2019年にSpaceXが最初の低軌道衛星スターリンクを打ち上げて以来、天文学界は群衛星の反射光が天体観測に及ぼす悪影響を継続的に警告してきた。急増する低軌道群衛星が地上だけでなく、宇宙にある望遠鏡の観測活動まで妨害するという警告が出されている。
アメリカ航空宇宙局（NASA）エイムズ研究センターの研究チームは、今後2040年までに打ち上げられると予想される衛星56万機の反射光が、宇宙望遠鏡観測にどのような影響を与えるかを分析した結果を国際学術誌『Nature』に発表した。
分析対象となった宇宙望遠鏡は、1990年に打ち上げられ代表的な宇宙望遠鏡として位置づけられたアメリカのハッブル宇宙望遠鏡、今年3月に打ち上げられたアメリカのSPHEREx、2030年に打ち上げ予定の欧州宇宙機関のARRAKIHS、2026年初頭に打ち上げられる中国の巡天宇宙望遠鏡だ。これらはすべて高度400～800kmの上空で観測活動を行う低軌道宇宙望遠鏡だ。
分析の結果、ハッブルの写真の40%、他の3つの望遠鏡の写真の96%に少なくとも1つ以上の衛星の縞模様が現れると予測された。
最も低い高度の巡天、写真1枚の縞模様は92個
衛星の縞模様の影響は観測高度と視野によって異なる。最も大きな打撃を受ける宇宙望遠鏡は、観測高度450kmと最も低い中国の巡天だった。ほぼすべての写真に衛星の軌道が現れるだけでなく、衛星の縞模様も写真1枚あたり平均92個になると予想された。これはほとんどの低軌道衛星よりも高度が低く、観測視野がハッブルの300倍と非常に広いためだ。
宇宙望遠鏡の大御所であるハッブルは、影響が最も少なかった。高度540kmで活動するハッブルは、高度が低く視野も狭いため、写真1枚あたり平均2.14個の衛星の軌道が現れると予測された。
高度650kmのSPHERExは写真1枚あたり5.6個、高度800kmのARRAKIHSは写真1枚あたり69個の縞模様が現れる可能性があるという計算結果となった。高度の高いARRAKIHSの写真にこれほど多くの縞模様が現れるのは600秒に及ぶ長時間露光の影響だ。
研究チームは、衛星の反射光の縞模様がこの程度で望遠鏡に捉えられる場合、観測写真は研究目的で使用できなくなる可能性があると懸念した。
研究に参加していないアナーバー時間のパトリック・セイチャー教授（天文学）は「宇宙基盤の天文学の未来に非常に重要で、実に恐ろしい研究結果だ」と述べた。衛星の反射光が宇宙望遠鏡観測に及ぼす影響を分析した研究は今回が初めて。それまでは地上にある天体望遠鏡観測に及ぼす影響に主に焦点が当てられていた。
小惑星と誤認…本物の小惑星を見逃す可能性も
研究チームによると、地球軌道を回る衛星の数は2019年の2,000個から現在は1万5,000個に急増した。これはロケット技術の進展により、打ち上げコストが大幅に削減されたことに加え、主要国間で低軌道衛星通信網の構築競争が繰り広げられているためだ。米国連邦通信委員会（FCC）と国際電気通信連合（ITU）に提出された計画によれば、現在SpaceXがスターリンクの数を3万4,000機に増やすことを含め、世界各国で合計56万機の群衛星の打ち上げが予定されている。
研究チームは4つの望遠鏡の18ヶ月間の観測をコンピュータでシミュレーションし、軌道に存在する衛星の数をさまざまな場合に設定して仮想の宇宙写真を作成した。その結果、56万機の衛星がすべて軌道に配置される場合、衛星の軌道が各望遠鏡が撮影する写真の最低40%から、多い場合は96%以上までを汚染することが明らかになった。もし衛星が100万機まで増えた場合、一部の宇宙望遠鏡では写真1枚に平均165個の衛星の軌道が生じると分析された。
研究を主導したNASAのアレハンドロ・ボラフ博士（天体物理学）は、この場合、観測を通じた新しい発見が減ることも心配だが、最も懸念される点としては衛星が地球を脅かす小惑星と誤認される可能性があることだと述べた。観測写真が小惑星でいっぱいに見える場合、実際の小惑星を見逃す可能性が非常に高いということだ。彼はまた「ガンマ線バーストのように、観測機会が稀で瞬時に現れては消える宇宙現象を感知することがさらに難しくなる可能性がある」と述べた。
衛星と宇宙望遠鏡は共存できるのか
セイチャー教授は、写真に現れる衛星の軌道を減らす一つの方法は、露光時間を短くして写真を撮ることだと提案した。しかし、ハーバード・スミソニアン天体物理学センターのジョナサン・マクダウェル研究員は、そのためには望遠鏡のカメラがこの方法での撮影を事前に考慮して設計されている必要があると指摘した。
今回の研究は現実性が乏しいとの懸念もある。マクダウェル氏は「計画されたすべての衛星が実際に軌道に上がるとは考えにくい」とし「今後10年内に衛星の数が5万機を超える状況が訪れる可能性は低い」と述べた。
研究チームは、今後天文学者と衛星企業が空を共同使用できる方法を模索することを提案した。例えば、未来の衛星が現在の計画よりも低い高度に留まる場合、天体観測への妨害も減少する可能性があるという。しかし、このように低い軌道の衛星から排出される物質はオゾン層に影響を与える可能性があると付け加えた。
一部の研究者はこの案についても懐疑的だ。ドイツのハイデルベルクにあるマックス・プランク天文学研究所のマーク・マッコリアン研究員は「群衛星を回避して観測できるという考えは非常に単純な発想だ」とし「天体資源を乱用することは許されない」と述べた。
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