در چند ماه آینده، رصدخانه ورا سی. روبین (Vera C. Rubin Observatory) از فراز کوهی در شیلی، با بزرگ‌ترین دوربینی که تاکنون ساخته شده است، شروع به بررسی کیهان خواهد کرد. این رصدخانه هر سه شب یک بار، نقشه‌ای از کل آسمان جنوبی تولید می‌کند که پر از ستارگان، کهکشان‌ها، سیارک‌ها و ابرنواخترها است - و دسته‌هایی از ماهواره‌های درخشان که بخشی از منظره را خراب می‌کنند.
وقتی ستاره‌شناسان بیش از دو دهه پیش شروع به تهیه برنامه‌هایی برای رصدخانه روبین کردند، نگران این نبودند که ماهواره‌ها تصاویر آن را خراب کنند. اما با افزایش تراکم فضا در اطراف زمین، محققان مجبورند راه‌های جدیدی برای مقابله با این مشکل پیدا کنند - در غیر این صورت داده‌های ارزشمند روبین و صدها رصدخانه دیگر را از دست خواهند داد.
تعداد ماهواره‌های فعال در پنج سال گذشته به حدود ۱۱۰۰۰ عدد رسیده است، که بیشتر به دلیل مجموعه‌های ماهواره‌ای است که اتصال اینترنت را در سراسر جهان فراهم می‌کنند (نگاه کنید به افزایش ناگهانی ماهواره‌ها). فقط یک شرکت، اسپیس‌اکس (SpaceX) در هاثورن، کالیفرنیا، بیش از ۷۰۰۰ ماهواره استارلینک (Starlink) فعال دارد که همگی از سال ۲۰۱۹ پرتاب شده‌اند. وان‌وب (OneWeb)، یک شرکت ارتباطات فضایی در لندن، بیش از ۶۳۰ ماهواره در مجموعه خود دارد. روی کاغذ، ده‌ها تا صدها هزار ماهواره دیگر از سوی شرکت‌ها و کشورهای مختلف برنامه‌ریزی شده‌اند، اگرچه احتمالاً همه آنها پرتاب نخواهند شد.
ماهواره‌ها نقش مهمی در ارتباط مردم دارند، از جمله رساندن اینترنت به جوامع دورافتاده و امدادگران. اما افزایش تعداد آنها می‌تواند برای دانشمندان مشکل‌ساز باشد، زیرا ماهواره‌ها با ایجاد رگه‌های روشن در تصاویر و تداخل الکترومغناطیسی با تلسکوپ‌های رادیویی، در مشاهدات نجومی زمینی اختلال ایجاد می‌کنند. رونق ماهواره‌ای همچنین تهدیدهای دیگری از جمله افزودن آلودگی به جو را به همراه دارد.
هنگامی که اولین استارلینک‌ها پرتاب شدند، برخی از ستاره‌شناسان نسبت به تهدیدهای جدی برای رشته خود هشدار دادند. اکنون، محققان در نجوم و سایر زمینه‌ها با شرکت‌های ماهواره‌ای همکاری می‌کنند تا به کمی‌سازی و کاهش تأثیرات بر علم - و جامعه - کمک کنند. جولیانا روتولا (Giuliana Rotola)، محقق سیاست فضایی در مدرسه مطالعات پیشرفته Sant’Anna در پیزا، ایتالیا، می‌گوید: «علاقه فزاینده‌ای به همکاری و یافتن راه‌حل‌ها با هم وجود دارد.»
زمان‌بندی درست کارها
اولین قدم برای کاهش تداخل ماهواره‌ای، دانستن زمان و مکان عبور یک ماهواره از بالای یک رصدخانه است. مایک پیل (Mike Peel)، ستاره‌شناس امپریال کالج لندن، می‌گوید: «هدف به حداقل رساندن غافلگیری است.»
قبل از پرتاب استارلینک‌ها، ستاره‌شناسان هیچ مرجع متمرکزی برای ردیابی ماهواره‌ها نداشتند. اکنون، اتحادیه بین‌المللی نجوم (IAU) یک مرکز مجازی برای حفاظت از آسمان تاریک و آرام در برابر تداخل مجموعه‌های ماهواره‌ای (CPS) دارد که به عنوان یک مرکز اطلاعات عمل می‌کند و محققان، از جمله پیل و روتولا، وقت خود را به صورت داوطلبانه در آن صرف می‌کنند.
یکی از ابزارهای این مرکز، به نام SatChecker، از یک پایگاه داده عمومی از مدارهای ماهواره‌ای استفاده می‌کند که از اطلاعات ناظران و شرکت‌هایی که اجسام را در فضا ردیابی می‌کنند، تغذیه می‌شود. ستاره‌شناسان می‌توانند از SatChecker برای تأیید اینکه کدام ماهواره در طول مشاهداتشان از بالای سرشان عبور می‌کند، استفاده کنند. این ابزار کامل نیست. کشش جوی و مانورهای عمدی می‌توانند موقعیت یک ماهواره را تحت تاثیر قرار دهند و پایگاه داده عمومی همیشه آخرین اطلاعات را منعکس نمی‌کند. به عنوان مثال، ماهواره BlueWalker 3 از شرکت مخابراتی AST SpaceMobile در میدلند، تگزاس، در سال ۲۰۲۲ پرتاب شد و گاهی اوقات از بیشتر ستارگان درخشان‌تر بود. با این حال، عدم قطعیت موقعیت آن در برخی مواقع آنقدر زیاد بود که ستاره‌شناسان در پیش‌بینی اینکه آیا در میدان دید آنها برای مشاهدات شبانه‌شان خواهد بود یا خیر، مشکل داشتند.
ابزارهایی مانند SatChecker به اپراتورهای تلسکوپ کمک می‌کنند تا با هدف قرار دادن بخش دیگری از آسمان هنگام عبور یک ماهواره یا با توقف موقت مشاهدات هنگام عبور آن، از مشکلات جلوگیری کنند. اگر SatChecker اطلاعات دقیق‌تری در مورد موقعیت ماهواره‌ها داشته باشد، به ستاره‌شناسان کمک می‌کند، اما محدودیت‌هایی در بهبود سیستم وجود دارد. داده‌های SatChecker از نیروی فضایی ایالات متحده (US Space Force) می‌آید که از یک شبکه جهانی از حسگرها استفاده می‌کند که اجسام را در مدار ردیابی می‌کند و به‌روزرسانی‌هایی در مورد مکان ماهواره‌ها اغلب چندین بار در روز صادر می‌کند. فراوانی این به‌روزرسانی‌ها به عواملی مانند اینکه یک حسگر چند وقت یک بار می‌تواند یک جسم را مشاهده کند و اینکه آیا حسگر می‌تواند تشخیص دهد که به چه چیزی نگاه می‌کند، محدود می‌شود.
در حال حاضر، رگه‌های ماهواره‌ای یک مسئله نسبتاً جزئی برای اپراتورهای تلسکوپ هستند. اما با افزایش شدید تعداد ماهواره‌ها، این مشکل بیشتر خواهد شد، به این معنی که زمان بیشتری برای مشاهده از دست خواهد رفت و این مسئله برای روبین تشدید خواهد شد.
رفع رگه‌ها
روبین که ۸۱۰ میلیون دلار برای ساخت آن هزینه شده است، یک مورد منحصربه‌فرد است، زیرا به طور مکرر بخش‌های بزرگی از آسمان را اسکن می‌کند - به این معنی که می‌تواند پدیده‌های به سرعت در حال تغییر مانند سیارک‌های ورودی یا انفجارهای کیهانی را شناسایی کند. ستاره‌شناسان نمی‌خواهند فریب ماهواره‌های عبوری را بخورند، همانطور که در سال ۲۰۱۷ اتفاق افتاد، زمانی که محققان چیزی را دیدند که فکر می‌کردند انفجار اشعه گاما - فلاش‌های پرانرژی نور - از یک کهکشان دوردست است، اما معلوم شد نور خورشید است که از یک تکه زباله فضایی منعکس می‌شود.
دوربین قدرتمند روبین، همراه با تلسکوپ ۸.۴ متری آن، حدود ۱۰۰۰ نوردهی شبانه از آسمان می‌گیرد که هر کدام حدود ۴۵ برابر مساحت ماه کامل است. این تعداد تصاویر با میدان دید وسیع از آسمان بیشتر از هر رصدخانه نوری دیگری است که تا به حال گرفته شده است. شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهد که اگر تعداد ماهواره‌ها در مدار پایین زمین در طول ۱۰ سال بررسی روبین به حدود ۴۰۰۰۰ افزایش یابد - پیش‌بینی‌ای که غیرممکن نیست - آنگاه حداقل ۱۰٪ از تصاویر آن و بیشتر تصاویری که در طول گرگ و میش گرفته می‌شوند، حاوی ردپای ماهواره‌ای خواهند بود.
اسپیس‌اکس (SpaceX) گام‌های اولیه‌ای برای کاهش این مشکل برداشت. این شرکت با همکاری ستاره‌شناسان روبین، تغییراتی را در طراحی و موقعیت استارلینک‌ها (Starlinks) آزمایش کرد تا روشنایی آنها را زیر آستانه هدف نگه دارد. آمازون (Amazon)، غول خرده‌فروشی و فناوری مستقر در سیاتل، واشنگتن، نیز در حال آزمایش کاهش‌ها بر روی ماهواره‌های نمونه اولیه برای مجموعه Kuiper برنامه‌ریزی شده خود است. چنین تغییراتی مشکل را کاهش می‌دهند، اما آن را از بین نمی‌برند.
برای محدود کردن تداخل ماهواره‌ای، ستاره‌شناسان روبین برنامه‌های مشاهده‌ای را ایجاد می‌کنند تا به محققان کمک کنند از بخش‌های خاصی از آسمان (به عنوان مثال، نزدیک افق) و در زمان‌های خاصی (مانند اطراف گرگ و میش) اجتناب کنند. برای زمانی که نمی‌توانند از ماهواره‌ها اجتناب کنند، محققان روبین مراحلی را در خط لوله پردازش داده خود گنجانده‌اند تا رگه‌های ماهواره‌ای را شناسایی و حذف کنند. همه این تغییرات به معنای زمان کمتری برای انجام علم و زمان بیشتری برای پردازش داده‌ها است، اما ستاره‌شناسان می‌گویند که باید انجام شوند. پیل می‌گوید: «ما واقعاً مشتاقانه منتظر دریافت داده‌ها از روبین و دیدن اینکه چگونه از آب در می‌آید هستیم.»
برای سایر رصدخانه‌ها، IAU CPS در حال کار بر روی ابزارهایی است تا به ستاره‌شناسان کمک کند تا رگه‌های ماهواره‌ای را در داده‌های خود شناسایی و اصلاح کنند. یکی از آنها یک پایگاه داده جدید از مشاهدات جمع‌سپاری شده از روشنایی ماهواره‌ها به نام SCORE است که در حال حاضر در حال آزمایش بتا است و قرار است در ماه‌های آینده به طور گسترده‌تری منتشر شود. پیل می‌گوید که این به دانشمندان کمک می‌کند تا به عقب برگردند - آنها ممکن است چیز گیج‌کننده‌ای را در مشاهدات گذشته خود ببینند و بتوانند آن را حل کنند.
مارکو لانگبروک (Marco Langbroek)، متخصص ردیابی فضایی در دانشگاه فناوری دلفت در هلند، می‌گوید که این پایگاه داده قطعاً یک ابزار بسیار ارزشمند است زیرا یکی از معدود ابزارهایی است که داده‌ها را به صورت رایگان در دسترس دارد. لانگبروک به عنوان یک آزمایش‌کننده بتا، تعدادی ورودی به SCORE اضافه کرده است، از جمله اندازه‌گیری‌های یک بادبان خورشیدی ناسا که با چرخیدن در فضا، روشنایی آن تغییر می‌کند. او می‌گوید که SCORE در آینده زمانی مفیدتر خواهد بود که تعداد زیادی از ستاره‌شناسان مشاهدات با کیفیت بالا را به پایگاه داده کمک کنند و از این طریق یک منبع را در طول زمان ایجاد کنند.
تنظیم کردن صدا
ستاره‌شناسانی که در بخش رادیویی طیف الکترومغناطیسی کار می‌کنند، هنگام کار با ماهواره‌ها با چالش‌های بیشتری روبرو هستند.
تلسکوپ‌های رادیویی بزرگ معمولاً در مناطق دورافتاده قرار دارند تا تا حد امکان از دکل‌های تلفن همراه و سایر زیرساخت‌های فناوری که انتشار رادیویی دارند، دور باشند. اما نمی‌توان از ماهواره‌ها اجتناب کرد. فدریکو دی ورونو (Federico Di Vruno)، ستاره‌شناس در رصدخانه آرایه کیلومتر مربعی در جودرل بنک، بریتانیا، و مدیر مشترک IAU CPS، می‌گوید: «اگر سیگنال‌ها از آسمان می‌آیند، همیشه آنجا هستند.»