Ультра-черное покрытие поможет снизить световое загрязнение от спутников

Современное небо заполняется спутниками, которые регулярно пролетают над нами, оставляя за собой световые следы. Эти следы могут мешать наблюдениям за звездами, астрономическим исследованиям и даже угрожать естественным экосистемам. Причина заключается в конструкции самих спутников, которые оснащены солнечными панелями, отражающими солнечный свет и создающими искусственное свечение, ослепляющее ночное небо и затмевающее свет природных объектов, таких как Луна, планеты и звезды.

С учетом того, что в ближайшие годы планируется запуск 1,7 миллиона спутников, может наступить момент, когда дети будут смотреть на небо и задаваться вопросом, почему Луна и оставшиеся видимые природные объекты не оставляют за собой световых следов. Чтобы решить эту проблему, команда исследователей из Университета Суррея разработала новое ультра-черное покрытие для спутников, которое может значительно снизить количество отражаемого света.

Присутствие спутников в ночном небе стало привычным для человечества с момента запуска Спутник-1 в 1958 году. Отраженный от этих спутников солнечный свет может создавать яркие следы и вспышки, которые в лучшие времена выглядят привлекательно. Однако с ростом числа активных спутников на низкой околоземной орбите (LEO), которое сейчас приближается к 20 000, все больше беспокойства вызывает возможность их воздействия на наблюдения с помощью телескопов и крупномасштабные исследования ночного неба.

Примером таких наблюдений является Legacy Survey of Space and Time (LSST), проводимый обсерваторией Веры К. Рубин. В числе его целей — создание инвентаря объектов Солнечной системы, включая околоземные астероиды и объекты главного пояса астероидов. Еще одной важной задачей является исследование переходного оптического неба и изучение объектов, которые движутся или изменяют яркость, что станет значительно сложнее из-за множества световых следов.

В своей работе, опубликованной в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, исследователи продемонстрировали, как Vantablack® 310, ультра-черное покрытие, разработанное компанией, основанной на Университете Суррея (Surrey NanoSystems), может значительно уменьшить световое загрязнение от спутников на низкой околоземной орбите. Эта технология возникла из работы профессора Рави Силвы, директора Института передовых технологий (ATI) в Университете Суррея и руководителя его Центра наноэлектроники (не связанного с исследованием).

Команда провела тщательные испытания данного материала в рамках более широкой программы по разработке и оценке будущих покрытий и дизайнов поверхностей спутников, чтобы защитить астрономические наблюдения и ночное небо. Как отметил Джеймс Уитфилд, ученый-приложенец из Surrey NanoSystems и соавтор исследования:

Спутниковые констелляции предлагают огромные преимущества, но их растущая яркость представляет собой проблему для наземной астрономии. Vantablack® 310 сочетает в себе ультра-черные характеристики при различных углах обзора с необходимой прочностью для низкой околоземной орбиты. Мы гордимся тем, что сотрудничаем с Университетом Суррея, чтобы помочь защитить ночное небо, поддерживая инновации в технологии спутников.

В симуляциях покрытие показало свою эффективность, значительно уменьшая яркость поверхностей спутников до уровня, близкого к рекомендованному Международным астрономическим союзом. Полученные результаты свидетельствуют о том, что ультра-черные покрытия могут стать практическим решением для снижения влияния будущих спутников на астрономию и ночное небо.

"Ночное небо — одно из самых древних окон человечества в Вселенную, но его все труднее увидеть", — сказала Аста Чатурведи, ведущий автор исследования и аспирант Университета Суррея. "Наши результаты показывают, что относительно простые выборы материалов могут существенно изменить то, как спутники влияют на астрономические наблюдения, не требуя значительных изменений в дизайне миссий."

Соавтор исследования, доктор Ноэлия Ноэль, старший преподаватель астрофизики в Университете Суррея, добавила:

Космос становится все более переполненным, что создает проблемы не только для астрономов, но и для всех, кто ценит неповрежденное ночное небо. Обнадеживает то, что это исследование движется вперед, переходя от простого выявления проблемы к разработке практических, основанных на фактических данных решений. Как астрофизик в Суррее, я особенно горжусь тем, что потенциальное решение этой астрономической проблемы возникло из передовых исследований материалов в нашем университете.

Команда готовит демонстрацию в орбитальных условиях в рамках миссии Jovian-1 CubeSat, которая является совместной спутниковой программой, включающей университеты Суррея, Портсмута и Саутгемптона. В ходе демонстрации будет протестирована эффективность покрытия в космосе и возможность измерения изменений яркости с Земли. Аста Чатурведи, ведущий автор исследования, представит свои результаты на семинаре ООН по темным и тихим небесам в Вене в 2026 году. Как она отметила:

Наша работа в корне направлена на решение важной проблемы для астрономии с помощью подхода, основанного на фактических данных. Это демонстрирует, как астрономическое сообщество работает вместе с инженерами и промышленностью для разработки реалистичных, научно обоснованных стратегий смягчения, которые приносят пользу как космической деятельности, так и защите ночного неба.

Дополнительные материалы: RAS, MNRAS