Coraz większa liczba satelitów krąży wokół Ziemi, niosąc ze sobą ogromne korzyści technologiczne, ale też poważne wyzwania dla astronomii. Jasne odbicia światła słonecznego od tych statków coraz częściej zakłócają obserwacje nieba, stwarzając problem znany jako zanieczyszczenie światłem satelitarnym. W nadchodzących latach problem ten może się nasilić, gdy na orbitę trafią dziesiątki a nawet setki tysięcy kolejnych satelitów. Jak temu przeciwdziałać? Nadzieję niesie innowacyjna, superczarna powłoka Vantablack 310, która może zrewolucjonizować sposób, w jaki satelity odbijają światło.
Dynamiczny wzrost liczby satelitów na niskiej orbicie okołoziemskiej wywołuje poważne problemy dla astronomów. Jasne smugi odbitego światła pojawiające się na zdjęciach wykonywanych przez najnowocześniejsze teleskopy zakłócają precyzyjne obserwacje nieba, obniżając ich wartość naukową. Ten rodzaj zanieczyszczenia, określany jako zanieczyszczenie światłem satelitarnym, staje się coraz bardziej dokuczliwy, zwłaszcza że przewiduje się wystrzelenie w najbliższych latach dziesiątek tysięcy nowych satelitów.
Najbardziej znanym i powszechnie krytykowanym przykładem jest konstelacja Starlink firmy SpaceX, której satelity od 2019 roku coraz intensywniej odbijają światło słoneczne. Z Ziemi ich jasność może przyćmić wiele naturalnych gwiazd, co znacząco utrudnia obserwacje astronomiczne. Choć dla miłośników nocnego nieba satelity te tworzą atrakcyjne „pociągi”, dla profesjonalistów stanowią kosztowną przeszkodę.
Przykładem obiektu zagrożonego przez satelitarne smugi jest uruchamiane Obserwatorium Very Rubin, inwestycja warta 1,9 miliarda dolarów. Naukowcy szacują, że nawet do 40% wykonanych przez nie zdjęć może zostać zakłóconych lub całkowicie zniszczonych przez światło odbite od satelitów, co obniży potencjał badawczy tego projektu finansowanego ze środków publicznych. To poważne wyzwanie zmusza środowisko astronomiczne do poszukiwania skutecznych rozwiązań.
Nową, obiecującą metodą walki z tym problemem jest zastosowanie specjalnej powłoki superczarnej o nazwie Vantablack 310. Została ona opracowana we współpracy astrofizyków z University of Surrey oraz firmy Surrey NanoSystems, specjalizującej się w ultraczarnych powłokach. Farba ta pochłania do 98% padającego na nią światła, dzięki czemu niemal eliminuje odbicia światła słonecznego od powierzchni satelitów.
Wcześniejsze wersje Vantablack bazowały na nanorurkach węglowych, które były delikatne i trudne do aplikacji w warunkach produkcyjnych. Nowa formuła Vantablack 310 opiera się na mieszance sadzy z trwałymi spoiwami, które są odporne na trudne warunki panujące na niskiej orbicie okołoziemskiej, takie jak promieniowanie czy mikrometeoroidy. Testy symulujące trzy lata działania w przestrzeni kosmicznej wykazały, że powłoka zasadniczo nie ulega degradacji.
Kolejnym problemem wcześniejszych powłok było nagrzewanie się satelitów przez pochłanianie światła, co mogło prowadzić do ich uszkodzenia. Vantablack 310 została zaprojektowana tak, by minimalizować efekt przegrzewania, dzięki czemu satelity są chłodniejsze, a jednocześnie mniej widoczne z Ziemi. Szacuje się, że satelity pokryte tą powłoką byłyby niewidoczne gołym okiem – ich jasność spadłaby do około 7 magnitudo, podczas gdy obecne satelity Starlink świecą między 3 a 5 magnitudo, czyli są dziesiątki lub setki razy jaśniejsze.
Pierwsze praktyczne zastosowanie farby zaplanowano na satelicie Jovian 1, którego start przewidziany jest na przyszły rok. Powłoka zostanie nałożona na tylną stronę rozkładanego panelu słonecznego, a naukowcy chcą w trakcie prowadzonych z Ziemi obserwacji ocenić, jak bardzo zmniejsza się jasność satelity podczas jego obrotu. To ważny eksperyment, który zweryfikuje skuteczność Vantablack 310 w rzeczywistych warunkach kosmicznych.
Już teraz jednak Surrey NanoSystems prowadzi rozmowy z producentami satelitów, aby zachęcić ich do wykorzystania tej powłoki, podkreślając jej trwałość, prostotę nakładania i skuteczność w minimalizowaniu ilości odbijanego światła. Choć Vantablack 310 nie rozwiązuje całkowicie problemu zanieczyszczenia światłem satelitarnym, to stanowi krok w stronę ochrony nocnego nieba, zachęcając do zmian w projektowaniu przyszłych satelitów.
Zrównoważenie dynamicznego rozwoju technologii satelitarnych z ochroną ciemnego nieba jest kluczowe dla przyszłości astronomii. Inwestycje w obserwatoria, takie jak Obserwatorium Very Rubin, są ogromne, a ich sukces zależy od jakości nocnych obserwacji. Powłoka Vantablack 310 to obiecujący sposób na zmniejszenie negatywnego wpływu konstelacji satelitarnych, dzięki czemu kolejne pokolenia astronomów będą mogły prowadzić badania kosmosu bez zakłóceń spowodowanych przez odbicia sztucznych satelitów.
Źródło: 1