Beeinträchtigung von astronomischen Teleskopen durch Megakonstellationen

Danke Gertrud für die viele Arbeit, sehr aufschlussreich.

Gestern gab es eine sehr sehenswerte-Online-Veranstaltung zum Thema "Loosing the Sky", also der Beeinträchtigungen, die Megakonstellationen hervorrufen.


https://www.youtube.com/watch?v=ESoM3Noz5zk

Dabei wurden nicht nur die gravierenden Folgen für die Astronomie angesprochen, sondern auch die weiteren Folgen.

Eine interessante Zahl war die Zahl der insgesamt bis 2029 geplanten Satelliten:  107000 Satelliten bis 2019. Selbst wenn es am Ende weniger würden, eine gigantische Zahl.

Ich liebe die Astronomie und die Raumfahrt. Aber was uns da droht, ist ein riesiger Schaden.

Viele Argumente wurden hier schon ausgetauscht. Manche naiven Aussagen wie "das kann man doch alles herausrechnen" stimmen einfach nicht. Ein paar Klarstellungen dazu liefert dieses Video.

Viele Grüße
Düsentrieb

Es macht mich sehr traurig.  Die Wissenschaft kann irgendwann ausweichen, von der Erde weg. Aber dass was Lichtverschmutzung und 100.000 Satellliten mit der Perspektive des Menschen machen, es scheint unaufhaltsam.

Das mit dem Ausweichen ist natürlich nicht wirklich gut möglich. Wie in dem Video erwähnt, kostet ein Weltraumobservatorien extrem viel mehr (es wurde ein Faktor 50 geschätzt) und zweitens sind auch das Hubble-Space-Teleskop und andere Observatorien im Weltraum betroffen. Besonders die Probleme der Radioastronomie wurden sehr gut dargestellt.

Aber in der Tat verlieren alle etwas, die den Himmel beobachten wollen, auch die Hobbyastronomen. Vor allem, wenn die Anzahl sich extrem steigert. Noch sind die Probleme moderat und trotzdem schon extrem störend. 

Ohne eine Regulierung oder zumindest Richtlinien, an die sich die Beteiligten halten, sieht es düster aus.

Das Video diskutiert wirklich sehr viel Aspekte, nicht nur die Probleme der Astronomie.

Viele Grüße
Düsentrieb

Hallo,

Letztes Jahr gab es eine Konferenz zum Thema "Dark and Quiet Skies for Science and Society":

die Vereinten Nationen veranstalten zusammen mit der Internationalen Astronomischen Vereinigung (IAU) eine virtuelle Konferenz zum Thema '"Dark and Quiet Skies for Science and Society". Die Konferenz findet vom 5.-9. Oktober 2020 statt. Man muss sich allerdings bis zum 30.9. anmelden (und auch begründen, warum man an der Veranstaltung teilnehmen möchte):
http://research.iac.es/congreso/quietdarksky2020

Das Ergebnis dieser Konferenz war ein sehr ausführlicher Report mit einer Reihe von Empfehlungen: Dark and Quiet Skies for Science and Societies - report and recommendations.

In diesem Jahr gibt es nun eine Veranstaltung auf der die Umsetzung dieser Empfehlungen diskutiert werden wird. Diese Konferenz, 3.-7. Oktober 2021 auf La Palma, soll dieses mal vor Ort stattfinden. Hier gibt's mehr Informationen: Dark and Quiet Skies for Science and Society II -- Implementing the recommendations.

Gruß
Volker

Thread begleitend zum Vortrag von Dr. Genoveva Micheva auf dem #EASLeiden2021 / European Astronomical Society Annual Meeting 2021:
https://twitter.com/asborlaff/status/1410862384412041219


Grafik zum Effekt des "Sonnenschildes" auf die scheinbare Helligkeit von Starlinksatelliten:


Leicht OT: Hier wird von Hugh Lews der starke Unterschied von Konstellationen in tiefen orbtis mit denen in höheren LEO Orbits herausgestellt:

Hugh Lews: "Low Earth Orbit (~300-400 km) satellite constellations like #Starlink have low long term impact in terms of space sustainability, as they reentry very quickly, leaving the orbits clean again. That is not the case of #OneWeb like satellites"

In dem Twitter-Thread den @Sensei reingestellt hat,

gibt es einen Tweet von Alejandro S. Borlaff @asborlaff, der ein Visualisierungstool für künstliche Satelliten von AstriaGraph vorstellt. Dort kann man sich reinzoomen, die einzelnen Punkte anklicken und es werden die Umlaufbahn und weitere Infos in einem Einschub angezeigt.

http://astria.tacc.utexas.edu/AstriaGraph/

Quelle:
https://twitter.com/asborlaff/status/1410979903684726784

Sehr interessant, nicht nur zum Spielen.
Gruß Gertrud

Die UNO wird sich wohl nach Kenntnis teilnehmender Diplomaten auf einem Forum im August auch mit der Frage befassen, ob die Menschheit ein Recht auf einen dunklen und ruhigen Himmel hat.

Die UNO hat keine Befugnis, Starts zu regulieren. Denkbar ist jedoch, dass die Vertreterinnen und Vertreter Nationen zusammenbringen, um internationale Normen zu etablieren. Diese wiederum würden Satellitenbetreiber ermutigen, die Auswirkungen ihrer Megastellungen auf die Astronomie zu berücksichtigen und zu mildern.

https://www.spektrum.de/news/debatte-ueber-megakonstellationen-satelliten-am-nachthimmel/1897651

Delegationen aus den Vereinigten Staaten, Kanada und Japan schlugen vor, dass der Unterausschuss das Thema Satellitenkonstellationen weiterhin als regulären Punkt auf der Tagesordnung seiner Sitzungen behandeln sollte. Die Delegierten aus China und Russland lehnten dies jedoch ab und sagten, sie bräuchten mehr Zeit, um das Thema zu untersuchen.

Wohl eher, um vorher noch schnell eigene Konstellationen zu starten? Für die Diskussion braucht es nicht sooo viel an Untersuchungen.

In der Zwischenzeit arbeiten die Astronomen an weiteren Lösungen für das Problem. Dazu gehören die Entwicklung von Datenbanken mit Satellitenpositionen, um vorherzusagen, wann Satelliten vorbeiziehen – so dass Teleskope diesen Teil des Himmels vorübergehend meiden können –, und Software, um Satellitenspuren aus den Bildern zu entfernen.

Gibt es diese Datenbanken an sich nicht schon - und man müsste primär die API  und die Analyse der Datenbanken verbessern?

Ein längerer, 10 teilige Tweet von Mark McCaughrean  @markmccaughrean  über die Untersuchung der Hubble- Bilder und die gefundenen Spuren in allen HST ACS & WFC3-Bildern

Ausgezeichneter Artikel über Megakonstellationen in @TheEconomist von @alokjha einschließlich eines Ergebnisses aus unserem @esa internen Teamprojekt, dass die Anzahl der Spuren auf Hubble-Bildern in der ersten Hälfte des Jahres 2021 im Vergleich zu den Jahren 2009-2020 um 80 % gestiegen ist.

https://twitter.com/markmccaughrean/status/1464661547838488579

Der Bericht in @TheEconomist ist für mich hinter einer Schranke.
https://www.economist.com/international/2021/11/25/vast-satellite-constellations-are-alarming-astronomers

Seine Schlußfolgerung:
dies ist jedoch nur der Anfang der Megakonstellationsära und es werden noch viele weitere Satelliten folgen, von denen viele für professionelle weltraum- und bodengestützte Teleskope sichtbar sein werden.

https://twitter.com/markmccaughrean/status/1464675794131816458

Beste Grüße Gertrud

gelöscht.

Es gibt keine 6,5% Chance einen Satellitenzug zu entdecken.

Es gibt (normalisiert) eine 6,5% Chance, dass auf einer Aufnahme IRGEND eine Satellitenspur zu finden ist.
--

Wurde in dem Thread die Idee besprochen, wie man die "kontaminierten" Aufnahmen aus dem Summenbild löscht?

Als Migrationstechniken wurde nur das Stacking kurz erwähnt.
(und, ja, Starlinksatelliten können ziemlich nach am HST vorbei ziehen)

In many cases, the trails can be removed by stacking multiple images, although some science programmes preclude that. And because some of the satellites are actually pretty close to HST, they're sometimes out of focus, making big, fat trails covering a lot of the image.

Da muss man sich am Vera Rubin Telescope langsam beeilen. Fürs ELT wirds hoffentlich noch eine Weile reichen.
Ansonsten alles an die Lagrangepunkte!

Langfristig wird in der Bildnachbearbeitung per Software die Satellitenspuren automatisch herausberechnet werden und sollte in der Zukunft wohl kein großes Problem mehr darstellen.

@christiankrause6: Erkenntnis oder Hoffnung?

Gruß   Pirx

gelöscht.

Viele Satellitenspuren können wohl herausgefiltert werden, stören nicht (z.B. Untersuchungsobjekt nicht betroffen oder betrifft eine "Kalibrierungsaufnahme" in der Dämmerung) oder können durch Anpassungen des Aufnahmezeitpunkts verhindert werden.

Andere sind Bedeckungen, können durch fehlendes Material für Stacking nicht gefiltert werden (Beobachtungen zu Lang oder zu kurz/einmalig), führen durch Überblendung oder optische Effekten zum Spillover in andere Sensorbereiche, stören automatisierte Analyseverfahren (z.B. bei der Suche nach Leuchtspuren von Sternschnuppen) oder führen schlicht durch den Prozess des Rausfilterns zu Datenverlust und längere nötige Beobachtungszyklen.

[für Pirx: das sind durch Erfahrungen und Wissenstransfer gestützte Spekulationen meinerseits]

EDIT @Hugo:
- längst nicht alle astronomischen Aufnahmen entstehen durch stacking. Insb. bei Beobachtung von Leutschwachen Zielen. Da muss man halt Minuten(/stunden)lang Photonen aufaddieren um was zu sehen.
- ein einfacher schwarzer Balken kann das Ergebnis verfälschen. Außerdem ist die Breite nicht immer zu 100% genau zu ermitteln.
 
aber ja, eine komplexere Variante davon wird wohl in Zukunft häufiger zum Einsatz kommen.

gelöscht.

Erkenntnis oder Hoffnung?

Das ist eher Erkenntnis. Heute filtert schon die einfachste Fotosoftware kleine Störungen in Fotos automatisch heraus. Wenn in der Astronomie moderne Handgeschriebene Software von absoluten Profis programmiert und eingesetzt wird, sollte dies eine recht einfache zu lösende Aufgabe sein. Zumal man in der Sternenbeobachtung auf Langzeitbelichtung setzt und hier keine Verschlusszeiten vom 50 m/sek zum Einsatz kommen. Je Länger die Verschlusszeiten, um so besser kann eine gute Software Störungen herausfiltern und kompensieren. Und die ultimativen Programmier-Nerds die sich z.B. mit der Software für die Kamerasysteme vom ELT beschäftigen haben schon lange die Entfernung von Störeinflüssen ( Flugzeuge, Satelliten o.Ä ) auf ihrer Agenda. Mit den Störeinflüssen der Atmosphäre hat es auch funktioniert, so dass das VLT mittlerweile besserer Aufnahmen machen kann als Hubble ohne Atmophärenstörungen.

Wenn bei einer einzelnen Langzeitbelichtung eine Satellitenspur über einem Stern (oder schlimmer: einem ausgedehnten Objekt wie einer Galaxy) liegt, dann sind die drunterliegenden Informationen in den allermeisten Fällen verloren.

Sorry, wenn ich hier so hard bin: aber hier schlägt der Dunning-Kruger-Effekt zu. Die ganzen Probleme hierbei erkennt man erst, wenn man stark mit der Materie vertraut ist.
(Und das sage ich als ein Kritiker der übermäßigen 'lichtverschmutzungs'-Kritik)

EDIT:
Dieser Post war primär eine Antwort an Christiankrause6. Und sollte herunter kondensiert so viel heißen wie: "Ganz so einfach generell überall wird das Rausrechnen der Satellitenspuren wohl nicht gehen."
Ein paar der möglichen Fallstricke habe ich schon aufgezeigt. Und ich bin mir sicher, wenn man noch mehr mit der Sache vertraut ist fallen einem noch mehr Probleme auf.
Dunning-Kruger-Effekt trifft auf jeden zu - insb. auch auf mich. Auch ich kenn mich natürlich zu wenig mit der Thematik aus, um die ganzen damit verbundenen Probleme vollständig zu überblicken.

Außerdem möchte ich noch unterstreichen, dass ich Hugo bei seiner Ansicht, bei einem Vielfach-Stacking sollten sich ganz gute Resultate bei dem Rausfiltern der Satellitenspuren erzielen lassen, unterstütze. Nur muss man sich bewusst sein, dass auch dort Randbedingungen zu beachten sind und es wohl auch dort nicht 'immer und ganz einfach' funktionieren wird. (was Hugo ja auch nicht behautet hat.)

Das: https://de.wikipedia.org/wiki/Hubble_Ultra_Deep_Field
wird dann wohl eher schwierig zu wiederholen sein.
Und ich glaube auch nicht, das man sich bei all den kosmologischen Ungewissheiten auch noch angreifbar machen will bzgl. irgendwelcher Manipulationen an den Bildern.
Und das wegen Profitinteressen und schnellem Internet überall.
Die Tragik der Allmende.

Vielleicht übersehe ich gerade etwas, aber Hubble fliegt doch 550km hoch, genau wie die Starlink-Sats.

Wie können die in die Aufnahmen des HST gelangen?

Dann müßte das Hubble ja ganz haarscharf an der Erdoberfläche vorbeifotografieren, damit ihm ein Starlink-Sat ins Bild kommt.

Oder geht's um andere Konstellationen, die höher fliegen als Starlink, und mit Starlink hat das gerade gar nichts zu tun?

Hallo,

Heute filtert schon die einfachste Fotosoftware kleine Störungen in Fotos automatisch heraus. Wenn in der Astronomie moderne Handgeschriebene Software von absoluten Profis programmiert und eingesetzt wird, sollte dies eine recht einfache zu lösende Aufgabe sein. Zumal man in der Sternenbeobachtung auf Langzeitbelichtung setzt und hier keine Verschlusszeiten vom 50 m/sek zum Einsatz kommen.

Es gibt einen entscheidenden Unterschied zwischen Photographie, um schöne Bilder zu machen, und wissenschaftlicher Beobachtung. Bei der wissenschaftlichen Aufnahme geht es um die Information, die in jedem Pixel der Aufnahme enthalten ist. Wenn dann Pixel nicht brauchbar sind, dann ist die Information in diesem Pixel verloren. Wenn ich das dann einfach herausrechne, dann habe ich zwar wieder ein schönes glattes Bild, aber ich weiss nicht, ob nicht in diesem Moment der Aufnahme in diesem Bildpunkt etwas passiert ist. Eine Punktquelle kann man zwar zu einem gewissen Grad rekonstruieren (da eine Punktquelle in einer bestimmten Weise abgebildet wird, in der sogenannten Point Spread Function), bei ausgedehnten Objekten oder wenn ein Spektrum aufgenommen  werden soll, geht das aber nicht. Die Information ist und bleibt verloren.
Beim Stacking kann man dann die einzelne Information ignorieren, es vermindert sich so aber die effektive Beobachtungszeit in den betroffenen Pixeln und die Aufnahme wird weniger tief.

Mit den Störeinflüssen der Atmosphäre hat es auch funktioniert, so dass das VLT mittlerweile besserer Aufnahmen machen kann als Hubble ohne Atmophärenstörungen.

Beim VLT wird der Störeinflluss aber aktiv korrigiert, also es wird ein Laser benutzt, um während der Aufnahme die Störung zu analysieren und so ausgleichen zu können.
Spätere Aufnahmekorrekturen (z.B. Stacking) ersetzen Information durch Annahmen (z.B., das in dem fehlenden Pixel nichts ungewöhnliches passiert ist). Jede Satellitenspur in einer Aufnahme macht Information über den dahinter liegenden Himmel unbrauchbar.

Ich habe als Astrophysiker mit bodengebundenen Teleskopen Langzeitbelichtungen (~ 1 Stunde) auf großen Feldern zur Spektrenbestimmung durchgeführt  (wide-field objective-prism observations). Die Leuchtspur von Flugzeugen hat darin immer mal wieder Spektren unbrauchbar gemacht. Das lässt sich nicht wegrechnen oder wegdiskutieren. Je mehr Satellitenspuren dazukommen, desto geringer der Erkenntnisgewinn.

Gruß
Volker

Volker, wie ist das denn allgemein bei den Detektoren an Teleskopen mit Sättigung? Ich weiß von Röntgendetektoren, dass die Pixel einige Minuten lang nachleuchten und solange quasi unbrauchbar sind, wenn sie überladen wurden. Ich weiß aber nicht, ob der Effekt nur vom Szintillator kommt, oder (auch) von der CCD. Ist der gleiche Effekt also auch bei Teleskopen zu erwarten, wenn einzelne Pixel von Satelliten, die ja sehr viel heller sind, als was man sonst so misst, gesättigt werden?

Ich hatte zumindest schon was von spill-over effekten auch bei optischen CCD-Pixeln gelesen. Das kann wohl durchaus zu Problemen führen.