Los satélites VisorSat de SpaceX: malas noticias para los astrónomos

Por Daniel Marín, el 8 enero, 2021. Categoría(s): Astronáutica • Astronomía • SpaceX ✎ 143

En menos de dos años SpaceX ha lanzado 953 ejemplares de la megaconstelación de Starlink, convirtiéndose en el mayor operador de satélites del mundo. De repente, los astrónomos de todo el planeta se dieron cuenta del peligro que suponen las megaconstelaciones para las observaciones astronómicas, a pesar de que el tema lleva más de un lustro en las agendas de muchas agencias espaciales y empresas. Aunque Starlink no es la única megaconstelación —ya hay satélites de One Web en órbita y, dentro de poco, tendremos satélites de la constelación de Kuiper de Amazon y de muchas otras—, el perfil mediático de Elon Musk y su empresa, así como el elevado ritmo de lanzamientos de esta constelación, la pusieron en el punto de mira, nunca mejor dicho, de cualquier observador del cielo, tanto casual como profesional. Sobre todo cuando se comprobó que los primeros Starlink una vez situados en sus órbitas operativas a 550 kilómetros de altura tenían una magnitud de 4,6 y, por tanto, eran visibles a simple vista (en condiciones ideales el ojo humano capta objetos de hasta magnitud 6, aproximadamente). La posibilidad ver decenas de miles de satélites cruzando el cielo a casi cualquier hora de la noche, especialmente en verano, se convirtió en una pesadilla muy real.

Un Starlink de tipo VisorSat (Erc X / https://twitter.com/ErcXspace).

Tras una fase de negación inicial por parte de casi todos los actores implicados en este drama, las críticas de la comunidad científicas provocaron que Elon Musk decidiese motu proprio introducir modificaciones en los satélites para reducir su brillo (al fin y al cabo, ante la inacción de los organismos internacionales dependemos de la buena voluntad de los millonarios como Musk o Bezos). La idea es que los Starlink tengan una magnitud superior a 6 para que, al menos, no se puedan ver a simple vista una vez en su órbita final, pero la comunidad astronómica ha pedido que su magnitud sea superior a 7 para reducir los efectos de contaminación cruzada sobre los sensores astronómicos profesionales (el denominado efecto crosstalk entre los píxeles de los sensores).

Satélite Starlink 0.9 en el que se aprecia la parte inferior del satélite con las antenas (SpaceX).
En el DarkSat las superficies más brillantes de las antenas han sido oscurecidas (SpaceX).

SpaceX lanzó el 7 de enero de 2020 sesenta satélites Starlink en la tercera misión dedicada exclusivamente a esta constelación. Uno de estos satélites, el Starlink 1130, era el DarkSat, un prototipo en el que se habían oscurecido las superficies inferiores del vehículo —la parte más brillante, donde están las antenas planas— en un intento de reducir el brillo medio cada unidad para que fuese invisible al ojo humano. DarkSat cumplió en parte lo prometido, porque una vez en su órbita de 550 kilómetros se pudo comprobar que su magnitud era ligeramente superior a 6, aunque por muy poco. En cualquier caso, SpaceX decidió no continuar con esta solución técnica debido al calentamiento excesivo de algunas partes internas del satélite e introdujo un nuevo diseño, denominado VisorSat. Como su nombre indica, VisorSat es un satélite dotado de visores desplegables que proyectan sombra sobre la parte inferior del satélite.

Simulación de la traza de un satélite a 550 km de altura que cruza el campo de visión del telescopio Vera Rubin. Además de la traza principal, se pueden ver otras trazas secundarias provocadas por la saturación de los detectores (crosstalk). Estas trazas secundarias se pueden eliminar si el satélite tiene una magnitud superior a 7 (AAS).
VisorSat (SpaceX).

El primer VisorSat (Starlink 1436) se lanzó como una unidad aislada en la octava misión Starlink —la séptima de la versión v1.0— del 4 de junio de 2020. A partir de la décima misión Starlink del 7 de agosto, todos los Starlink han incorporado este diseño. ¿Ha sido efectivo? A diferencia de lo que uno pudiera pensar, es necesario esperar varios meses para saber si este tipo de medidas funcionan. Los satélites Starlink se lanzan en grupos de, como máximo, sesenta unidades en una órbita inicial de unos 220 kilómetros de altura. A continuación, los satélites usan su sistema de propulsión de efecto Hall a base de kriptón para elevar la órbita. Durante esta fase los satélites son relativamente brillantes debido a su baja altitud y porque llevan el único panel solar de forma paralela a la superficie terrestre para reducir el frenado atmosférico. Una vez alcanzados los 350 kilómetros aproximadamente, los satélites se dividen en tres grupos de unas veinte unidades cada uno para distribuirse en tres planos diferentes. Luego continúan ascendiendo hasta su órbita final de 550 kilómetros de altura y 53º de inclinación, donde se colocan con el panel solar en perpendicular y la «magia» de VisorSat puede hacer su efecto.

Brillo de los VisorSat comparado con los Starlink originales (Anthony Mallama).

Desde el pasado junio ya se han realizado numerosas observaciones de los VisorSat en sus órbitas definitivas, pero es necesario calibrar todos estos datos y publicarlos. ¿Las conclusiones? Pues son relativamente malas. Un reciente estudio a cargo de Anthony Mallama basado en 430 observaciones de diferentes VisorSat situados en su órbita final da como resultado una magnitud media de 5,92 ± 0,04. Las buenas noticias son que los VisorSat tienen un brillo que es 1,29 magnitudes más que los Starlink originales. O sea, la mayoría son invisibles al ojo humano, eliminando casi totalmente los problemas relativos al patrimonio cultural del cielo (la magnitud de 5,92 es para satélites situados en el zenit; si están más cerca del horizonte su magnitud será menor). Las malas noticias son, por un lado, que el brillo de los VisorSat es muy parecido al de DarkSat y, por tanto, queda muy lejos de la magnitud 7 que piden los astrónomos. Además, los Starlink han demostrado sufrir importantes variaciones de brillo según el ángulo de visión, alcanzado magnitudes inferiores a 3,5. Esto último es especialmente grave, ya que implica que, aunque los satélites no sean visibles continuamente, sí que lo serán esporádicamente. Teniendo en cuenta que estamos hablando de una constelación de decenas de miles de satélites, esto es preocupante.

Pico de brillo del Starlink 1549 el 27 de noviembre de 2020 (Anthony Mallama).

En cuanto a la otra megaconstelación que está siendo desplegada, OneWeb, tenemos datos contradictorios. Por una parte, las observaciones dan una magnitud media en el zenit de 7,58, o sea, son lo suficientemente débiles para que no causen un gran impacto según los criterios de los astrónomos profesionales (a una misma altura dada, los satélites OneWeb son menos brillantes que los Starlink). Pero por otra parte, su órbita final es de 1200 kilómetros, más del doble que la de los Starlink, lo que significa que serán visibles por los telescopios durante más tiempo por la noche (en algunas latitudes, siempre habrá satélites OneWeb iluminados por el Sol en verano, a cualquier hora de la noche). ¿Cuál de estos dos factores tendrá más peso? Pues dependerá del número de unidades desplegadas. Y, por supuesto, no debemos olvidar el impacto en el infrarrojo cercano y en el espectro de radio, que es otro —gran— problema.

Magnitudes de los satélites Starlink y OneWeb (Anthony Mallama).

En todo caso, lo ideal sería que las unidades de las megaconstelaciones tuviesen una magnitud en el zenit de 7 y estuviesen situadas en órbitas de 550 kilómetros (esto último no solo por el impacto astronómico, sino como medida para controlar la basura espacial, ya que los satélites tanta altura tardarán siglos en reentrar en la atmósfera si se pierde el control sobre ellos). O sea, combinar lo mejor de Starlink con lo mejor de OneWeb. Desgraciadamente, y como decíamos antes, el vacío en la legislación internacional y la falta de interés de los gobiernos y de los organismos internacionales supuestamente afectados —hasta hace poco la Unión Astronómica Internacional estaba más preocupada en echarle la bronca a Alan Stern por llamar Ultima Thule a 2014 MU69 que en investigar el asunto de las megaconstelaciones— han hecho que este problema dependa totalmente de la benevolencia de las empresas implicadas. A todos los efectos, y en cuanto a megaconstelaciones se refiere, el espacio es el salvaje oeste.

Referencias:

  • https://arxiv.org/pdf/2101.00374.pdf
  • https://arxiv.org/pdf/2012.05100.pdf
  • https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2515-5172/abc0e9


143 Comentarios

  1. ://twitter.com/volcanopele/status/1347619074570813440?s=19
    Parece que nos vamos de rally por las lunas de Jupiter (y por una vez no es Europa aunque entiendo porque tenemos que ir allí y lo comparto).
    Además me hace muchísima ilusión el sobrevuelo de Io, me fascina esa luna a niveles absurdos casi, y aunque este sobrevuelo me hace indicar que al final la sonda discovery que está en liza que pretende ir a la suso dicha luna.
    Aunque leyendo las propuestas eso solo supone un cabreo monumental para mi.
    O tenemos 2 sondas a Venus (empacho de Venus que vengo advirtiendo desde que salió la fosfina) o nos vamos a quedar hasta la próxima década sin ver aprobada una Flagship con destino a los «gigantes de hielo» porque si sale adelante Trident no van a sacar un orbitador adelante hasta dentro de mucho así que me pondré la venda en los ojos, unos cascos en los oídos y me repetiré a mi mismo que esté sobrevuelo solo es para allanar el camino a IVO.
    Las propuestas de las que hablo: ://danielmarin.naukas.com/2020/02/14/las-cuatro-finalistas-para-la-proxima-mision-discovery-de-la-nasa/

  2. Fuera de tema:

    Jan Wörner nos dejará anticipadamente. Eso suena a cambios en la ESA. A ver en qué se traducen. Es un hálito de esperanza para el sector aeroespacial europeo y el espaciotrastornado, que busca más ambición en los proyectos. Es difícil para mí, no soltar un mensaje peyorativo sobre la actualidad europea en este sentido. Cuando repaso los proyectos europeos, me da la impresión de que hacemos muchas cosas interesantes y que hacen avanzar en la exploración espacial y en la explotación comercial del espacio (One Web, Ariane 6 [aunque no sea suficiente es un paso en la dirección correcta]), a la vez que protegemos la seguridad en el espacio como ninguna otra agencia. Nos preocupamos como nadie en concreto, por cómo limpiar el espacio de elementos peligrosos.

  3. Puedo entender el sentimiento de la comunidad astronómica en este tema, pero creo que sería más inteligente mirar a largo plazo. El uso comercial del cielo y de la órbita baja es inevitable. Como decía David Bravo, podemos discutir si es conveniente o no es conveniente que al soltar un boli este caiga al suelo. Pero igualmente, cuando lo suelte, el boli va a caer. Pues podemos discutir si nos gusta o no que se ocupe y explote la órbita baja, pero a fin de cuentas la observación científica no es el factor económico más fuerte, y nuestras quejas no van a llegar a mucho.
    Por otro lado, podemos aceptar el hecho e intentar sacarle partido. Las megaconstelaciones están financiando una revolución en los lanzamientos y el acceso al espacio. Aceptemos que los observatorios terrestres no son el futuro de la astronomía y dediquemos nuestro esfuerzo a desarrollar más observatorios en órbita aprovechando precisamente el nuevo mercado orbital.
    En otras palabras, si lo que queremos es observar el cielo, dejemos de quejarnos sobre las constelaciones y subámonos al carro. Desde ahí arriba se ve todo mucho mejor 🙂

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