Os espelhos espaciais podem arruinar a astronomia – e os seus olhos

Energia solar, a qualquer hora do dia ou da noite – esse é o sonho dos projetos de espelhos espaciais. Os futuristas vêm imaginando espelhos de satélite que poderiam refletir a luz solar na superfície da Terra há mais de um século. Cientistas russos experimentaram o conceito na década de 1990 com o projeto Znamya. A ideia é colocar em órbita um grande espelho e orientá-lo de forma que a luz solar possa ser refletida em uma área geográfica específica para iluminação ou geração de energia solar.

Agora, a Reflect Orbital, com sede na Califórnia, quer tentar essa ideia novamente, lançando um satélite de teste chamado Eäredil-1 como precursor de uma frota de até 50.000 espelhos espaciais concebidos para fornecer luz solar como um serviço a pedido. O satélite espelho de 18 metros quadrados foi recentemente aprovado para lançamento pela Comissão Federal de Comunicações (FCC) e, segundo a empresa, produzirá um feixe de luz de 5 quilômetros de largura que poderá ser usado para capturar energia solar nas chamadas fazendas solares, aumentar a produtividade agrícola ou auxiliar em operações de busca e salvamento durante emergências noturnas.

O objetivo é beneficiar também empresas e municípios. O objetivo da Reflect Orbital é fornecer às cidades um serviço de iluminação pública noturna ou fornecer iluminação a projetos de construção e industriais para que as obras possam ser concluídas de forma mais rápida e segura.

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Se você perguntar aos astrônomos, há muitas preocupações. O satélite será incrivelmente brilhante. As estimativas sugerem que a iluminação externa ao feixe é tão brilhante quanto Vênus e dentro do feixe é quatro vezes mais brilhante que a Lua. As consequências vão desde a perturbação das observações científicas até às preocupações com a segurança pública, incluindo a possibilidade de danos oculares permanentes a qualquer pessoa que tenha o azar de usar um telescópio no local errado e na hora errada.

Especialistas como Roohi Dalal, vice-diretor de políticas públicas da American Astronomical Society (AAS), e Robert Massey, vice-diretor executivo da Royal Astronomical Society (RAS), alertaram que o plano poderia ter efeitos catastróficos na astronomia como um todo e prejudicar diretamente as pessoas e a vida selvagem nas áreas afetadas.

Foi demonstrado que a poluição luminosa representa uma ameaça real ao bem-estar humano, perturbando os ritmos circadianos, e pode ter consequências devastadoras, especialmente para os ecossistemas locais e as espécies migratórias. Mas no caso do Reflect Orbital, não se trata apenas do brilho crescente do nosso céu, mas também dos perigos especiais para os humanos e para a astronomia que os espelhos espaciais podem causar.

Se você viu relatos de faixas de luz branca arruinando imagens do Telescópio Espacial Hubble, então já sabe que tipo de dano as observações astronômicas de satélites brilhantes podem causar. A Reflect Orbital afirma que trabalhará para evitar a iluminação de instalações astronômicas, mas não especificou quais instalações farão parte de suas zonas de exclusão.

Mesmo com as melhores intenções de evitar instalações individuais, o brilho geral do céu das dezenas de milhares de objectos reflectores planeados em órbita seria uma ameaça existencial para a astronomia. Não só os muitos objetos reflexivos criariam rastros de luz que poderiam perturbar as imagens astronômicas, mas a luz de fundo do céu noturno também aumentaria devido à dispersão atmosférica. O brilho resultante dessa dispersão “tornaria o céu noturno três a quatro vezes mais brilhante” nas áreas afetadas, segundo a RAS.

Poderia tornar-se impossível usar telescópios terrestres para observar objetos distantes, como galáxias, ou mesmo detectar asteróides que ameaçam a Terra. O projeto proposto de 50.000 satélites espelhados “é provavelmente o fim da astronomia óptica terrestre”, disse Dalal.

Não são apenas os astrónomos profissionais que poderão ser afetados. Uma grande preocupação é o dano potencial aos astrônomos amadores que usam seus próprios telescópios de quintal para observar o céu noturno. A Reflect Orbital reconheceu em seu próprio processo junto à FCC que observar acidentalmente um único satélite através de um telescópio de 12 polegadas pode causar danos permanentes aos olhos. Um telescópio deste tamanho é “muito comum para astrônomos amadores”, disse Dalal, e Massey descreveu como “muito chocante” que a empresa tenha admitido o risco e “extraordinário” que a FCC tenha aprovado o lançamento.

O risco de danos oculares causados ​​por satélites espelho tem sido um problema conhecido há décadas, com especialistas alertando já em 2000 que a experiência russa Znamya representaria um perigo para os observadores “semelhante a olhar para o Sol imediatamente antes ou depois de um eclipse solar total”.

Preocupações sobre danos oculares causados ​​pelo novo satélite foram levantadas com a FCC, inclusive pela AAS, mas a FCC disse que esses problemas estão “muito distantes das operações de alta frequência da estação espacial e são muito diluídos pela autoridade da Comissão para licenciar comunicações de interesse público”, essencialmente declarando-as fora de sua jurisdição e livrando-se do problema.

A FCC prossegue afirmando que o “pequeno risco” de um astrónomo amador sofrer danos permanentes nos olhos simplesmente por usar um telescópio no local errado e na hora errada “deve ser ponderado em relação aos benefícios de permitir que empresas americanas testem tecnologia inovadora no espaço”, um cálculo que provavelmente não inspirará confiança entre os estimados 100.000 astrónomos amadores nos Estados Unidos.

Pior ainda, a Reflect Orbital não anunciou planos para alertar o público sobre quando e onde o seu serviço está a ser utilizado, o que significa que os astrónomos amadores nem sequer sabem que existe um perigo potencial que devem evitar a todo o custo. Além disso, foram levantadas preocupações de que o satélite poderia inadvertidamente causar cegueira em motoristas ou pilotos, pois gira conforme o feixe é movido.

Questionado sobre os perigos potenciais do seu satélite, o porta-voz da Reflect Orbital, Christopher Buscombe, primeiro destacou os potenciais benefícios da tecnologia e depois disse que a empresa “teve discussões substantivas com cientistas, astrónomos, investigadores ambientais e outras partes interessadas – e o seu feedback já foi fortemente incorporado no design da nossa nave espacial e nos planos operacionais”.

Mas a empresa não respondeu a uma lista detalhada de perguntas, incluindo como alterou os seus projetos ou planos operacionais, se o público seria avisado sobre perigos potenciais, nem como foram calculados os limites de brilho aceitáveis.

Buscombe explicou: “É importante ressaltar que nossa abordagem é incremental e baseada em testes e aprendizado. Nosso primeiro marco é este único satélite de demonstração. A missão permitirá que a Reflect Orbital teste nossa tecnologia, incluindo as salvaguardas integradas que governam exatamente como, onde e quando nosso serviço é fornecido”.

O argumento parece ser que este único satélite será utilizado para desenvolver a tecnologia – incluindo determinar como funcionam as medidas de segurança – e que os astrónomos, ambientalistas e outras partes interessadas deveriam simplesmente suportar quaisquer preocupações enquanto os detalhes são resolvidos.

No entanto, DarkSky International, um grupo de defesa da conservação do céu escuro, chamou os comentários da Reflect Orbital sobre essas preocupações de “ultrajantes” e a aprovação do satélite de teste por um comitê da Câmara de “ilegal”, enquanto a Air Line Pilots Association criticou a abordagem da empresa às questões de segurança da aviação como inadequada e “extremamente vaga”. A ideia geral da crítica é que “agir rapidamente e quebrar as coisas” não é uma abordagem convincente quando o que poderia ser quebrado é o próprio céu noturno ou os olhos de transeuntes inocentes.

“Nossa principal preocupação é que sentimos que a Reflect Orbital não fez a devida diligência”, disse Dalal da AAS. “E é necessário o devido cuidado ao lançar um satélite que deverá impactar o ambiente humano e a Terra.”

Existem questões em aberto sobre o tamanho real do feixe de luz produzido pelo satélite. “Nosso serviço será direcionado, limitado no tempo e limitado por limites de brilho calibrados para níveis que pessoas e animais já toleram”, disse Buscombe. Ben Nowack, CEO da Reflect Orbital, afirmou anteriormente que a área iluminada será de 24 quilômetros quadrados. No entanto, os especialistas questionaram a sua precisão porque a luz é espalhada de formas complexas na atmosfera da Terra e também ocorre quando atinge o solo e interage com as nuvens.

Os astrônomos estão atualmente conduzindo pesquisas independentes tentando modelar o tamanho do feixe de luz devido à dispersão atmosférica e descobriram que ele poderia ser significativamente maior do que afirma a empresa. (A pesquisa de Gaspar Bakos de Princeton e colegas foi submetida para publicação, mas ainda não foi revisada por pares, e entramos em contato com Bakos para comentários e confirmação, mas não recebemos uma resposta a tempo para publicação.) Isto aumenta as preocupações sobre se a empresa será capaz de evitar com precisão instalações astronômicas e outras áreas ambientalmente sensíveis, Dalal disse: “Se eles não souberem o tamanho exato de seu feixe, será que essa evitação será realmente suficiente?”

A Reflect Orbital argumentou que pode limitar ou desligar seu serviço, se necessário, mas não está claro o que desencadearia essa decisão. Se a luz refletida do satélite realmente causar problemas às pessoas, animais, plantas ou instalações científicas no terreno, as pessoas afetadas poderão ter de contar com a boa vontade da empresa para desligá-la.

O problema aqui não é apenas o lançamento de um único satélite por uma empresa, mas a falta de regulamentação das tecnologias de satélite que podem ser potencialmente prejudiciais para as pessoas, o ambiente e as observações astronómicas. Como a FCC declara efectivamente que as preocupações astronómicas estão fora do seu alcance, não existe nenhuma agência governamental que regule o brilho dos satélites – um problema que só se tornará mais premente à medida que mais satélites forem lançados.

Embora a NASA supervisione as ações governamentais no espaço, como a construção, lançamento e operação de naves espaciais, não é um regulador e não supervisiona as operações comerciais de satélites. Há o Office of Space Commerce, que anunciou recentemente um programa de certificação para novas atividades no espaço como alternativa à aprovação tradicional da FCC. No entanto, esta certificação é voluntária e não cobre questões astronómicas.

A Reflect Orbital disse que está trabalhando com a National Science Foundation (NSF) para desenvolver um acordo de coordenação para o uso de seu satélite. A porta-voz da NSF, Miriam Kleiman, confirmou isso, dizendo que a NSF está trabalhando com a empresa em “potenciais estratégias colaborativas de mitigação” que poderiam ajudar a identificar áreas onde o satélite poderia interferir nas observações astronômicas e mitigar seu impacto.

Embora este seja um passo bem-vindo, não é o mesmo que regulamentação. Não existem leis federais que limitem a poluição luminosa e muitos estados dos EUA também não possuem leis sobre poluição luminosa. Na prática, a protecção das observações astronómicas por satélites comerciais depende em grande parte das boas intenções das empresas privadas, que têm pouco incentivo financeiro para dar prioridade às preocupações ambientais ou científicas em detrimento de ganhar dinheiro.

Numa recente reunião da RAS sobre o tema dos céus escuros, Lily Beesley, da Universidade de Birmingham, destacou que algumas empresas têm trabalhado activamente com astrónomos para minimizar o brilho dos seus satélites, como a SpaceX com os seus satélites Starlink, enquanto outras não fizeram “nenhum esforço visível” sobre a questão, como a constelação de satélites Qianfan da China.

Este não é apenas um problema científico, mas também uma questão de financiamento dos contribuintes. Ao quantificar os efeitos da poluição luminosa em pesquisas de campo amplo, como as realizadas no próximo Observatório Vera C. Rubin, “eles podem perder até 40% de suas imagens de longa exposição, custando-nos milhões e milhões de dólares”, destacou Astha Chaturvedi, da Universidade de Surrey, na reunião. “Para Vera Rubin, o custo foi de pelo menos US$ 22 milhões adicionais, aumentando o custo do projeto.”

A escala deste problema está aumentando. Não só há mais satélites sendo lançados do que nunca – havia cerca de 1.400 satélites em órbita baixa da Terra há uma década, há cerca de 16.000 hoje, e os lançamentos propostos elevam nosso total para mais de 1,7 milhão, de acordo com Jim Verner, do Centro para a Proteção de Céus Escuros e Silenciosos da União Astronômica Internacional (IAU). na Terra. Além disso, os data centers orbitais propostos provavelmente serão ainda mais poderosos devido ao seu tamanho, segundo os participantes da reunião.

Mesmo dentro deste quadro geral, os satélites espelhos espaciais são extremamente atípicos em termos de regulação de brilho. Porque o brilho destes satélites não é uma coincidência como os satélites de telecomunicações, mas é fundamental para o seu negócio. Reflect Orbital tem como objetivo vender luz e, portanto, o objetivo do satélite é ser o mais brilhante possível.

A UAI, juntamente com a Eslováquia, propôs recentemente que os espelhos espaciais deveriam ser totalmente proibidos se medidas de supervisão rigorosas para proteger a segurança ocular e a investigação astronómica não pudessem ser implementadas.

A necessidade de energias renováveis ​​é clara: o aumento da procura global de energia, o aumento dos preços dos combustíveis e um impulso relacionado com a segurança para a independência energética estão a esforçar-se para tornar as energias renováveis ​​um grande negócio. Mas os astrónomos questionam se a compensação de dezenas de milhares de satélites extremamente brilhantes no céu noturno valeria a pena os benefícios potenciais que o Reflect Orbital oferece. “As estrelas acima de nós são uma parte valiosa do património humano – a implantação de mais de um milhão de satélites excepcionalmente brilhantes iria destruí-los completamente e desfigurar permanentemente a paisagem natural”, disse Massey, do RAS, num comunicado.

Existem muitas formas alternativas de gerar mais energia solar na Terra, desde o desenvolvimento de melhores soluções de baterias até à simples construção de mais painéis solares. E estas opções não exigem danos ao céu noturno nem danos potenciais às pessoas ou aos ecossistemas circundantes.

“O que me deixa triste é que provavelmente a maioria das pessoas nunca viu a Via Láctea no céu noturno ou num céu realmente estrelado”, disse Dalal. “Para mim, ir a um lugar com céu escuro e ver a Via Láctea foi uma das melhores experiências da minha vida. E acho que sem ver isso, em cidades onde a poluição luminosa é tão comum, fica difícil saber o que estamos perdendo e o que estamos perdendo.”