Secular Brightness Trends of Starlink and OneWeb Satellites

Basandosi su 1,6 milioni di misurazioni effettuate dall'osservatorio robotico MMT9 tra il 2021 e il 2.026, lo studio rivela che i satelliti Starlink VisorSat si sono progressivamente illuminati di 0,6 magnitudini, mentre quelli OneWeb si sono oscurati di 0,4 magnitudini, entrambe le tendenze risultando statisticamente significative a 3 sigma.

L'essenziale

Immagina il cielo notturno come un grande, antico teatro. Per secoli, gli astronomi e gli osservatori del cielo sono stati il pubblico, seduti al buio, ammirando le stelle come se fossero le luci del palcoscenico. Ma negli ultimi anni, due grandi compagnie di produzione (SpaceX con Starlink e Eutelsat con OneWeb) hanno iniziato a riempire il cielo di nuovi "attori": migliaia di satelliti che passano velocemente, creando scie luminose che disturbano lo spettacolo.

Questo studio, scritto da Anthony Mallama, è come un reportage di lungo periodo su come questi nuovi "attori" stanno cambiando il loro costume di scena nel corso di 5 anni (dal 2021 al 2026).

Ecco cosa è successo, spiegato in modo semplice:

1. Il Grande Esperimento

Gli scienziati hanno usato un "occhio robotico" molto potente in Russia (l'osservatorio MMT9) che ha fatto 1,6 milioni di foto ai satelliti. È come se avessero guardato il cielo ogni notte per anni, misurando quanto fossero luminosi questi satelliti, correggendo la distanza per vedere come apparirebbero se fossero tutti alla stessa distanza dalla Terra.

2. La Storia di Starlink: I "VisorSat" che si sono accesi

SpaceX ha provato una soluzione intelligente per i suoi primi satelliti: ha aggiunto dei piccoli "cappelli" o visiere (chiamati VisorSat) per ombreggiare le parti che riflettevano la luce del sole, rendendoli meno visibili.

• Cosa è successo: Purtroppo, nel corso degli anni, questi satelliti con i "cappelli" sono diventati più luminosi.
• L'analogia: Immagina di dipingere una macchina di nero per non farla notare. Dopo qualche anno, la vernice si sbiadisce o si sporca di polvere, e la macchina diventa più visibile di prima. È successo proprio questo: i satelliti Starlink con le visiere sono diventati più brillanti di circa il 60% (in termini astronomici) nel tempo.
• Nota: SpaceX ha poi smesso di usare questi "cappelli" perché interferivano con le comunicazioni laser, passando a modelli più recenti (V1.5) che, fortunatamente, non hanno mostrato cambiamenti di luminosità significativi.

3. La Storia di OneWeb: I "Faded" che si spengono

Dall'altra parte c'è la costellazione OneWeb.

• Cosa è successo: Questi satelliti hanno fatto esattamente l'opposto. Nel corso degli anni, sono diventati più scuri.
• L'analogia: Pensa a un vecchio muro bianco esposto al sole e alla pioggia. Col tempo, la polvere e le intemperie lo rendono grigio e meno riflettente. I satelliti OneWeb sembrano essersi "sporciti" o aver perso la loro brillantezza iniziale, diventando meno fastidiosi per gli astronomi.
• Il mistero: Gli scienziati hanno controllato se questo fosse dovuto all'invecchiamento dei materiali (come un vecchio vestito che sbiadisce). Hanno confrontato i satelliti vecchi con quelli nuovi lanciati nel 2024 e hanno visto che sono quasi uguali. Quindi, non è solo "invecchiamento": sembra che ci sia un altro motivo, forse legato a come sono costruiti o a come interagiscono con lo spazio, ma nessuno sa ancora esattamente perché. Le aziende non hanno dato risposte chiare.

4. Perché è importante?

Questo studio ci insegna due cose fondamentali:

1. Le cose cambiano: Non possiamo assumere che un satellite sia sempre uguale a se stesso. Se oggi è scuro, tra 5 anni potrebbe essere luminoso, o viceversa.
2. Serve monitoraggio continuo: Proprio come un medico deve fare controlli periodici per la salute, gli astronomi devono monitorare costantemente questi satelliti per capire se il cielo starlink e OneWeb stanno diventando più o meno "rumorosi" per le nostre osservazioni.

In sintesi:
Mentre i primi satelliti di Starlink con le visiere hanno iniziato a "splendere" di più (un problema), i satelliti OneWeb si sono "spenti" un po' (una buona notizia, ma con un mistero irrisolto). La ricerca ci dice che il cielo non è statico: è un ambiente dinamico dove la luce dei nostri nuovi "inquilini" spaziali cambia costantemente, e dobbiamo tenerli d'occhio per proteggere la bellezza del nostro cielo notturno.

Sommario tecnico

Titolo: Tendenze Secolari di Luminosità dei Satelliti Starlink e OneWeb

1. Il Problema

I satelliti artificiali, in particolare le grandi costellazioni in orbita bassa (LEO), interferiscono con le osservazioni astronomiche e con l'estetica del cielo notturno. Sebbene studi precedenti abbiano analizzato le caratteristiche di luminosità poco dopo il lancio delle costellazioni, mancava una comprensione a lungo termine di come la luminosità di questi satelliti cambi nel tempo una volta raggiunta l'orbita operativa. È fondamentale monitorare queste variazioni "secolari" (a lungo termine) per valutare la reale severità dell'impatto sull'astronomia e per comprendere i meccanismi fisici alla base delle variazioni di luminosità (invecchiamento dei materiali, weathering spaziale, modifiche operative).

2. Metodologia

Lo studio si basa su un'analisi massiccia di dati fotometrici raccolti tra il 2021 e il 2026:

• Strumentazione: I dati sono stati acquisiti dall'osservatorio robotico MMT9 in Russia (coordinate 43.65°N, 41.43°E), che opera a una frequenza di 10 Hz registrando tracce di satelliti attraverso il cielo.
• Volume dei dati: Sono stati analizzati complessivamente 1,6 milioni di misurazioni di magnitudine.
• Campioni specifici:
  • Starlink VisorSat: 317.224 magnitudini di 34 satelliti (858 passaggi).
  • Starlink V1.5: 236.058 magnitudini di 35 satelliti (640 passaggi).
  • OneWeb: 1.069.435 magnitudini di 35 satelliti (1.451 passaggi).
• Elaborazione dei dati:
  • Le magnitudini sono state calcolate come media per ogni traccia.
  • Per garantire uniformità, le magnitudini sono state corrette alla distanza standard di 1.000 km applicando la legge dell'inverso del quadrato della luce.
  • I dati sono stati raggruppati in segmenti temporali di 0,1 anni.
  • Non sono state applicate correzioni per la funzione di fase (per evitare incertezze aggiuntive), concentrandosi sulle magnitudini a 1.000 km.
  • L'analisi statistica ha utilizzato un adattamento lineare ai minimi quadrati per determinare le pendenze delle tendenze.

3. Contributi Chiave e Risultati

Lo studio ha rivelato tendenze di luminosità opposte e statisticamente significative per le diverse costellazioni analizzate:

• Starlink VisorSat (Prime generazioni con parasole):

  • Trend: Un aumento di luminosità (scurimento negativo in termini di magnitudine) di 0,122 magnitudini all'anno.
  • Significatività: Statisticamente significativa a 3,1 sigma.
  • Contesto: Questi satelliti, lanciati a partire dall'agosto 2020, utilizzavano parasole per schermare il telaio rivolto verso il nadir. Nonostante l'intento di mitigazione, sono diventati più luminosi nel tempo.

• Starlink V1.5:

  • Trend: Un lieve aumento di luminosità (-0,067 mag/anno), ma non statisticamente significativo (1,3 sigma).
  • Nota: SpaceX ha rimosso i parasole dai satelliti V1.5 perché interferivano con le comunicazioni laser.

• OneWeb (Operato da Eutelsat):

  • Trend: Un diminuzione di luminosità (scurimento positivo in termini di magnitudine) di 0,078 magnitudini all'anno.
  • Significatività: Altamente significativa a 3,9 sigma.
  • Analisi comparativa: Per escludere l'invecchiamento dei materiali come causa, lo studio ha confrontato satelliti lanciati "precocemente" (pre-2022) con quelli lanciati "tardivamente" (ottobre 2024). I satelliti recenti mostrano una luminosità media (7,41 mag) simile a quella dei satelliti vecchi (7,35 mag) nello stesso periodo.
  • Conclusione parziale: Poiché i satelliti nuovi e vecchi hanno luminosità simili, il fenomeno di oscuramento non è dovuto all'invecchiamento dei materiali o al weathering spaziale, ma a cause ancora ignote.

4. Discussione e Cause

• Causa sconosciuta: L'autore sottolinea che la causa radice di queste variazioni di luminosità (l'oscuramento di OneWeb e l'illuminamento di Starlink VisorSat) non è nota.
• Contatto con le aziende: I tentativi di chiarire queste problematiche tramite comunicazioni con SpaceX ed Eutelsat non hanno fornito risposte risolutive.
• Implicazioni: La divergenza nei trend suggerisce che fattori specifici del design o delle operazioni di ciascuna costellazione (diversi dall'invecchiamento generico) guidano queste variazioni.

5. Significatività e Conclusioni

• Necessità di monitoraggio a lungo termine: Lo studio dimostra che le valutazioni di luminosità basate su dati immediati post-lancio sono insufficienti. Le tendenze seculari possono cambiare drasticamente la valutazione dell'impatto di una costellazione sull'astronomia nel corso di pochi anni.
• Impatto pratico:
  • I satelliti Starlink VisorSat stanno diventando più luminosi, peggiorando potenzialmente l'inquinamento luminoso per gli astronomi.
  • I satelliti OneWeb stanno diventando più deboli, il che potrebbe essere un fattore positivo per l'astronomia, sebbene la causa non sia ancora compresa.
• Disponibilità dei dati: Il paper promuove la trasparenza rendendo disponibili le magnitudini nel database online MMT9 e il software utilizzato per l'analisi.

In sintesi, il lavoro di Mallama fornisce la prima evidenza quantitativa di cambiamenti di luminosità a lungo termine nelle costellazioni satellitari più grandi, evidenziando la necessità di studi continui per proteggere il cielo notturno e le osservazioni astronomiche.