Starlink já ameaça a astronomia óptica. Agora, os radioastrônomos estão preocupados

As empresas esperam colocar dezenas de milhares de satélites de comunicações em órbita. Eles podem prejudicar não apenas a astronomia óptica, mas também a radioastronomia. Crédito: ESA-Science Office.

Por Daniel Clery
Publicado na Science

As 197 antenas de radioastronomia do Square Kilometer Array (SKA) na África do Sul ficarão em uma zona do silêncio de rádio do tamanho da Pensilvânia, onde até mesmo um telefone celular é proibido, para preservar a visão do céu no local. No entanto, essa precaução não salvará o telescópio, que deve ser concluído no final da década de 2020, do que pode em breve estar acima: dezenas de milhares de satélites de comunicação emitindo sinais de rádio direto do céu. “O céu estará cheio dessas coisas”, disse o Diretor Geral do SKA, Phil Diamond.

A empresa de foguetes SpaceX já lançou centenas de satélites do projeto Starlink, a primeira “megaconstelação” destinada a fornecer serviço de Internet para áreas remotas. Os satélites despertaram a ira de astrônomos ópticos por causa das listras brilhantes que eles deixam nos campos de visão dos telescópios. Agora, os radioastrônomos também estão preocupados. Esta semana, o SKA divulgou uma análise do impacto que o Starlink e outras constelações teriam no local. Ela revela que os objetos interfeririam em um dos canais de rádio que o SKA planeja usar, dificultando pesquisas por moléculas orgânicas no espaço, bem como por moléculas de água usadas como um elemento-chave na cosmologia.

A SpaceX está prometendo resolver essa preocupação. Mas os radioastrônomos também buscam regulamentações. O Escritório das Nações Unidas para Assuntos do Espaço Exterior (UNOOSA), que discutiu a análise do SKA em um workshop esta semana, está considerando maneiras de evitar que os satélites poluam o céu noturno com luz e sinais de rádio, não apenas para astronomia, mas também para vida selvagem e o público. Os astrônomos também esperam que a União Internacional de Telecomunicações (ITU), uma organização da ONU, intervenha. “O espectro de rádio é um recurso que está sendo consumido por empresas privadas que normalmente não se importam com a ciência”, diz o radioastrônomo Michael Garrett, diretor do Jodrell Bank Center for Astrophysics no Reino Unido. “Apenas a intervenção do governo pode acabar com isso, na minha opinião”.

Até agora, a SpaceX lançou mais de 700 satélites de uma meta inicial de 1440, e obteve aprovação para 12.000. Outros operadores, como OneWeb e Amazon’s Project Kuiper, têm ambições semelhantes. Estudos sugerem que levantamentos ópticos de campo amplo serão os mais afetados, com rastros de satélite prejudicando a maioria das imagens. A equipe que constrói o Observatório Vera C. Rubin, um telescópio de pesquisa no Chile que deve ver a primeira luz no próximo ano, tem trabalhado com a SpaceX para reduzir o impacto. A empresa mudou a orientação dos satélites conforme eles se movem até sua órbita final, pintou-os com uma cor menos refletiva e instalou “viseiras” para reduzir os reflexos. Desde agosto, todos os satélites lançados do projeto Starlink têm visores, disse Patricia Cooper da SpaceX, vice-presidente para assuntos governamentais de satélites, no workshop do UNOOSA esta semana. “Estamos tentando encontrar um caminho onde possamos coexistir”, disse ela.

A análise do SKA, que quando concluído será o maior rádio-observatório do mundo, destaca a nova preocupação. A banda que o Starlink usa para transmitir sinais de Internet ocupa um pedaço considerável de frequências de 10,7 a 12,7 gigahertz, dentro de uma faixa conhecida como banda 5b, que é uma das sete bandas que as antenas parabólicas sul-africanas do SKA terão como alvo. A análise do SKA calculou o impacto de 6400 satélites, levando em consideração os sinais diretos e o vazamento chamado de “lóbulos laterais”.

A equipe calculou que as transmissões por satélite levarão a uma perda de 70% na sensibilidade na banda de downlink. Se o número de satélites em megaconstelações chegar a 100.000, conforme previsto por muitos, toda a banda 5b ficará inutilizável. O SKA perderia sua sensibilidade a moléculas como o aminoácido mais simples, a glicina, um componente das proteínas. “Se fosse detectado em um sistema planetário em formação, seria uma informação muito interessante”, diz Diamond. “Esta é uma nova área que o SKA está abrindo”. A banda também pode conter as impressões digitais de moléculas de água em galáxias distantes, um elemento-chave que cosmólogos usam para estudar como a energia escura está acelerando a expansão do universo.

Desde 1959, a ITU protege várias bandas de frequência estreitas à astronomia. Mas nas últimas décadas, os receptores digitais permitiram que os telescópios “operassem em todo o espectro”, diz Diamond. “Aprendemos a coexistir com transmissores”, geralmente excluindo-os de uma zona do silêncio de rádio ou posicionando telescópios em áreas remotas. Mas eles não têm controle sobre os transmissores voando no alto.

Os radioastrônomos querem que os operadores de satélite desliguem seus transmissores, mudem para outras bandas ou apontem para longe, quando estiverem voando sobre um rádio-observatório. Tony Beasley, diretor do Observatório Nacional de Radioastronomia dos EUA, diz que eles têm discutido essas opções com a SpaceX. “Nos próximos um ou dois anos, estaremos fazendo testes nos quais tentaremos nos coordenar em tempo real, tecnicamente, com eles”. Beasley diz que isso é um reflexo da cultura corporativa da SpaceX: “Eles querem fazer coisas legais, mas não querem causar danos”.

Outros astrônomos não querem contar com a boa vontade corporativa. No workshop do UNOOSA, eles fizeram duas recomendações: que todos os futuros satélites em órbita baixa da Terra sejam projetados para evitar o feixe em radiotelescópios e zonas do silêncio de rádio, e que controlem o vazamento de seus lóbulos laterais. Essas recomendações, junto com outras discutidas esta semana para proteger observatórios ópticos, serão debatidas em uma série de subcomitês da ONU no próximo ano antes de ir ao UNOOSA e, finalmente, à Assembleia Geral da ONU para aprovação.

Beasley pondera sobre a situação. “A SpaceX está transmitindo legalmente dentro de uma de suas bandas e haverá impactos para quem tentar fazer radioastronomia”, diz ele. “Essas alocações de espectro representam os objetivos e intenções da sociedade. Nós [eles] fazemos para permitir o comércio e para permitir a defesa e todos os tipos de atividades. Temos que chegar a uma solução que satisfaça a todos até certo ponto”.