Ультра-чорне покриття може зменшити світлове забруднення від супутників

Сучасні небесні простори дедалі більше заповнюються супутниками, які залишають за собою світлові сліди, що заважають спостереженню за зірками, астрономічним дослідженням і навіть загрожують природним екосистемам. Проблема полягає в конструкції самих супутників, які мають сонячні панелі, що відбивають сонячне світло, створюючи штучний, розсіяний блиск, що освітлює нічне небо і заважає спостереженню за природними об'єктами, такими як Місяць, планети та зірки.

Прогнозується, що в найближчі роки на орбіту буде виведено 1.7 мільйона супутників, і цілком ймовірно, що діти, дивлячись на небо, будуть запитувати, чому Місяць і кілька залишених природних об'єктів не залишають слідів у небі. Щоб зменшити це світлове забруднення, команда дослідників з Університету Суррея розробила новий ультра-чорний матеріал для покриття супутників, що може суттєво знизити кількість світла, яке вони відбивають.

З моменту запуску Супутника-1 у 1958 році людство звикло до присутності супутників на нічному небі. Відбиття сонячного світла від цих супутників може створювати яскраві сліди та спалахи, які часом виглядають привабливо. Проте з наближенням кількості активних супутників на низькій орбіті Землі (LEO) до 20,000, зростають побоювання, що ці сліди можуть заважати спостереженням телескопів і великим астрономічним оглядам.

Одним із таких проектів є Спадщина огляду простору та часу (LSST), що проводиться обсерваторією Вери С. Рубін. Серед його численних цілей – створення інвентарю об'єктів Сонячної системи, включаючи астероїди поблизу Землі (NEAs) та об'єкти головного поясу астероїдів. Інша важлива мета – дослідження транзитного оптичного неба та вивчення об'єктів, які рухаються або змінюють яскравість, що буде дуже складно через численні сліди та яскраві плями на небі.

У своєму дослідженні, опублікованому в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, дослідники продемонстрували, як Vantablack® 310, ультра-чорне покриття, розроблене компанією, що виникла з Університету Суррея (Surrey NanoSystems), може суттєво зменшити світлове забруднення від супутників у LEO. Ця технологія виникла в результаті роботи професора Раві Сілви, директора Інституту передових технологій (ATI) в Університеті Суррея.

Команда ретельно протестувала цей матеріал у рамках ширшої ініціативи з розробки та оцінки майбутніх покриттів і дизайнів поверхні супутників, щоб захистити астрономічні спостереження та нічне небо. Джеймс Уітфілд, вчений-дослідник з Surrey NanoSystems та співавтор дослідження, зазначив:

Констеляції супутників приносять величезні переваги, але їх зростаюча яскравість є викликом для астрономії на Землі. Vantablack® 310 поєднує ультра-чорну продуктивність з необхідною міцністю для низької орбіти Землі. Ми пишаємося співпрацею з Університетом Суррея, щоб захистити нічне небо, підтримуючи інновації в технології супутників.

У симуляціях покриття виявилося ефективним у зменшенні яскравості поверхні супутників до точки, близької до рекомендованого міжнародною астрономічною спілкою рівня. Результати свідчать про те, що ультра-чорні покриття можуть стати практичним способом зменшення впливу майбутніх супутників на астрономію та нічне небо.

"Нічне небо – це одне з найдавніших вікон людства у Всесвіт, але його все важче бачити", – зазначила Астха Чатурведі, провідний автор дослідження та аспірант Університету Суррея. "Наші результати показують, що відносно прості вибори матеріалів можуть суттєво вплинути на те, як супутники впливають на астрономічні спостереження без потреби в значних змінах дизайну місії."

Співавтор дослідження, доктор Ноелія Ноель, старший викладач астрономії в Університеті Суррея, додала:

Космос стає дедалі більш переповненим, створюючи виклики не лише для астрономів, але й для всіх, хто цінує незаймане нічне небо. Те, що є обнадійливим у цьому дослідженні, полягає в тому, що воно веде нас до розробки практичних, обґрунтованих рішень.

Команда готує демонстрацію в орбіті в рамках місії CubeSat Jovian-1, що є спільною програмою супутників за участю університетів Суррея, Портсмута та Саутгемптона. Демонстрація перевірить ефективність покриття в космосі та чи можна виміряти зміни яскравості з Землі. Астха Чатурведі представить своє дослідження на Робочій групі ООН з темряви та тиші в небі у Відні в 2026 році, зазначивши:

Наша стаття в основному стосується вирішення важливої проблеми для астрономії через обґрунтований підхід. Вона показує, як астрономічна спільнота співпрацює з інженерами та промисловістю для розробки реалістичних, науково обґрунтованих стратегій зменшення впливу, які вигідні як для космічної діяльності, так і для захисту нічного неба.

Додаткові матеріали: RAS, MNRAS