Rachel Street weet nog goed hoe benauwd ze zich onlangs voelde na afloop van een vergadering voor het Vera C. Rubin-observatorium. De telescoop die in Chili in aanbouw is, wordt een echt pronkstuk. Hij gaat elke drie nachten een foto maken van het complete hemelgewelf, en is krachtig genoeg om een golfbal te zien op maanafstand van de aarde. Met het project Legacy Survey of Space and Time (LSST) willen de astronomen de melkweg in kaart brengen, objecten in het zonnestelsel inventariseren en mysterieuze flitsen, knallen en bliepjes onderzoeken. Maar die missie is in gevaar. Er worden steeds meer satellieten de ruimte ingeschoten, en die grote massa nepsterren dreigt de echte hemellichamen te doen verbleken.

‘Hoe meer vergaderingen ik erover bijwoon, hoe meer ik vrees voor hoe het verder moet met ons vakgebied’, zegt Street, een astronoom van het Las Cumbres-observatorium die meewerkt aan het LSST-project. Toen haar collega’s opwierpen dat de waarnemingen vroeger ingepland moesten worden, kreeg ze een krop in de keel. Ze wilden het basiswerk afgerond krijgen voor het onherroepelijk te laat was.

Astronomen breken zich er het hoofd over hoe ze hun werk kunnen blijven doen, nu hele horden telecommunicatie-satellieten in een baan om de aarde worden gebracht. Met hun fonkelende zonnepanelen en storende radiostraling maken ze het steeds moeilijker om kosmische objecten op te merken. Als het zo doorgaat, staat niet alleen de toekomst van het Rubin-observatorium op het spel, maar die van nagenoeg elk project dat het heelal in zichtbaar licht wil observeren.

‘Het zit ergens tussen erg slecht en verschrikkelijk slecht, afhankelijk van hoeveel satellieten er de komende jaren gelanceerd worden en hoe fel ze licht weerkaatsen,’ zegt astronoom Jonathan McDowell, die aan het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics de satellietsituatie op de voet volgt. ‘Een paar duizend satellieten, dat is hinderlijk. Maar honderdduizenden satellieten, dat is een existentiële bedreiging voor de astronomie vanaf de aarde.’

Om die drommen satellieten te ontwijken, wordt bijgesteld wat telescopen wanneer in het vizier moeten nemen. Dat is nu al een behoorlijke klus, maar als er de komende paar jaar met een rotvaart steeds meer ruimtetuigen in een lage omloopbaan worden gebracht, wordt het helemaal onbegonnen werk. Er wordt ook aan software gesleuteld die de lichtstrepen van satellieten uit telescoopbeelden moet wissen. Maar ook dat zal vergeefse moeite zijn als de jongste plannen doorgaan. Het felle licht dat de allernieuwste satellieten reflecteren is zelfs gevaarlijk voor de camera-elektronica. En astronomen vrezen dat ze een hele rist spannende fenomenen en kosmische gevaren zullen mislopen, van botsende zwarte gaten tot asteroïden op ramkoers met de aarde. Ze spreken in steeds onheilspellendere bewoordingen over die zwermen satellieten. Het is hoog tijd dat we alarm slaan, vindt ook Anthony Tyson (University of California), de hoofdwetenschapper van het Rubin-observatorium. ‘Meer zelfs: het is bijna te laat.’

De missie van het in aanbouw zijnde Vera C. Rubin-observatorium in Chili is in gevaar doordat er steeds meer satellieten in een baan om de aarde cirkelen.

In oktober 1957 werd met Spoetnik 1 de eerste kunstmatige satelliet in een baan om de aarde gebracht. Intussen cirkelen er zo’n 5.400 boven onze hoofden; meer dan de helft is van Amerikaanse bedrijven of agentschappen. Ze staan netjes geïnventariseerd in een databank die wordt bijgehouden door de Union of Concerned Scientists. De laatste update dateert van januari 2022, en sindsdien zijn er nog een heel pak bijgekomen. De meeste van die satellieten zitten net als het internationaal ruimtestation ISS in een lage omloopbaan, op minder dan 2.000 kilometer van de aarde. Daar maken ze ongeveer elk anderhalf uur een rondje om de aarde.

In mei 2019 begon SpaceX dat gebied te koloniseren met honderden Starlink-satellieten. De bedoeling is om de hele wereld van internet en mobiele telefonie te voorzien. Drieënhalf jaar later is meer dan de helft van alle satellieten van Starlink, weet McDowell. Ze worden gegroepeerd gelanceerd, en zweven om de aarde in zogeheten constellaties: patronen waarin ze samenwerken als systeem. Maar ze zijn zo talrijk en helder dat ze astronomen het leven zuur maken. Ze zijn het best zichtbaar kort na hun lancering, wanneer ze als een minuscuul fonkelend treintje door het schemerduister reizen. Op telescoopbeelden trekken ze felle strepen, die sterren en astronomische objecten verstoppen en het hele gezichtsveld overbelichten. ‘Het is alsof je met de auto onderweg bent en door je voorruit een tegenligger op je af ziet komen met de grootlichten aan’, zegt Tyson. ‘Je verliest een heleboel informatie – niet alleen vlak aan die lichten, maar overal.’

Voor het Rubin-observatorium is de situatie bijzonder penibel. Het geplande LSST-project gaat een telescoop met een spiegel van 8,4 meter combineren met een digitale camera van 3,2 gigapixel. Het wordt de grootste ooit, en hij moet tien jaar lang elke nacht 1.000 beelden maken van het firmament. Elk beeld zal 9,6 vierkante graden van de hemel bestrijken, zowat 40 keer de oppervlakte van de volle maan. De telescoop moet nieuwe en mogelijk gevaarlijke aardscheerders opmerken, vluchtige fenomenen zoals supernova’s, en zelfs dingen die we nog niet bedacht hebben, vertelt Tyson. Maar het project komt in het gedrang door het verontrustend snelle tempo waaraan satellieten worden gelanceerd. Dat schreven Tyson en andere astronomen in een analyse die het Rubin-team in september publiceerde. De telescoop zou in 2024 in werking moeten treden, en tegen dan kunnen er wel tienduizenden kleine en middelgrote satellieten om de aarde cirkelen.

Een ander rapport, door het Amerikaanse overheidsagentschap GAO, stelt dat de satellietconstellaties de astronomie kunnen schaden en negatieve effecten kunnen hebben op het milieu wanneer ze terug door de atmosfeer vallen en opbranden. ‘Bijna alle facetten van de optische astronomie zouden negatieve effecten kunnen ondervinden’, schreef het agentschap, dat opriep tot verder onderzoek om alle effecten grondig door te lichten, en tot beleidsactie om regelgeving en standaarden op te leggen. Maar veel astronomen vrezen dat die regels niet snel genoeg zullen komen, en niet streng genoeg zullen zijn om de astronomie vanaf de aarde te redden.

De eerste en meest prominente speler die zulke satellietzwermen lanceerde, is Elon Musk. SpaceX is voorlopig ook de enige die publiekelijk samenwerkt met astronomen om zijn satellieten doffer te proberen maken. Het bedrijf ontwikkelde DarkSat, een donkerdere satelliet die licht absorbeert, en een anti-reflecterende coating voor zonnepanelen.

Er zijn nu meer dan 4.000 satellieten in de ruimte die in netwerken internettoegang aanbieden, waarvan 3.450 van Starlink. Het Britse OneWeb heeft er voorlopig 464, en het Chinese Galaxy Space 7. Maar dat is klein bier bij wat nog moet komen. Afgaande op de vergunningen die aangevraagd zijn bij de bevoegde ruimte-instanties, zullen er de komende jaren maar liefst 431.713 bijkomen, in 16 constellaties.

De satellietbedrijven voeren aan dat bijna een derde van de wereldbevolking geen toegang heeft tot het internet. Hun communicatiesatellieten kunnen dus voor heel wat mensen een groot verschil maken. Maar de Starlink-constellatie alleen al zal lichtstrepen trekken door ten minste 30 procent van de beelden die gemaakt worden vanuit het Rubin-observatorium. Met 400.000 satellieten in een baan om de aarde zal elke foto die in de schemeravond wordt gemaakt, verknoeid zijn. De OneWeb-constellatie zal zelfs de hele nacht lang zichtbaar zijn, want die zal op grotere hoogte zweven. En zelfs als softwareprogramma’s de satellieten uit de beelden kunnen weggummen, dan nog zullen er fouten zitten in de data op de lichtdetectiechips. ‘Satellieten in een lage baan om de aarde vormen een significante bedreiging voor de belangrijkste missie van LSST: de ontdekking van het onverwachte’, besluit het rapport van het Rubin-observatorium.

Er wordt dus gewerkt aan software om de lichtstrepen van satellieten weg te werken, en om het blikveld van de telescoop bij te stellen om ze uit de weg te blijven. Maar dat is geen sinecure, want de satellieten zijn in beweging, en ze zien er anders uit door verschillende kleurfilters. Meredith Rawls van de universiteit van Washington werkt met haar team aan een waarschuwingssysteem voor interessante waarnemingen door de Rubin-telescoop. Het zouden er maar liefst 10 miljoen per nacht kunnen zijn, dus er is software nodig om die te filteren, zodat de wereldwijde astronomiegemeenschap alleen verwittigd wordt bij betekenisvolle fenomenen zoals asteroïden en supernova’s, legt Rawls uit.

‘Met die strepen krijg je van die kleine gekke bliep-bliep-patronen, waarvan onze software denkt dat het een ruimte-object of een supernova kan zijn. Maar het is gewoon een satelliet’, vertelt ze. ‘Zo zullen we meer fout-positieven krijgen dan we gehoopt hadden. Maar worden dat er dan vijf per nacht, of vijfhonderd? We hebben geen idee.’ Rawls werkte eerder aan een project dat de locatie van satellieten voedde in het algoritme voor het tijdschema van de metingen; als de operatoren weten waar de satellieten zich bevinden, kunnen ze de telescoop ergens anders op richten. Maar dat bleek zoveel moeite te kosten dat het hele programma van de waarnemingen vast zou kunnen komen te zitten. Die bevindingen willen Rawls en haar collega’s bekendmaken in het vakblad Astrophysical Journal Letters.

Meg Schwamb is astrofysicus aan Queen’s University in Belfast. Zij is diegene die voorstelde dat het Rubin-observatorium versneld zou beginnen met de schemermetingen. In het schemerduister zijn NEA’s (near-earth asteroids) makkelijker te detecteren. De meteoriet die in 2013 boven het Russische Tsjeljabinsk explodeerde, had niemand zien aankomen, maar het Rubin-observatorium is precies voor de detectie van zulke gevaarlijke aardscheerders uitgerust. Maar zulke waarnemingen worden bemoeilijkt doordat ook de zonnepanelen van de satellietconstellaties bij schemering oplichten.

‘Ik had nooit gedacht dat ik zou bepleiten om dingen vroeger te doen dan gepland omdat we niet weten welke richting het uitgaat met de satellieten’, zegt Schwamb. Doorgaans breken astronomen zich meer het hoofd over hoe ze de levensduur van observatoria kunnen verlengen en er bijkomende projecten uit kunnen halen, maar nu hopen ze vooral dat het basisonderzoek afgerond raakt voor het observatorium verblind raakt. Schwamb vergelijkt de constellaties met reclamepanelen. ‘Als het niet Starlink was, maar Coca-Cola, wat zouden we er dan van vinden? De kwestie snijdt ook dieper: mag Elon Musk zomaar bepalen hoe de nachtelijke hemel eruitziet?’

Niemand had de meteoriet die in 2013 bij het Russische Tsjeljabinsk ontplofte, zien aankomen. Het Rubin-observatorium is voor de detectie van zulke aardscheerders uitgerust, maar waarnemingen worden bemoeilijkt.

Niemand ontkent dat SpaceX al inspanningen heeft geleverd om zijn satellieten te verduisteren, maar ze zijn nog steeds zichtbaar, en andere providers doen weinig moeite. De nieuwste Starlinks en andere satellieten zijn zelfs nog groter en helderder. Blue Walker 3, een prototype-satelliet die in september is gelanceerd en in november volledig ontvouwd is, zou het op de maan na helderste object in de nachtelijke hemel kunnen worden. Met zijn 64,4 vierkante meter grote fasegestuurde antenne-array, dat rechtstreeks kan communiceren met mobiele telefoons op aarde, kan hij zelfs Jupiter doen verbleken. AST SpaceMobile, het bedrijf achter Blue Walker, wil de komende jaren 168 nog grotere satellieten de lucht in schieten, onder de naam BlueBirds. Het huidige prototype moet de ingenieurs helpen om het materiaal en de helderheid te beoordelen. Het bedrijf benadrukt dat het actief samenwerkt met deskundigen uit de branche en van NASA om aan de bezorgdheden tegemoet te komen. Het bekijkt bijvoorbeeld of het anti-reflecterend materiaal kan gebruiken, en operationele wijzigingen kan doorvoeren om de satellieten te verduisteren.

In vergelijking met andere constellaties zullen er niet zoveel BlueBird-satellieten zijn, maar ze vormen een ander soort bedreiging dan duizenden kleinere satellieten. Sommige telescopen kunnen misschien erg heldere exemplaren uit de weg blijven, maar honderden BlueBirds – dat wordt een ander pak mouwen. En een heldere satelliet die door een beeld met lange sluitertijd vliegt, zou de gevoelige elektronica van digitale camera’s om zeep kunnen helpen.

‘De technologie is er, zoveel is zeker. Als je de sterrenhemel wilt verknoeien, dan kan dat’, zegt McDowell. ‘Of het zover komt, zal afhangen van de bedrijfsplannen en de regelgeving. We moeten het er dus over hebben of we dat aanvaardbaar vinden.’

Maar het loopt zo’n vaart met de satellieten dat de wetenschap niet kan volgen, laat staan de regelgeving. ‘De ongerustheid groeit. En we weten niet goed waar beginnen, want er valt zoveel te doen’, vertelt kosmoloog Aparna Venkatesan van de universiteit van San Francisco, een expert in culturele astronomie. ‘De kracht en het momentum komen van één kant. Astronomen zijn het gewoon om langzaam en bedachtzaam te werk te gaan, en conferenties en vergaderingen te beleggen. Maar tegen dan zijn er alweer een paar duizend satellieten gelanceerd.’

Dit voorjaar heeft het VN-comité COPEUS (Committee for the Peaceful Use of Outer Space) een bijeenkomst gehouden over satellietzwermen, maar het proces loopt traag. Als het comité beslist dat het tot zijn missie behoort om de nachtelijke hemel te beschermen, aldus McDowell, dan komt er misschien schot in de zaak. Zo’n beslissing zou VN-lidstaten kunnen aanmoedigen om in regels te gieten hoeveel heldere satellieten gelanceerd mogen worden, en waar ze toegelaten zijn.

Deze stapel bestaat uit zestig Starlink-breedband­datasatellieten. Er zijn nu meer dan 4.000 satellieten die in netwerken internet­toegang aanbieden, waarvan 3.450 van Starlink.

Astronomen kunnen alleen maar hopen dat de satellietoperatoren niet genoeg klanten aantrekken voor hun internetdiensten, zodat ze het na verloop van tijd voor bekeken houden. Of dat de bedrijven gaan samenwerken en trager lanceren om ruimtepuin te voorkomen, want daar zijn alle partijen bij gebaat. Maar de harde waarheid is dat er op dit moment geen kruid gewassen is tegen de gestage opmars van de satellietconstellaties.

Er doet dan ook al wat galgenhumor de ronde. In februari gingen 40 Starlinks verloren toen een zonnevlam in de bovenste lagen van de atmosfeer een geomagnetische storm veroorzaakte. De satellieten tuimelden naar beneden en brandden op. Op de vraag wat astronomen kunnen doen om zich voor te bereiden op de groeiende vloot satellieten, klinkt het weleens ‘wachten op een zonnemaximum’, wanneer de zon actiever wordt en zulke stormen vaker kunnen voorkomen.

Behalve geomagnetische stormen die satellieten doen neerstorten, en creatieve software om eromheen te werken, kunnen ook fysieke aanpassingen aan de ruimtetuigen soelaas bieden. Minder reflectieve objecten zijn makkelijker weg te filteren met software, en lagere omloopbanen vereisen grotere snelheden zodat de satellieten niet naar de aarde vallen. Zo zoeven ze sneller uit beeld. De astronomen van het Rubin-observatorium hopen dat daar werk van wordt gemaakt, maar voorlopig zijn er geen wetten die zulke voorwaarden opleggen. Het initiatief ligt volledig bij de bedrijven. Die zouden hun projecten moeten aftoetsen bij astronomen, vindt Rawls. ‘Een beetje zoals in een stad’, zegt ze. ‘Als je daar een nieuw fietspad wilt aanleggen, duurt het drie jaar omdat je 700 vergaderingen met stakeholders moet organiseren. Dat zou ik ook willen voor de ruimte. Maar in zekere zin is iedereen die ooit omhoog kijkt een stakeholder. Het is dus een stevige uitdaging.’

De wereld van de astronomie is geen monolithisch blok wanneer het gaat over de kwestie, en niet iedereen is zich even bewust van het gevaar, of wordt er al evenzeer door getroffen. ‘Als je werkt in de spectroscopie – het onderzoek van het sterrenlicht – valt het niet meteen op’, vertelt McDowell. ‘Maar als je onderzoek doet zoals aan het Rubin-observatorium, dan valt de hemel nu wel naar beneden.’

De angst voor de onmiddellijke toekomst is groot, maar niemand weet precies hoe erg het wordt, of hoelang het probleem zal aanhouden. Misschien is het nog maar een voorproefje van wat de kosmos hoe dan ook toch te wachten staat. Kosmologen zoals Tyson proberen uit te zoeken welk lot het universum beschoren is. Een van de waarschijnlijke scenario’s is een big freeze, waarbij alle materie zo ver uit elkaar geduwd wordt dat de sterren opbranden. Naarmate het heelal steeds verder uitbreidt, versneld door de mysterieuze donkere energie, zal de wijdere kosmos uiteindelijk onzichtbaar worden vanaf de aarde.

Als er dan nog mensen bestaan, zullen ze het zonder de sterrenhemel moeten stellen. ‘Dit is daar een versie van’, zegt Tyson over de satellietconstellaties. ‘Het zal niet lang meer duren voor de hemel visueel gedomineerd wordt door die satellieten, en niet meer door sterren, of je nu in de stad leeft of op het platteland. In de toekomst zal de hemel voortdurend twinkelen, overal, door al die satellieten.’