای ویژه از یکی از سیاهترین موادی که تاکنون ساخته شده است.
ساختار منحصربهفرد وانتابلک، مانند جنگلی از حفرههای میکروسکوپی عمل میکند که نور را به دام میاندازد و از بازتاب آن جلوگیری میکند. به گزارش ساینسآلرت، در آزمونهای آزمایشگاهی، پوششدهی ماهوارهها با این ماده باعث شد فقط دو درصد از نوری که به سطح آنها میتابد، بازتاب شود. به عبارت دیگر، این پوشش میتواند درخشندگی ماهواره را به شدت کاهش دهد.
چاتورودی میگوید: «نتایج ما نشان میدهد که انتخابهای نسبتاً ساده در زمینه مواد میتواند بدون نیاز به تغییرات اساسی در طراحی مأموریتها، تأثیر قابلتوجهی بر کاهش اثر ماهوارهها بر رصدهای نجومی داشته باشد.»
پژوهشگران با استفاده از مدلهای فیزیکی، عملکرد پوشش فوقسیاه خود را در موقعیتهای مختلف مداری شبیهسازی کردند. برای مثال، یک ماهواره براق هنگام عبور برفراز مناطق پوشیده از برف، نور بیشتری نسبت به زمانی که برفراز اقیانوس آزاد قرار دارد بازتاب میکند.
در بیشترین میزان بازتاب، ماهواره پوشیدهشده با وانتابلک ۳۱۰ در مقیاس قدر ظاهری AB، مقداری بین ۶٫۷ تا ۷٫۰ به دست آورد (در این مقیاس، هرچه عدد کوچکتر باشد، جسم درخشانتر است). در بسیاری از مدارهای شبیهسازیشده، این مقدار بهمراتب بهتر بود و به بازه ۷٫۱ تا ۷٫۸ رسید.
در بدترین حالت، مقدار قدر ۶٫۷ بهدستآمد که فقط اندکی زیر آستانه قدر ۷ قرار دارد؛ سطحی از روشنایی که اتحادیه بینالمللی اخترشناسی (IAU) برای روشنایی ماهوارهها و دیگر اجرام مداری توصیه کرده است. این عملکرد بسیار بهتر از قدر ۳٫۷ بود که برای یک ماهواره بدون پوشش استارلینک اسپیسایکس در آزمایشها ثبت شد.
- اگر شمار ماهوارهها به صدهزار برسد، تلسکوپهای زمینی تقریباً کور میشوند10 روز قبلمطالعه '5
- تصاویر ماهوارهای ناسا از تغییر چهره شبهای زمین خبر میدهد05 خرداد 05مطالعه '4
البته باید اشاره کرد که اسپیسایکس نیز پیشتر راهکارهای خود برای کاهش روشنایی ماهوارههایش با نامهای «دارکست» و «وایزرست» را آزمایش کرده بود. نتایج نشان میدهد که عملکرد وانتابلک ۳۱۰ با این روشها برابری میکند یا حتی از آنها بهتر است.
تیم پژوهشی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی بررسی کرد که پوشش فوقسیاه وانتابلک ۳۱۰ چه تغییری در سطح ماهواره ایجاد میکند. تصاویر میکروسکوپ از سطح پوششدادهشده، ساختاری شبیه به مرجان با حفرههای ریز را نشان داد که همان مکانیسم به دام انداختن نور را تأیید میکند. بااینحال، پژوهشگران تأکید دارند که مطالعه فقط به بررسی عملکرد نوری این ماده پرداخته است.
پیش از استفادهی گسترده، باید مقاومت پوشش در برابر شرایط سخت فضا (از جمله تشعشعات، تغییرات شدید دما و خلأ) در آزمایشهای حرارتی و خلأ و مهمتر از همه، آزمایش در مدار واقعی تأیید شود. این گام مهم، با برنامهریزی برای استفاده از وانتابلک ۳۱۰ در مأموریت ماهواره مکعبی Jovian-1 انجام خواهد شد تا پژوهشگران بتوانند روشنایی واقعی آن را از زمین اندازهگیری کنند.
اگر آزمایشهای مداری موفقیتآمیز باشند، استفاده از پوششهای غیربراق مانند وانتابلک میتواند راهکاری عملی و مؤثر برای کاهش تأثیر مخرب ماهوارهها بر رصدهای نجومی باشد. این رویکرد، آیندهی پایدارتری را برای استفادهی همزمان از فضا برای ارتباطات و علم، بدون قربانی کردن نمای زیبای آسمان شب، رقم خواهد زد.
نوئلیا نوئل، اخترفیزیکدان دانشگاه ساری و یکی از پژوهشگران پروژه، دراینباره میگوید: «آنچه در این پژوهش دلگرمکننده بهنظر میآِید، این است که ما را فراتر از صرفاً شناسایی یک مشکل، به سمت ابداع راهحلهای عملی و مبتنی بر شواهد سوق میدهد.»
پژوهش در ژورنال Monthly Notices of the Royal Astronomical Society منتشر شده است.
