Когда астрономы впервые задумали Обсерваторию Веры Рубин в 1990-х, небо над чилийской горой Серро-Пачон, где должен был расположиться этот телескоп, выглядело иначе, чем сегодня.

Усеянное миллионами звёзд, галактик и туманностей, оно лишь изредка пересекалось одиноким спутником. Однако за несколько лет до предполагаемого открытия обсерватории началась эра мегасозвездий спутников, и астрономы оказались в гонке за спасение своих наблюдений от их влияния. Времени у них было мало.

Когда в 2015 году началось строительство обсерватории стоимостью $680 млн, всё шло по плану. Но уже в 2019 году SpaceX запустила первую партию спутников Starlink, на орбите появились «поезда» из ярких точек, и астрономы осознали: аппараты, летающие всего в 550 км над Землёй, слишком яркие, чтобы не мешать наблюдениям. Обсерватория Веры Рубин, с её широким полем зрения и невероятной чувствительностью, окажется под особенно сильным ударом.

«Все характеристики, которые делают обсерваторию Веры Рубин идеальной для обзора всего южного неба, также означают, что она будет видеть огромное количество этих спутников», — рассказала Space.com Мередит Роулз, научный сотрудник проекта Legacy Survey of Space and Time (LSST) и астроном Вашингтонского университета.

Телескоп Веры Рубин, который откроет «глаза» уже в этом месяце, оснащён зеркалом диаметром 8,4 метра — одним из крупнейших в мире. На нём также установлена самая большая камера для астрономических наблюдений: её матрица шириной 1,65 метра и разрешением 3200 мегапикселей состоит из 189 ПЗС-детекторов.

Телескоп сможет менять угол наклона зеркала каждую ночь, чтобы за три дня полностью сканировать небо. Но в каждом таком обзоре он будет фиксировать не только звёзды и далёкие галактики, но и тысячи спутников, которые в миллионы раз ярче этих астрономических объектов. И проблема будет только усугубляться.

Изначально SpaceX планировала развернуть 12 000 спутников, но теперь их число может достичь 42 000. Другие компании — Amazon с проектом Kuiper, а также китайские Guowang, Qianfan и Geespace — готовятся запустить десятки тысяч своих аппаратов. Сейчас на орбите около 10 000 спутников, но через десять лет их может стать 100 000.

«Очень жаль, что этот резкий рост числа спутников совпал с десятилетием работы Веры Рубин», — говорит Роулз. «Это удручает: мы заполняем орбиту объектами, которые мешают нам изучать космос».

С 2016 года Роулз работала над алгоритмами обработки изображений для фильтрации шумов и поиска неожиданных явлений, таких как вспышки сверхновых. Но из-за Starlink ей пришлось переключиться на борьбу со спутниковыми следами. Теперь она разрабатывает методы, позволяющие отмечать их на снимках и отличать от реальных астрономических событий — например, пролетающих астероидов.

Впрочем, по её словам, спутниковые полосы — не смертельный приговор для науки. Она сравнивает их с «жуками на лобовом стекле»: они иногда заслоняют обзор, но не делают его невозможным.

«Да, на многих снимках будут следы спутников, но поле зрения у телескопа огромное, так что затронутых пикселей будет очень мало», — объясняет Роулз. «Полоса занимает несколько сотен пикселей, а в одном детекторе их 4000, и всего в камере 189 таких детекторов».

Ноэлия Ноель, астрофизик из Университета Суррея, сообщила Space.com, что до 40% изображений за 10-летнюю миссию телескопа могут содержать спутниковые следы.

«Если из 10 миллионов снимков более 4 миллионов будут испорчены — это огромная трата денег налогоплательщиков», — говорит Ноель, также участвующая в проекте LSST. «Одна ночь наблюдений Веры Рубин стоит около £60 000 ($81 000). Если изображения испорчены — эти деньги просто выброшены».

Кроме того, спутники могут быть приняты за реальные космические явления. В 2021 году учёные, увидев вспышку на снимках телескопа Keck, решили, что в древнейшей галактике взорвалась звезда. Позже выяснилось, что это был всего лишь кусок космического мусора, отразивший солнечный свет.

«Мы не хотим выдавать каталог данных, где треть «звёзд» окажется просто спутниковыми бликами», — говорит Роулз.

Её алгоритмы используют метод наложения снимков: сравнивая несколько изображений одного участка неба, можно выявить аномалии. Если яркий объект появляется на одном кадре и исчезает на следующем — это скорее спутник, чем вспышка сверхновой.

Однако проблема не только в Starlink. В 2022 году компания AST SpaceMobile начала развёртывание спутников BlueBird — гигантских антенн площадью 64 м². Они предназначены для прямой передачи 5G на смартфоны, но при этом невероятно яркие. Настолько, что телескопу Веры Рубин приходится заранее планировать наблюдения, чтобы избегать их пролётов.

«Это были бы потраченные впустую 30 секунд наблюдений», — говорит Роулз. «Пока таких огромных спутников немного, но в будущем их может стать больше».

Пока неясно, насколько сильно спутники повлияют на работу обсерватории. Роулз надеется, что попытки SpaceX затемнить аппараты (пока с ограниченным успехом) в итоге увенчаются успехом.

Международный астрономический союз (МАС) призвал производителей спутников снизить их яркость до 7-й звёздной величины (невидимой невооружённым глазом). Пока же спутники Starlink достигают 3–5 величины.

«Если бы операторы укладывались в лимит МАС, влияние на наземную астрономию было бы минимальным», — говорит Роулз. «Но на практике это сложно — сделать объекты настолько тёмными».

Впрочем, есть проблески надежды. Британская компания Surrey NanoSystems разработала новое покрытие для спутников, которое почти не отражает свет и устойчиво к условиям космоса. Возможно, оно появится как раз вовремя.