[論文レビュー] A Report to ESO Council on the Impact of Satellite Constellations

Andrew Williams, O. Hainaut+5 more|arXiv (Cornell University)|Aug 9, 2021

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 7被引用数 4

ひとこと要約

本報告では、低軌道に最大80,000基の人工衛星が計画されている衛星コンステレーションが、特にパラナル天文台を含むESOの地上望遠鏡施設に与える影響を評価している。衛星の可視性、特に地平線付近の可視性を定量的に分析し、天文観測への干渉を軽減するための緩和策と、コミュニティ全体での対応策を提言している。

ABSTRACT

Up to 100,000 satellites could be launched into Low Earth Orbit (LEO) in the coming decade. Assuming the two most advanced companies' plans are realised, close to 80,000 satellites will be present at a variety of altitudes between 328 - 1,325 km. At Paranal, more than 5,000 satellites will be over the horizon at any given time. Of these, depending on the hour of night and season, a few hundred to several thousand will be illuminated by the sun and potentially detectable. Satellites show a very strong concentration towards the local horizon, with over 50% of the satellites below 20 degrees elevation. This report informs ESO's Council of the impacts on ESO facilities, mitigation measures that ESO could adopt in the future, and the various community efforts in which ESO is involved.

研究の動機と目的

• 低軌道に展開が予定されている巨大衛星コンステレーションが、地上望遠鏡観測に及ぼす脅威の増大を評価すること。
• 特に夜間観測時間帯におけるESOパラナル天文台上空の衛星の数と可視性を定量的に評価すること。
• 光学的および近赤外線天文観測に最も深刻な影響を及ぼす可能性がある、地平線付近に集中する衛星の状況を評価すること。
• ESOおよび広範な天文コミュニティが実行可能な緩和措置を提言し、衛星干渉を低減すること。
• ESO評議会に対して、地上望遠鏡データの整合性を保つために、協働的な対応の緊急性を説明すること。

提案手法

• 2つの主要企業が提示する最新の計画に基づき、高度328〜1,325 kmの範囲に最大80,000基の衛星を配置する衛星分布のモデル化。
• 軌道力学とエフェマリスデータを用いて、パラナル天文台上空を通過する衛星のシミュレーションを行い、高度角および照照明条件を計算。
• 時間帯や季節ごとの可視時間帯を分析し、天文観測中に最も多くの衛星が観測可能になる時期を特定。
• 20度未満の高度にある衛星の割合を評価し、望遠鏡に干渉する可能性が最も高い領域を特定。
• 衛星の脱軌、サンシャドウ、運用上の調整などの技術的・運用的緩和策の有効性を評価。
• 国際的な天文・宇宙機関と連携し、持続可能な宇宙利用のための政策的・技術的基準の確立を促進。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 どの時間帯や季節においても、パラナル天文台上空で実際に可視となる衛星の数はどれくらいで、その変動はどのように変化するか？
• RQ2 その可視衛星のうち、干渉の可能性が最も高い20度未満の高度にある割合はどの程度か？
• RQ3 太陽に照らされて発光している衛星のうち、夜間の観測中に検出可能となる割合はどの程度か？
• RQ4 衛星の明るさと干渉を低減するために、どのような技術的・運用的緩和策を実施できるか？
• RQ5 天文コミュニティおよび宇宙機関が、地上望遠鏡天文観測への長期的影響を最小限に抑えるために、どのような連携行動を取れるか？

主な発見

• 巨大衛星コンステレーションの展開が進むと、パラナル天文台上空では、いつでも5,000基を超える衛星が地平線上に存在すると予想される。
• そのうち数100〜数1,000基が太陽に照らされており、夜間の観測中に実際に視認可能となる可能性がある。
• 可視衛星の50％以上が20度未満の高度にあり、天文写真撮影への干渉リスクが著しく高まっている。
• 可視衛星の数は時間帯や季節によって顕著に変動し、特に薄明時や冬期にピークに達する。
• 現在の衛星展開のトレンドは、地上望遠鏡の光度測定および分光測定の整合性に対して顕著な脅威をもたらしている。
• 将来的な天文観測の品質を保つために、衛星設計の見直しや運用上の調整といった予防的緩和措置が不可欠である。