Ультрачерное покрытие может уменьшить вызываемое спутниками световое загрязнение

Фото из открытых источников

Нет никаких сомнений: небо заполняется спутниками, которые регулярно пролетают над головой, создавая световые следы, которые могут мешать наблюдению за звездами, любительской астрономии, астрономическим исследованиям и представляют значительную угрозу для природных экосистем. Проблема кроется в конструкции самих спутников, которые включают солнечные батареи, отражающие солнечный свет, создавая искусственное рассеянное свечение, которое осветляет ночное небо и заслоняет свет природных объектов (Луны, планет и звезд).

В ближайшие годы на орбиту планируется запустить 1,7 миллиона спутников, и ситуация может дойти до того, что дети будут задаваться вопросом, почему Луна и немногие оставшиеся видимые естественные объекты не проносятся по ночному небу. Для решения этой проблемы группа исследователей из Университета Суррея разработала новый сверхчерный материал для покрытия спутников, который может значительно уменьшить количество отражаемого ими света.

Присутствие спутников на ночном небе — это то, чего человечество ожидает с момента запуска «Спутника-1» в 1958 году. Солнечный свет, отражающийся от этих спутников, может создавать яркие полосы и вспышки, которые (в лучшие времена) могут быть визуально привлекательными. Но поскольку число действующих спутников на низкой околоземной орбите (НОО) сейчас приближается к 20 000 (и быстро растет), возникают опасения, что эти полосы могут мешать телескопическим наблюдениям и крупномасштабным исследованиям ночного неба.

В качестве примеров можно привести проект Legacy Survey of Space and Time (LSST), который в настоящее время проводится обсерваторией имени Веры К. Рубин. Среди его многочисленных целей — создание десятилетнего каталога объектов Солнечной системы, включая околоземные астероиды (ОА), объекты главного пояса астероидов и многие другие. Еще одна важная задача — изучение транзиентного оптического неба и объектов, которые движутся или меняют свою яркость, что будет очень сложно из-за большого количества полос и ярких пятен, заполняющих небо.

В своем исследовании, недавно опубликованном в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, ученые продемонстрировали, как Vantablack® 310, сверхчерное покрытие, разработанное компанией, отделившейся от Университета Суррея (Surrey NanoSystems), может значительно снизить световое загрязнение от спутников на низкой околоземной орбите (НОО). Технология возникла в результате работы профессора Рави Сильвы, директора Института передовых технологий (ATI) при Университете Суррея и руководителя его Центра наноэлектроники (не имеющего отношения к исследованию).

Благодаря разработке и коммерциализации, предоставленным компанией Surrey NanoSystems, команда провела тщательные испытания этого материала в рамках более широкой работы по разработке и оценке будущих покрытий и конструкций поверхностей спутников для защиты астрономических наблюдений и ночного неба. Джеймс Уитфилд, научный сотрудник по применению материалов в Surrey NanoSystems и соавтор исследования, сказал: «Спутниковые группировки предоставляют огромные преимущества, но их растущая яркость создает проблемы для наземной астрономии. Vantablack® 310 сочетает в себе сверхчерный цвет в широком диапазоне углов обзора с прочностью, необходимой для низкой околоземной орбиты. Мы гордимся сотрудничеством с Университетом Суррея в деле защиты ночного неба и поддержки инноваций в спутниковых технологиях».

В ходе моделирования было доказано, что покрытие эффективно делает поверхности спутников значительно тусклыми, до такой степени, что они приближаются к рекомендованному Международным астрономическим союзом пределу. Полученные результаты позволяют предположить, что сверхчерные покрытия могут стать практическим способом уменьшения влияния будущих спутников на астрономию и ночное небо.

«Ночное небо — одно из древнейших окон человечества во Вселенную, но наблюдать за ним становится все сложнее», — отмечает соавтор исследования Астха Чатурведи из Университета Суррея. «Наши результаты показывают, что относительно простой выбор материалов может существенно повлиять на то, как спутники влияют на астрономические наблюдения, без необходимости внесения существенных изменений в конструкцию миссии».

«Космос становится все более переполненным, что создает проблемы не только для астрономов, но и для всех, кто ценит нетронутое ночное небо. В этом исследовании обнадеживает то, что оно выводит нас за рамки простого выявления проблемы и приближает к разработке практических, основанных на фактах решений. Как астрофизик из Суррея, я особенно горжусь тем, что потенциальное решение этой астрономической проблемы появилось благодаря новаторским исследованиям материалов в нашем университете», - добавляет соавтор исследования Ноэлия Ноэль.

В настоящее время команда готовит демонстрацию на орбите в рамках студенческой миссии CubeSat Jovian-1, совместной спутниковой программы университетов Суррея, Портсмута и Саутгемптона. Демонстрация позволит проверить эффективность покрытия в космосе и возможность измерения изменений яркости с Земли.

«Наша статья посвящена решению важной задачи в астрономии с помощью научно обоснованного подхода. В ней показано, как астрономическое сообщество сотрудничает с инженерами и промышленностью для разработки реалистичных, научно обоснованных стратегий смягчения последствий, которые приносят пользу как космической деятельности, так и защите ночного неба», - резюмирует Астха Чатурведи.