着実に増え続ける衛星の数は地上の天文学にとって課題となっているが、新たな研究によりハッブル宇宙望遠鏡のような宇宙望遠鏡も苦境に立たされていることが明らかになった。
低軌道（LEO）を周回する衛星は、90分ごとに地球の周りを一周します。現在軌道上で稼働している数千機もの衛星を考慮すれば、地上天文学における問題点はすぐに理解できるでしょう。StarlinkやOneWebといった衛星群は、天文画像に煩わしい縞模様を作り出し、この問題を深刻化させます。この状況は非常に深刻で、科学者たちは衛星群を「天文学にとっての存亡の危機」と宣言しています。
SpaceXの創設者イーロン・マスク氏が2019年5月のツイートでそのように示唆したことから、宇宙天文学は当然の解決策のように思えるかもしれない。しかし、今週Nature Astronomy誌に掲載された研究は、ハッブル宇宙望遠鏡がこれらの急増する衛星群によってどれほど影響を受けているかを示している。
ドイツのマックス・プランク地球外物理学研究所のサンダー・クルク氏が率いるこの研究では、2009年から2020年にかけてハッブル宇宙望遠鏡で撮影された画像の3.7%が衛星の縞模様によってぼやけていたことが明らかになった。2021年までにこの数値は5.9%に上昇した。当時、軌道上にはスターリンク衛星1,562基とワンウェブ衛星320基が配置されており、「ハッブル宇宙望遠鏡の軌道に近い衛星の数が増加した」と研究者らは記している。
この研究のために、研究者たちはハッブル小惑星ハンター・プロジェクトに参加する1万人以上の市民科学者から提供された10万枚以上のハッブル宇宙望遠鏡画像を解析した。ディープラーニングアルゴリズムは、衛星の縞模様によって損なわれた画像を検出し、小惑星、重力レンズ効果、宇宙線などの自然現象によって生じる同様の軌跡のような特徴を無視するように訓練された。
この分析のためのデータは2021年に停止しましたが、それから2年が経過し、現在軌道上で稼働している衛星の数が大幅に増加していることから、問題は間違いなくさらに深刻化しています。さらに、クルック氏らは厳しい結論を述べています。「現在計画されている人工衛星の数の増加に伴い、ハッブル宇宙望遠鏡の画像のうち衛星が横切る割合は今後10年間で増加し、より綿密な研究と監視が必要になるでしょう。」
ハッブル宇宙望遠鏡は33年の歴史を持つ老朽化しているかもしれないが、小惑星の探査、NASAの実験の監視、あるいは単に天体観測など、依然として重要な科学研究を続けている。衛星群が宇宙天文学に悪影響を及ぼしていることは、明らかに好ましくない。
「私たちはこの問題と向き合うことになるでしょう。そして天文学にも影響が出るでしょう」と、ハーバード・スミソニアン天体物理学センターの天文学者、ジョナサン・マクドウェル氏は、この新たな研究についてニューヨーク・タイムズ紙に語った。「研究できない科学も出てくるでしょう。研究にかける費用が大幅に増えるでしょう。そして、私たちが見逃してしまうものも出てくるでしょう。」
天文学者たちは、状況の悪化を防ぐため、組織化と抗議活動を展開してきた。最近では、国際共同体が国連に支援を要請し、この問題に関する専門家グループの結成を要請した。
一方で、天文学者たちは完全に無力というわけではありません。様々なデータやフィルタリング技術を駆使して、損傷した画像を特定し、修復できる可能性があります。NASAがニューヨーク・タイムズ紙に述べたように、「影響を受けた画像の大部分はまだ使用可能です」。とはいえ、天文学研究にかかる時間とコストの増加は、決して理想的とは言えません。
天文学者たちは、衛星運用事業者に対し、衛星の反射率を低くするなど、それぞれの役割を果たすよう求めています。こうした要請に応えて、SpaceXはStarlinkで太陽光を吸収する暗色塗料の使用など、いくつかの軽減策を実験してきました。しかし、SpaceXによると、この軽減策は「期待したほどの効果が得られなかった」とのことです。同社は、太陽光の反射を遮るバイザーや、表面積を最小限に抑える方向調整といった他の対策は「非常に効果的」であることが証明されたと主張しています。SpaceXはまた、地球からの光を反射させる「誘電体ミラーフィルム」の実験も行っています。
ハッブル宇宙望遠鏡は現在、地表から約540キロメートル（336マイル）上空で運用されており、これはスターリンク衛星の中でも最も高い高度のものよりも約10キロメートル（6マイル）低い高度です。解決策としては、数十年にわたって劇的に縮小してきたハッブル宇宙望遠鏡の軌道を大幅に上昇させることが考えられます。NASAとSpaceXは現在、そのようなことが可能かどうかを判断するための計画を策定中です。
余談だが、最近設置されたウェッブ宇宙望遠鏡は、第2ラグランジュ点から932,000マイル（150万キロ）離れた場所で稼働しているため、衛星の干渉の影響を受けない。
ハッブル宇宙望遠鏡の軌道を引き上げることは有効かもしれないが、現在地球低軌道で運用されている他の望遠鏡や、中国の近々打ち上げ予定の戊天宇宙望遠鏡など、現在開発中の望遠鏡にとっては、わずかな慰めにしかならないだろう。これは依然として解決策を模索する課題である。
