El investigador del INCT, Jeremy Tregloan-Reed es astrónomo, doctor en Astrofísica de la University of Keele del Reino Unido, Master en Física, Astrofísica y Cosmología, entre 2014 y 2016 fue becario del Programa posdoctoral de la NASA (NPP) en el centro Ames en California, EE. UU. Hoy lidera uno de los dos proyectos Fondecyt que llevan adelante investigadores del Instituto de Astronomía y Ciencias Planetarias (INCT) de la UDA.

Fue la revista Nature fechada el 26 de mayo, que en el reportaje titulado: ‘Unsustainable’: how satellite swarms pose a rising threat to astronomy. SpaceX and other companies are still struggling to make their satellites darker in the night sky; citó la investigación del investigador de la UDA y se refiere a: “Un estudio preliminar de 50 satélites OneWeb durante 2021 encontró que casi la mitad de ellos (Satélites de órbita baja) eran un poco más brillantes que el límite ‘seguro’ especificado por los astrónomos, dice Jeremy Tregloan-Reed, astrónomo de la Universidad de Atacama en Copiapó, Chile”.

El Dr. Jeremy Tregloan-Reed accedió a una entrevista en la cual explicó cómo su investigación observa, explica y analiza cómo los enjambres de satélites de órbitas bajas afectan a la observación y registro de los fenómenos celestes desde los telescopios más poderosos del hemisferio sur. A continuación los detalles proporcionados por el científico británico del INCT UDA:

¿Qué son los enjambres o megaconstelaciones de satélites y a qué se refiere su investigación?

Las megaconstelaciones de satélites en órbita terrestre baja (LEO) están diseñadas para proporcionar acceso a Internet de alta velocidad y baja latencia a los habitantes de regiones remotas en las que, debido a su elevado coste, se prohíbe la instalación de cables de fibra de alta velocidad. Si se comparan con los satélites GPS o de televisión que residen en órbitas geoestacionarias (a unos 36.000 km sobre la superficie de la Tierra), estos nuevos satélites, al residir en LEO (entre 300 y 1.200 km sobre la superficie de la Tierra), son entre 900 y 14.500 veces más brillantes que los satélites GEO, lo que los hace visibles a simple vista. Al tener una órbita baja, pueden proporcionar un internet más rápido que los anteriores servicios de internet por satélite, pero debido a sus órbitas bajas, se necesitan miles o incluso decenas de miles de satélites (en lugar de 10 o 100) para proporcionar la máxima cobertura a la superficie de la Tierra, de ahí que los llamemos megaconstelaciones. Por ello, a finales de la década habrá potencialmente 100.000 satélites en LEO, todos visibles a simple vista. 

¿Qué relevancia tiene para el INCT y para la UDA que su investigación sea citada en un artículo de una revista con el factor de impacto 41.456 como lo es la revista Nature?

El hecho de que la investigación que se lleva a cabo en el INCT y en la UDA se cite en una revista de impacto excepcional como Nature es de vital importancia para aumentar la visibilidad del INCT y de la UDA en la escena internacional. Destaca la investigación de vanguardia que se realiza en el INCT y pone de relieve nuestro programa de doctorado. Además, contribuirá a la contratación de profesionales altamente cualificados en astronomía, ayudando a las recomendaciones de la CNA durante la acreditación del programa de doctorado. 

¿Qué relación tiene el artículo científico que cita su investigación en la revista Nature con la investigación que realiza a través del proyecto Fondecyt?

El trabajo citado en Nature es un pequeño subconjunto de mi proyecto Fondecyt. Mi proyecto Fondecyt consiste en realizar observaciones ópticas en tierra de los satélites de las megaconstelaciones (por ejemplo, Starlink, Oneweb, Amazon y otros) para crear modelos basados en datos del brillo reflectante de los satélites para un rango de distancias, ángulos de fase reflectante y orientaciones de los satélites. A través de esto esperamos comenzar a entender el impacto de las megaconstelaciones en los observatorios astronómicos aquí en Chile y la calidad del cielo nocturno.

El trabajo citado en Nature es un subconjunto de datos (2021) tomados de los satélites Oneweb con el telescopio danés de 1,54m de ESO en La Silla, Chile -uno de los lugares que disfruta de las noches más oscuras de la Tierra-. Los resultados preliminares indican que algo más de la mitad de los satélites Oneweb se encuentran en la zona de seguridad (es decir, más débiles que la magnitud 7,9 para una altura orbital de 1.200 km), mientras que algo menos de la mitad son demasiado brillantes, lo que hace imposible eliminarlos de las imágenes obtenidas con los últimos detectores de cámaras sensibles, como los que se están instalando en el nuevo telescopio Charles Simonyi del Observatorio Vera C. Rubin, en Chile. 

¿Cómo LeoSat/ Starlink afectan a la visualización y registro de fenómenos astronómicos en los observatorios localizados en Chile? ¿Son éstos capaces de perjudicar observaciones planificadas en términos de recursos invertidos en horas de observación, generación de datos erróneos o repetición de registros?

Se han realizado algunos estudios al respecto utilizando la información disponible en este momento de los mismos. En todos los casos los instrumentos/telescopios más afectados son los de larga exposición que utilizan cámaras de campo ultra ancho. Actualmente el telescopio más afectado en Chile es el nuevo telescopio Charles Simonyi del Observatorio Vera C. Rubin. Basándose en un estudio de la primera generación de satélites Starlink, se predijo que al menos el 30% de todas las imágenes obtenidas en el crepúsculo astronómico (primera y última hora y media de cada noche) tendrían al menos una raya del satélite. Sin embargo, con los nuevos satélites Starlink, que emplean algún tipo de diseño de reducción de brillo por reflexión (es decir, visores o material de oscurecimiento), se reducirá el brillo de las rayas de los satélites, facilitando su eliminación en el procesamiento de imágenes, aunque esto requerirá que el observatorio dedique tiempo, recursos y personal para desarrollar el hardware/software para lograrlo.

El coste financiero exacto -de las adecuaciones necesarias para corregir los registros captados por los observatorios- no se conoce en este momento, ya que muchas de las nuevas megaconstelaciones, que cuentan con la aprobación de la Comisión Federal de Comunicaciones (EE.UU.) o de la Unión Internacional de Telecomunicaciones, aún no han sido lanzadas. Mi proyecto Fondecyt consiste en obtener los datos de estos nuevos satélites (a medida que se lanzan) para ayudar a los investigadores a determinar el verdadero impacto en la calidad de nuestros cielos oscuros, y el futuro coste financiero. 

¿Pueden las constelaciones de satélites ser observadas sin instrumentos? ¿Con qué frecuencia pueden ser vistos actualmente y el futuro?

Los satélites como Starlink que orbitan por debajo de los 600 km son visibles a simple vista. Nuestro trabajo muestra que una vez que están en su altura orbital y cuando están en el cenit local (es decir, directamente sobre nosotros) tienen una magnitud visual de  aproximadamente 5 a 6. El sistema de magnitudes funciona de forma que cuanto más pequeño es el número más brillante es el objeto, y la escala es logarítmica, donde un objeto con una magnitud de 2 es 2,512 veces más brillante que un objeto de magnitud 3 y 100 veces más brillante que un objeto de magnitud 7. 

En condiciones de cielo oscuro, el ojo humano puede ver objetos tan débiles como de magnitud 7, mientras que en las ciudades y en muchas zonas urbanas, esto se reduce a una magnitud 3 o 4 debido a la contaminación lumínica local. La forma más fácil de ver estos satélites es justo después del lanzamiento, cuando los satélites Starlink pueden verse como un tren de luces. Como todavía están en ascenso orbital, están mucho más cerca y son más brillantes. Hay un vídeo en Youtube, que muestra uno de estos trenes visto desde Polonia unas 15 horas después del lanzamiento. 

¿Cuáles son los principales hallazgos que la investigación que usted lidera ha tenido y en qué aspecto centrará su trabajo en adelante en este sentido?

El proyecto Fondecyt se encuentra ahora en su cuarto mes de funcionamiento y nuestros resultados preliminares indican que algo más de la mitad de los satélites Oneweb están en la zona de seguridad para el telescopio Charles Simonyi del Observatorio Vera C. Rubin. Si las cosas no cambian, esto podría conducir a la pérdida de datos y podría obligar a la extensión de la investigación de 10 años. Sin embargo, Oneweb ha declarado públicamente que está investigando nuevas formas de oscurecer sus satélites para llevarlos todos a la zona de seguridad.

Nuestro trabajo sigue en marcha y esperamos producir un análisis final de los satélites de Oneweb observados en 2021 con el telescopio danés en los próximos meses. Los resultados completos cubren el brillo reflectante de los satélites en todo el espectro óptico, desde el ultravioleta cercano (unos 300 nanómetros nm) hasta el infrarrojo cercano (~950nm), ya que el impacto de los satélites es diferente según la parte del espectro óptico en la que se realicen las observaciones astronómicas.

También tenemos un estudiante de doctorado en el INCT que está trabajando en esta área y que está realizando el análisis de datos de los satélites OneWeb observados con un telescopio de 0,6 m en Corea del Sur. Al tener un mayor campo de visión, podemos medir la precisión de los TLEs liberados por el operador. Un TLE es un archivo que contiene la posición y la velocidad de los satélites, y permite predecir la posición del satélite para tiempos futuros. Sin embargo, el problema es que los TLEs no contienen barras de error, por lo que no es posible proporcionar una previsión del 100% de la posición futura de los satélites. El proyecto en el que está trabajando el estudiante consiste en medir la posición de los satélites en las imágenes y compararla con la posición pronosticada a partir de la TLE, y por tanto determinar las barras de error que debería tener la TLE. 

¿Cómo pueden evaluar el impacto que producen estas megaconstelaciones de satélites en la observación astronómica?

Para que la investigación pueda evaluar mejor el verdadero impacto de las megaconstelaciones, se necesitan modelos detallados, que requieren una gran muestra de datos. Durante el último año he estado trabajando intensamente con mis colegas de todo el mundo para establecer una red de observación global que recoja datos sobre las megaconstelaciones, para medir su brillo reflectante, la precisión de los TLEs y cualquier dependencia geográfica que puedan tener estos parámetros (por ejemplo, ¿son los satélites más brillantes en Chile que en Europa?) Junto a esto, el pasado mes de septiembre fundamos el grupo chileno de Satélites de Baja Tierra (CLEOsat), para reunir a los expertos de Chile, para ayudar a coordinar los esfuerzos en esta área y ayudar a proporcionar asesoramiento sobre la política y la normativa nacional. En la actualidad CLEOsat cuenta con más de 20 miembros de diferentes universidades, observatorios e instituciones. También pretendemos ofrecer conferencias públicas, talleres de astrónomos jóvenes y aficionados para ayudar a transmitir los conocimientos aprendidos para ayudar a mitigar el impacto de las megaconstelaciones a la astronomía.