Straks zien we haast geen sterren meer – alleen nog maar kunstmanen

Stel je voor: je kampeert diep in de wildernis, de nacht valt, je vergaapt je voor je tent aan een schitterende sterrenhemel. En dan verschijnt tussen alle sterrenbeelden ineens een reclame voor NRC.

In januari kondigde het onbekende Russische bedrijf StarRocket plannen aan om met kleine satellieten in formatie logo’s aan de nachtelijke hemel te laten verschijnen, en joeg daarmee astronomen en sterrenliefhebbers de stuipen op het lijf.

Een geldschieter had het bedrijf niet, potentiële adverteerder Pepsi haakte al snel af, en daarmee wordt het StarRocket-plan waarschijnlijk het zoveelste ronkend aangekondigde ruimtevaartplan zonder technische details, investeerders of toekomst.

Maar op 23 mei 2019 lijkt het tijdperk van de massale sterrenhemellichtvervuiling alsnog te zijn aangebroken.

Satelliettracker Marco Langbroek stond die avond in zijn achtertuin in Leiden klaar met zijn camera, wachtend op de eerste overkomst van 60 Starlink-satellieten van het Amerikaanse bedrijf SpaceX, net gelanceerd vanaf Cape Canaveral in Florida. „Ik had zo ongeveer berekend waar en wanneer ze langs moesten komen”, zegt Langbroek. Het klopte precies, als een kosmische trein schoven de 60 satellieten, ieder een helder lichtpuntje, van west naar oost langs de zuidelijke hemel, „ik had niet verwacht dat het zó helder, zo spectaculair zou zijn. Ik stond echt te dansen achter mijn laptop.”

Al snel besefte Langbroek dat er ook een keerzijde was. „SpaceX wil nóg 12.000 van deze satellieten lanceren.” De video’s van Langbroek hebben samen inmiddels 2,6 miljoen views, en hij werd gebeld of vermeld door Duitse radiostations, Reuters en The New York Times. Astronomen sloeg de schrik om het hart. Zou de hemel in de toekomst krioelen van de lichtgevende puntjes? Ook radio-astronomen, zoals de onderzoekers die in april nog de eerste foto van een zwart gat presenteerden, maken zich zorgen.

Maandag publiceerde de Internationale Astronomen-unie (IAU) een verklaring waarin ze haar zorgen uitsprak over deze aantasting van de „donkere en radiostille hemel”, niet alleen voor wetenschappers maar ook voor de hele mensheid.

Ruimtevaartjuristen lieten weten dat er over lichtvervuiling door satellieten zo goed als geen wetgeving bestaat, en dat SpaceX de vergunningen voor satellieten en zendfrequenties keurig op orde heeft. Bij de FCC, de instantie die in de VS de radiovergunningsaanvragen behandelt, zijn overigens nauwelijks opmerkingen van radio-astronomen binnengekomen. „Ik denk dat mensen nu wakker zijn geschrokken”, zegt Langbroek. De IAU dringt aan op samenwerking en overleg.

Gigantische Turkse knoop

De 60 Starlink-satellieten zijn de eerste van een netwerk van 1.584 satellieten op 550 kilometer hoogte, dat vanaf 2024 breedbandinternet moet bieden over een groot deel van het aardoppervlak, bereikbaar met relatief kleine antennes. Met 24 banen, met ieder 66 satellieten, oogt het complete netwerk als een gigantische Turkse knoop om de aarde, tussen 53 graden noorder- en zuiderbreedte. Noordelijker dan Nederland komen de satellietbanen niet.

Daarnaast wil SpaceX nog eens 2.800 satellieten op 1.150 kilometer hoogte en liefst 7.500 op 340 kilometer hoogte lanceren, in totaal zo’n 12.000 satellieten. Onderling communiceren de satellieten via optische laserlinks met buursatellieten.

Anders dan huidige internetsatellieten in een geostationaire baan op 35.786 kilometer hoogte moet Starlink razendsnel internet bieden, met responstijden van enkele tientallen milliseconden. Vanwege de snelheid waarmee radiosignalen zich voortplanten, halen geostationaire satellieten maar 0,6 seconden, te traag voor toepassingen als Skype, online gaming of snelle internethandel.

Met het snelle satellietinternet, ook in afgelegen gebieden beschikbaar, hoopt het bedrijf in 2025 een omzet van 30 miljard dollar te realiseren. Massaproductie van satellieten en herbruikbare Falcon 9-raketten (er zijn vijf jaar lang 44 lanceringen per jaar nodig) moeten de kosten omlaag brengen, zodat er genoeg geld overblijft voor de bemande Mars-expedities die al jaren het doel zijn van oprichter, miljardair en ruimtevaartvisionair Elon Musk.

Starlink is bovendien niet het enige snelle satelliet-internetplan: Amazon werkt aan en netwerk van 3.236 internetsatellieten, er is het plan OneWeb met (voorlopig) 650 satellieten en Samsung wil er nog eens 4.600 lanceren.

De eerste reactie van Musk op alle opwinding en verontwaardiging stelde de hemelbeschermers niet echt gerust. De satellieten zouden niet ’s nachts zichtbaar zijn, maar alleen avond- en ochtendschemering. Dat is het moment dat het op aarde al donker is, terwijl het zonlicht nog wel tegen de satellieten op 550 kilometer hoogte schijnt, en naar de aarde gereflecteerd wordt. Met het voortschrijden van de nacht zouden de satellieten achter de schaduw van de aarde verdwijnen.

„Maar dat is niet het hele verhaal”, zegt Langbroek. Boven noordelijke gebieden als Nederland verdwijnen in de zomer de satellieten nooit helemaal achter de aarde, en zijn ze ook om middernacht helder zichtbaar, op ieder moment tot vijftien stuks tegelijk. Satellieten op grotere hoogtes zullen nóg langer beschenen worden, al staan ze ook weer verder weg, wat hun helderheid vermindert.

Waaróm de Starlink-satellieten zo veel licht reflecteren is nog helemaal duidelijk. Precieze technische details heeft SpaceX niet gegeven, maar op video’s van het bedrijf is te zien dat de Starlink-satellieten, ieder 227 kilogram, als borden in een servieskast op elkaar gepakt zitten in de neuskegel van een Falcon 9-raket. Mogelijk heeft die platte vorm iets te maken met de heldere reflectie.

Zwart warmt te veel op

Wel is het satellietentreintje inmiddels al veel verder uit elkaar getrokken, en minder helder geworden nu de satellieten naar een hogere baan zijn gereisd. Ook zijn de zonnepanelen op de zon gericht, zodat die geen licht naar de aarde reflecteren. Musk heeft laten weten dat het Starlink-team gaat onderzoeken hoe de hoge reflectie verminderd kan worden, al zijn mogelijkheden beperkt: een zwarte satelliet warmt te veel op.

Op zichzelf zijn zonlicht-reflecterende satellieten niets nieuws. De rakettrap van de eerste Spoetnik-satelliet in 1957 was al zichtbaar als een bewegend lichtstipje dat de Westerse wereld de stuipen op het lijf joeg, en in de jaren tachtig werden satellieten van de Iridium-constellatie populair bij hemeltuurders vanwege hun korte, felle en voorspelbare flares. Amateur-astronomen, meteorenjagers of noorderlichtfanaten weten dat er altijd wel ergens een lichtende satelliet of knipperend vliegtuig overkomt, en ook astronomen zijn gewend om te corrigeren voor zulke stoorzenders.

De zorg zit hem in de enorme aantallen die we nu gaan krijgen

Marco Langbroek satelliettracker

„Het is geen nieuw verschijnsel, de zorg zit hem meer in de enorme aantallen die we nu gaan krijgen”, zegt Langbroek. Het aantal satellieten op 550 kilometer hoogte, in een lage baan om de aarde, zal maar liefst vervijfvoudigen, berekende hij.

Naast lichtvervuiling en het vollopen van het radiospectrum levert dat nog een probleem op. Nu al wemelt het in sommige satellietbanen van het ruimtepuin: kapotte satellieten, rakettrappen en onderdelen die in banen rond de aarde rondsuizen, en soms botsen met werkende satellieten. Door de relatieve snelheden van duizenden kilometers per uur levert zo’n klap nog veel meer rondschietend puin op, waarmee het probleem zichzelf versterkt.

Chemische stuwraketjes

Op papier houden de Starlink-satellieten prima rekening met ruimtepuin. Ze kunnen aanstormende brokstukken detecteren en ontwijken. Daarvoor zijn ze uitgerust met een Hall-effect ionenmotor, in plaats van de traditionele chemische stuwraketjes. Dit type voortstuwing, de laatste decennia steeds meer in zwang, werkt door het uitstoten van elektrisch geladen deeltjes onder hoogspanning, in dit geval deeltjes van het edelgas krypton. Met diezelfde ionenmotor kunnen de satellieten zichzelf ook ter aarde storten na hun werkzame leven, vermoedelijk na een jaar of vijf. Boven de wettelijke vereisten verbrandt dan 95 procent van de satelliet tijdens het terugvallen, stelt SpaceX.

Netjes, maar ook hier zit de angel hem in de enorme aantallen, vindt Langbroek. „Er zal altijd een percentage fouten optreden. We zien nu bijvoorbeeld al dat vier van de zestig objecten zich raar gedragen.”

Een vervijfvoudiging van het aantal objecten zal het bovendien ook lastiger om het huidige ruimtepuin te volgen met telescopen en radar, zoals nu al gebeurt.

Natuurlijk, technisch is er veel mogelijk, en de verschillende problemen kunnen op verschillende manieren aangepakt worden, dat gelooft Langbroek best. „Maar eigenlijk is het raar dat we een bedrijf laten beslissen of we de onverstoorde sterrenhemel zomaar opgeven.”