Piero Benvenuti è appassionato di astronomia per l'umanità e fa parte di un movimento in crescita che sta organizzando sforzi internazionali per garantire che ci sia un dialogo sulla crescente interferenza che la luce artificiale di notte e gli oggetti in orbita terrestre bassa stanno avendo sulla scienza astronomica.
Si sente molto parlare di nuove costellazioni fatte di migliaia di satelliti in orbita terrestre bassa lanciati da società private e governi che sono fondamentali per i progressi delle telecomunicazioni qui sulla Terra. In che modo questo sta influenzando la scienza astronomica?
Queste nuove costellazioni hanno un grave impatto sull'aspetto del cielo notturno e sulle osservazioni astronomiche. Il problema è principalmente legato al gran numero di satelliti che in pochi anni si prevede raggiungerà quota 100.000. La visibilità e la luminosità di un satellite durante la notte dipendono dall'altitudine della sua orbita (attualmente varia da ~350 a ~1200 km) e dalla sua riflettività superficiale e dall'atteggiamento rispetto all'osservatore. Una frazione dei satelliti sarà visibile ad occhio nudo (quelli di magnitudine < 7th), ma sono tutti potenzialmente rilevabili dai rivelatori di telescopi ad alta sensibilità. Pertanto, lasciano tracce del loro transito sulle immagini astronomiche, diminuendo notevolmente la fruibilità scientifica dei dati raccolti. La post-elaborazione delle immagini interessate non si rivela una soluzione: le scie più luminose possono saturare i rivelatori, rendendo inutilizzabili porzioni di immagini, mentre la rimozione delle scie più deboli lascia effetti residui che incidono gravemente su importanti programmi scientifici, come ad es. rilevamenti statistici automatici di deboli galassie.
Parlaci di Dark and Quiet Skies for Science and Society. Come è iniziata la campagna e chi c'è dietro la campagna per aumentare la consapevolezza su ciò che sta accadendo nell'orbita terrestre e su come influisce sulla scienza e sull'umanità?
Il Unione Astronomica Internazionale (IAU), in rappresentanza di oltre 12,000 astronomi professionisti provenienti da circa 90 paesi, ha come missione la promozione e la salvaguardia della scienza dell'astronomia in tutti i suoi aspetti. Nel 2017, l'IAU si è avvicinata al Comitato delle Nazioni Unite per l'uso pacifico dello spazio extraatmosferico (COPUOS) proponendo di includere la protezione del cielo astronomico nel suo mandato. Il COPUOS ha deciso di co-organizzare una Conferenza dal titolo “Cieli oscuri e tranquilli per la scienza e la società” con l'obiettivo di valutare l'impatto di eventuali interferenze artificiali che influiscono sulla visibilità del cielo e sulla rilevazione dei segnali radio cosmici.
All'epoca non era ancora nota la potenziale interferenza da parte delle grandi costellazioni di satelliti, ma, quando è stata organizzata la prima Conferenza nell'ottobre 2020, era diventato il problema più serio e più vicino alla missione primaria del COPUOS. I vantaggi per la società che le costellazioni della comunicazione offrono non sono contestabili, ma il loro impatto sull'aspetto incontaminato del cielo notturno e sull'astronomia deve essere considerato con grande attenzione perché incidono sia sul patrimonio culturale dell'umanità che sul progresso della scienza .
I risultati della Conferenza (organizzata online a causa della pandemia di Covid-19), includevano raccomandazioni specifiche per mitigare l'impatto delle interferenze artificiali. Sono stati presentati al sottocomitato scientifico e tecnico del COPUOS (STSC) nell'aprile 2021 e hanno ricevuto l'attenzione di diverse delegazioni. Pertanto, lo scorso ottobre si è svolta una seconda conferenza, organizzata anche da UNOOSA, IAU e il governo spagnolo, incentrata sulla fattibilità dell'attuazione di adeguate misure di mitigazione. Questi saranno presentati alla prossima riunione dell'STSC nel febbraio 2022.
L'esplorazione del nostro sistema solare include strutture astronomiche sia terrestri che spaziali. Parli di tre categorie di interferenze artificiali che hanno un impatto negativo sulle osservazioni astronomiche. Puoi dirci quali sono e il loro impatto sull'astronomia?
Le tre categorie di interferenze artificiali che incidono negativamente sulle osservazioni astronomiche sono:
- L'illuminazione urbana o ALAN (Artificial Light At Night);
- Le tracce ottico/infrarosso dei satelliti in orbita bassa (LEO);
- La trasmissione radio da emettitori terrestri e spaziali che influenza la radioastronomia.
L'interferenza di ALAN, che colpisce sia gli astronomi dilettanti che professionisti, è diventata un problema acuto con l'avvento dei LED (Light Emission Diodes), in particolare da quelli con un alto livello di luce blu. L'Unione Astronomica Internazionale ha stabilito una soglia massima tollerabile raccomandata di inquinamento luminoso per i siti astronomici del 10% sopra i livelli di fondo naturale. L'inquinamento luminoso sta crescendo a livello globale a un tasso stimato dal 2 al 6% all'anno e sta riducendo l'oscurità ovunque, compresi i siti di osservatori dove siti di livello mondiale rischiano di raggiungere la soglia del 10% nel prossimo decennio. Oltre all'impatto sull'astronomia, la luce artificiale di notte può avere effetti biologici significativi, su flora e fauna, vertebrati e invertebrati, che richiedono ulteriori studi da parte di esperti appropriati.
L'impatto delle grandi costellazioni di satelliti sull'astronomia ottica/infrarossa è già stato menzionato: colpisce soprattutto i telescopi con ampio campo visivo e le ricerche automatiche di oggetti in rapido movimento, come il Rete internazionale di allerta per asteroidi (IAWN), un programma avviato e sostenuto dall'Ufficio delle Nazioni Unite per gli affari spaziali e mirato a rilevare i NEO ( Near-Earth Objects) potenzialmente pericolosi.
La protezione delle osservazioni radioastronomiche, alias gestione dello spettro, è responsabilità del settore delle comunicazioni radio dell'Unione internazionale delle telecomunicazioni (ITU-R). Il regolamento radio prevede stanziamenti per vari servizi, inclusa la radioastronomia nell'ambito del servizio di radioastronomia (RAS). In effetti, la radioastronomia ha una lunga storia di attività negoziali volte a proteggere le bande di frequenza di interesse astronomico dalle interferenze dannose generate dalle emissioni radio artificiali all'interno della gamma di lunghezze d'onda di interesse astronomico.
Tuttavia, la situazione creata dalle nuove grandi costellazioni di satelliti per telecomunicazioni pone nuove minacce alla radioastronomia che meritano ulteriori approfondimenti. In particolare, i rapporti Dark and Quiet Skies per la protezione raccomandano che i progetti dei satelliti abbiano la capacità di evitare l'illuminazione diretta dei radiotelescopi e delle zone radioquiete e il rumore elettromagnetico di fondo cumulativo creato dalle costellazioni dovrebbe essere mantenuto al di sotto del limite concordato dall'ITU .
Abbiamo organismi intergovernativi, come UNOOSA - l'Ufficio delle Nazioni Unite per gli affari spaziali e il suo Trattato sui principi che regolano le attività degli Stati nell'esplorazione e nell'uso dello spazio extraatmosferico, nonché COPOUS - Il Comitato per gli usi pacifici dello spazio extra-atmosferico . Gli organismi intergovernativi e le imprese private stanno lavorando insieme a sufficienza per garantire che l'esplorazione e l'uso dello spazio esterno siano effettuati a beneficio – e nell'interesse – di tutti i paesi e dell'umanità? O la nave dell'impresa privata è già salpata? Siamo troppo tardi per prevenire l'interferenza delle costellazioni dell'orbita terrestre bassa?
Il STSC, nel suo ultimo rapporto, ha incoraggiato l'UNOOSA a impegnarsi con tutte le parti interessate, come l'IAU e altri, sulla questione dei cieli bui e tranquilli, in relazione al mandato del Comitato e dei suoi sottocomitati. Ha inoltre evidenziato che la seconda conferenza sui cieli bui e silenziosi potrebbe fornire spunti per una discussione mirata sulle opportunità di cooperazione internazionale. Infatti, le società private che stanno attualmente lanciando o pianificando di lanciare le costellazioni sono state invitate a partecipare alla conferenza e hanno contribuito efficacemente alla discussione sulle misure di mitigazione che potrebbero essere attuate. Alcuni di loro hanno già provato a modificare il design dei loro satelliti per abbassare la loro luminosità apparente in orbita.
Occorre lavorare ancora, ma è chiaro che, parallelamente alla definizione di linee guida concordate a livello internazionale, una stretta collaborazione tra l'industria e la comunità astronomica sarà determinante per mitigare gli effetti negativi. Questa azione è particolarmente importante per le future costellazioni prevedibili: il sottogruppo Industria delle conferenze ha concluso che gli operatori satellitari erano più propensi ad adottare pratiche volontarie o strumenti di mitigazione se si impegnavano con gli astronomi all'inizio del loro ciclo di progetto, prima che i progetti dei veicoli spaziali fossero finalizzati e quando le modifiche alle architetture, la progettazione o le operazioni di veicoli spaziali potrebbero essere introdotte a un costo o un impatto sulla pianificazione inferiori. Per promuovere questa azione, l'IAU ha recentemente annunciato la costituzione di un Centro di Coordinamento che continuerà a favorire il dialogo con tutte le parti interessate e gli astronomi.
L'Unione internazionale delle telecomunicazioni tiene il suo forum annuale sulla governance di Internet all'inizio di dicembre, in cui si è discusso dei satelliti in orbita terrestre bassa in nome dell'accesso alle informazioni e dell'accesso a Internet. In che modo ITU, COPUOS, UNOOSA e la comunità scientifica internazionale possono collaborare per garantire il dialogo sull'impatto delle costellazioni di satelliti sulla scienza e sulla società?
Come già accennato, le nuove grandi costellazioni di satelliti per telecomunicazioni stanno creando sfide senza precedenti sia per la gestione dello spettro, che è sotto la responsabilità di ITU-R, e alla gestione del traffico spaziale, che è sotto la responsabilità di COPUOS. Come discusso sopra, la combinazione di questi due aspetti sta influenzando negativamente l'astronomia. Ci auguriamo quindi che l'ITU e l'UNOOSA valutino congiuntamente la nuova situazione e confermino o ridefiniscano le loro responsabilità reciproche in modo tale che l'IAU sappia a quale organizzazione rivolgersi formalmente.
per ulteriori informazioni:
Guarda il webinar, Affrontare l'impatto delle costellazioni satellitari sull'astronomia e sulla società: percorsi futuri con le Accademie Nazionali delle Scienze e l'Unione Astronomica Internazionale
Immagine di Jeff Bryant su Flickr CC BY-NC 2.0