Низька навколоземна орбіта стрімко перетворюється на один із найбільш завантажених районів космосу. Сотні й тисячі супутників забезпечують зв’язок, навігацію та інші сучасні технології, але водночас вони створюють нову проблему — заважають астрономам спостерігати за Всесвітом.
Вчені шукають спосіб зробити космічні апарати менш помітними для телескопів. Одним із можливих рішень може стати Vantablack 310 — спеціальне надчорне покриття, яке здатне поглинати майже все світло, що на нього потрапляє.
Дослідники з Університету Суррея у Великій Британії вважають, що така технологія може значно зменшити вплив супутників на астрономічні спостереження. Дослідження було опубліковано в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Космос стає дедалі яскравішим
Сьогодні на орбіті Землі перебуває понад 14 тисяч супутників, і ця кількість продовжує швидко зростати. Особливо багато апаратів працює на низькій навколоземній орбіті (LEO), де розгортаються великі супутникові угруповання для інтернет-зв’язку та інших сервісів.
Для астрономів це створює серйозну проблему. Сонячне світло, яке відбивається від корпусів супутників, залишає яскраві сліди на знімках телескопів. Таке явище отримало назву світлове забруднення, спричинене супутниками.
«Нічне небо — одне з найдавніших вікон людства у Всесвіт. Але побачити його стає дедалі складніше», — зазначила астрофізикиня Аста Чатурведі з Університету Суррея.
Фарба, яка майже не відбиває світло
У пошуках вирішення проблеми дослідники звернули увагу на Vantablack 310 — нову версію одного з найчорніших матеріалів, коли-небудь створених людиною. У лабораторних випробуваннях супутник із таким покриттям відбивав лише близько 2% світла, яке на нього потрапляло.
За словами науковців, це показує, що навіть відносно прості зміни у виборі матеріалів можуть суттєво зменшити вплив космічних апаратів на роботу наземних обсерваторій без необхідності повністю змінювати конструкцію супутників.
Наскільки темнішими можуть стати супутники
Щоб оцінити ефективність покриття, команда використала комп’ютерні моделі, які враховували різні умови перебування супутників на орбіті. Виявилося, що яскравість апарата залежить не лише від самого покриття, а й від умов освітлення. Наприклад, супутник може виглядати яскравішим над поверхнею, вкритою снігом, ніж над океаном.
У найгіршому сценарії супутник із Vantablack 310 отримав оцінку яскравості від 6,7 до 7,0 за шкалою AB magnitude. Чим більше значення за цією шкалою, тим слабкішим виглядає об’єкт.
Це близько до рекомендацій Міжнародного астрономічного союзу, який радить обмежувати яскравість супутників приблизно на рівні 7-ї зоряної величини. Для порівняння, звичайний супутник SpaceX без спеціального покриття у випробуваннях дослідників показав значно гірший результат — приблизно 3,7 зоряної величини, тобто був набагато помітнішим.
Перевага над попередніми спробами
Компанії, які запускають великі супутникові мережі, вже намагалися вирішити проблему яскравості. Наприклад, SpaceX проводила експерименти з проєктами DarkSat і VisorSat, метою яких було зменшення відбиття сонячного світла. За оцінкою британських учених, Vantablack 310 показав результати, які можна порівняти з цими рішеннями або навіть перевершити їх.
Дослідники також вивчили структуру покриття під електронним мікроскопом. Вони виявили своєрідні «коралові» мікроструктури з порожнинами, які допомагають захоплювати світло замість його відбиття.
Чи готова фарба до роботи в космосі
Попри обнадійливі результати, вчені наголошують: лабораторні випробування — лише перший етап. Vantablack 310 має ще пройти перевірку в реальних космічних умовах. Потрібно з’ясувати, як покриття витримуватиме екстремальні температури, радіацію та тривалу роботу на орбіті.
«Це дослідження оцінює лише оптичні характеристики. Поведінка космічного апарата з точки зору температури, довговічності та інтеграції систем потребує окремих випробувань», — зазначили автори роботи.
Наступним кроком стане використання Vantablack 310 у реальній космічній місії Jovian-1 на базі CubeSat. Після запуску вчені зможуть виміряти справжню яскравість супутника з поверхні Землі.
Рішення для астрономії, але не для космічного сміття
Дослідники підкреслюють, що темне покриття може вирішити лише одну частину проблеми — світлове забруднення. Воно не усуне ризики, пов’язані з накопиченням космічного сміття, зіткненнями супутників чи перевантаженням орбіти. Однак технологія може допомогти зберегти можливість спостерігати за зоряним небом у майбутньому.
«Космос стає дедалі більш переповненим, створюючи проблеми не лише для астрономів, а й для всіх, хто цінує незайманий вигляд нічного неба», — зазначила астрофізикиня Ноелія Ноель з Університету Суррея.
Якщо людство й надалі активно використовуватиме супутники для зв’язку, передачі даних і майбутніх технологій, таких як космічні обчислювальні системи для штучного інтелекту, пошук способів зробити їх менш помітними може стати важливою умовою збереження доступу до Всесвіту для науки.