Megakonstelasi Satelit: Sumber Polusi Cahaya Baru?
Pendahuluan: Polusi Cahaya
Bagi para penikmat angkasa yang mau tak mau tinggal di kota, polusi cahaya tentu bukan persoalan baru di muka. Bahkan, barangkali kita sudah menjadi biasa dengan keadaan bintang-bintang tak mampu dilihat mata. Entah mengapa, cahaya dari papan reklame, lampu-lampu jalan, pencakar langit, dan pusat perbelanjaan terkesan lebih memesona manusia. Padahal, rasanya ada yang jauh lebih berharga, dicipta Yang Maha Kuasa.
Dalam lingkar percakapan astronomi, polusi cahaya telah mengambil salah satu posisi perhatian terutama, sebab cahaya merupakan kurir informasi pertama yang sejak dahulu kita — para manusia di Bumi — gunakan untuk mengetahui apa pun tentang benda-benda langit di luar sana. Namun, akibat perkembangan zaman, khususnya di lingkungan urban, cahaya alami dari atas itu semakin terganggu oleh cahaya buatan yang menyebar dari bawah.
Arti dari Megakonstelasi Satelit
Masalah lama belum selesai sempurna, masalah baru ternyata sudah tiba. Di era berlomba-lombanya industri luar angkasa di negara adidaya, konsep megakonstelasi satelit menjadi sebuah fenomena. Konstelasi satelit adalah sejumlah satelit yang memiliki tipe, fungsi, dan orbit serupa, serta dikendalikan bersama. Awalan “mega-“ yang ditambahkan pada istilah tersebut bermakna jumlah yang sangat banyak, dari ribuan sampai puluh ribuan satelit di angkasa. Megakonstelasi satelit dirancang guna keperluan navigasi, geodesi, telekomunikasi (khususnya telepon satelit), dan observasi (misalnya permukaan Bumi).
Adapun, tujuan yang marak belakangan ini oleh beberapa perusahaan besar di dunia adalah penyediaan satelit internet global dan/atau Internet of Things (IoT) yang menghubungkan mesin dan sistem secara langsung. Salah satunya adalah SpaceX yang sudah meluncurkan setidaknya 4.595 satelit mereka — Starlink — dari 12.000 yang diizinkan dan 42.000 yang ditargetkan.
Satelit-satelit tersebut banyak ditempatkan di Low Earth Orbit (LEO) — ketinggian 250–2.000 km di atas permukaan Bumi — supaya dapat mengurangi signal latency (waktu yang diperlukan untuk sinyal dari stasiun penyedia internet di permukaan sampai ke satelit dan kemudian sampai ke pengguna; atau sederhananya waktu delay) dan tetap mempunyai jangkauan luas, terutama untuk daerah terpencil tanpa infrastruktur yang memadai.
Permukaan satelit biasanya terbuat dari logam bereflektivitas tinggi untuk meminimalisasi pemanasan oleh cahaya Matahari. Akibatnya, kita bisa melihat banyak satelit yang menyerupai titik terang bergerak di langit. Oleh karena itu, megakonstelasi satelit dapat menjadi sumber polusi cahaya baru.
Dampak terhadap Pengamatan Astronomi
Untuk mengetahui bagaimana megakonstelasi satelit mengganggu pengamatan astronomi, kita dapat memandangnya secara satu per satu dan keseluruhan. Pada cara pandang pertama, satelit-satelit yang bergerak melewati medan pandang teleskop akan merusak citra hasil observasi karena dalam waktu paparan (exposure time) tertentu, cahaya yang dipantulkan satelit akan terlalu terang (saturasi) sehingga garis lintasannya (trail) di langit tampak pada citra dan menutup objek di belakangnya.
Masalah ini sudah dialami oleh teleskop survey langit Zwicky Transient Facility (ZTF) di Gunung Palomar, California. Sebanyak 18% dari seluruh citra hasil observasinya memiliki garis lintasan satelit-satelit yang tampak sekitar waktu Matahari terbit atau terbenam pada Agustus 2021, dan bertambah menjadi 25% pada April 2022. Padahal, angka tersebut kurang dari 0,5% pada November 2019.
Lebih lanjut, menurut prediksi S. M. Lawler, A. C. Boley, dan H. Rein (2022) akan penampakan megakonstelasi satelit di masa depan, daerah sekitar lintang 50° (utara) dan -50° (selatan) akan menjadi yang paling terganggu. Maka, wilayah Eropa dan Kanada yang memiliki banyak fasilitas pengamatan astronomi pun termasuk di dalamnya. Jika SpaceX dan perusahaan lain berhasil meluncurkan 65.000 satelit yang mereka ajukan, titik-titik terang akan jelas terlihat bergerak sepanjang malam di daerah tersebut pada musim panas dan 1 dari 14 objek yang kita lihat dengan mata telanjang justru merupakan satelit.
Sedangkan pada cara pandang kedua, kumpulan satelit yang amat banyak akan berkontribusi menambah kecerlangan langit karena cahaya yang dipantulkannya menyebar luas (diffused) mirip dengan skyglow akibat sistem penerangan di permukaan Bumi, tetapi ia mampu mencapai pelosok tergelap, jauh dari perkotaan, yang sebelumnya tidak terkena polusi cahaya.
Hasil penelitian M. Kocifaj dkk. (2021) yang menggunakan distribusi ukuran dan kecerlangan satelit yang diketahui saat ini menunjukkan semua objek luar angkasa buatan manusia (seperti satelit dan sampah antariksa) yang mengorbit Bumi diperkirakan meningkatkan kecerlangan langit malam sampai lebih dari 10% di atas tingkat cahaya alami, dan angka tersebut akan semakin besar secara signifikan seiring bertambahnya satelit-satelit yang diluncurkan di masa yang akan datang.
Upaya Mitigasi oleh Berbagai Pihak
Lantas, bagaimana cara mengatasi dampak megakonstelasi satelit ini? Pihak astronom telah melakukan beberapa upaya, antara lain:
- Membuat sebuah program yang mampu mengidentifikasi garis lintasan satelit pada citra dan menghapusnya dari data hasil pengamatan, tetapi koreksi data semacam ini memerlukan waktu dan tenaga lebih banyak. Adapun, bagian langit di belakang satelit tersebut tetap tidak bisa terlihat.
- Menjadwalkan pengamatan pada saat satelit tidak melewati medan pandang, tetapi informasi lokasi satelit yang presisi dari operator satelit yang bersangkutan harus diketahui. IAU telah mengembangkan situs web yang memiliki alat untuk membantu upaya ini.
- Mendirikan IAU Centre for the Protection of the Dark and Quiet Sky from Satellite Constellation Interference sebagai tindak lanjut dari workshop dan konferensi Dark and Quiet Skies for Science and Society yang sudah dilaksanakan sejak awal tahun 2020 bersama Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) dan United Nations Office for Outer Space Affairs (UNOOSA) beserta Committee on the Peaceful Uses of Outer Space (COPUOS)-nya. Situs webnya akan menjadi pusat koordinasi antara astronom, pembuat hukum, operator satelit, dan masyarakat umum untuk mengurangi dampak megakonstelasi satelit.
Pihak perusahaan peluncur satelit, khususnya SpaceX, juga telah bertindak sebagai berikut:
- Melapisi satelit Starlink dengan bahan berwarna hitam (albedo rendah), disebut DarkSat. Namun, lapisan ini menyebabkan masalah kendali termal karena memanaskan komponen di dalam sehingga membahayakan operasi internetnya. Padahal, ia mampu mengurangi kecerlangan dari sekitar 5,1 ke 7,3 magnitudo atau 7,6 kali lebih redup daripada satelit generasi awal.
- Memakai pelindung (shade) yang akan menghalang cahaya Matahari sehingga tidak terkena dan kemudian dipantulkan antena yang merupakan sumber utama kecerlangan satelit, disebut VisorSat. Cara ini dapat mengurangi kecerlangan hingga sekitar 6,0 magnitudo atau 2,3 kali lebih redup daripada satelit generasi awal. Sayangnya, satelit generasi terbaru tidak memakainya karena pelindung tersebut akan menghalangi komunikasi antarsatelit yang menggunakan laser — sebelumnya radio. Maka, SpaceX sedang mengembangkan teknologi baru, dielectric mirror sticker, yang mampu memantulkan cahaya Matahari supaya menjauhi Bumi.
- Membuat program yang dapat digunakan observatorium, khususnya yang memiliki medan pandang teleskop yang luas seperti Vera C. Rubin Observatory, untuk mengetahui posisi dan waktu orbit setiap satelit sehingga dapat dihindari ketika pengamatan hendak dilaksanakan. Walaupun demikian, beberapa observatorium belum tentu mampu menggunakan program tersebut, dan apabila jumlah satelit meningkat, program ini juga kemungkinan menjadi tidak efektif.
Penutup: Langit Malam
Melalui tulisan ini, semoga kita menyadari polusi cahaya akibat megakonstelasi satelit merupakan ancaman terhadap perkembangan astronomi, bahkan keseluruhan ilmu pengetahuan dan teknologi, di seantero Bumi. Satelit-satelit yang sudah dan akan diluncurkan itu sama sekali tidak bisa diabaikan karena memiliki pengaruh negatif yang signifikan terhadap infrastruktur penting astronomi kini dan nanti. Maka, sesuai dengan anjuran IAU, setiap pihak dalam industri luar angkasa baik para ilmuwan, perancang satelit, perusahaan peluncurnya, maupun pembuat hukum harus mau berkolaborasi. Semua dilakukan demi memajukan peradaban manusia dengan tetap menjaga keindahan langit malam kita lestari.
The fact that one person, or one company, can take control and completely transform humans’ experience of the night sky, and not just humans, but every organism on Earth … that seems profoundly wrong.
— Caitlin Casey, astronom dari University of Texas at Austin (2020)
Penulis: Jeremiah Alfa Reynaldo (10320001)
Penyunting: Divisi Keprofesian Himastron ITB
Referensi
Dickinson, D. (2022, 12 Agustus). Starlink Satellites Are Still Bright. Universe Today. https://www.universetoday.com/156383/starlink-satellites-are-still-bright/
Halferty, G., Reddy, V., Campbell, T., dkk. (2022). Photometric Characterization and Trajectory Accuracy of Starlink Satellites: Implications for Ground-Based Astronomical Surveys. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 516 (1), 1502–1508. https://doi.org/10.1093/mnras/stac2080
Hu, J. A., Rawls, M. L., Yoachim, P., & Ivezic, Z. (2022). Satellite Constellation Avoidance with the Rubin Observatory Legacy Survey of Space and Time. The Astrophysical Journal Letters, 941(1). https://doi.org/10.3847/2041-8213/aca592
International Astronomical Union. (2020). Dark and Quiet Skies for Science and Society: Report and Recommendations. https://www.iau.org/static/publications/dqskies-book-29-12-20.pdf
Kocifaj, M., Kundracik, F., Barentine, J. C., & Bara, S. (2021). The Proliferation of Space Objects Is a Rapidly Increasing Source of Artificial Night Sky Brightness. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, 504(1), L40–L44. https://doi.org/10.1093/mnrasl/slab030
Lawler, S. M., Boley A. C., & Rein, H. (2022). Visibility Predictions for Near-future Satellite Megaconstellations — Latitudes near 50 deg Will Experience the Worst Light Pollution. The Astronomical Journal, 163(21). https://doi.org/10.3847/1538-3881/ac341b
McDowell, J. (2023, 15 Juni). Starlink Statistics. Jonathan’s Space Pages. https://planet4589.org/space/con/star/stats.html
Mroz, P., Otarola, A., Prince, T. A., dkk. (2022). Impact of the SpaceX Starlink Satellites on the Zwicky Transient Facility Survey Observations. The Astrophysical Journal Letters, 924(L30). https://doi.org/10.3847/2041-8213/ac470a
Resnick, B. (2021, 29 April). Astronomers are very frustrated with Elon Musk’s satellites. Vox. https://www.vox.com/science-and-health/22396388/space-x-elon-musk-starlink-too-brightastronomy-stars-pollution
Satellite Constellations. (2020, 12 Februari). International Astronomical Union. https://www.iau.org/public/themes/satellite-constellations/
Satellites contribute significant light pollution to night skies. (2021, 29 Maret). Royal Astronomical Society. https://ras.ac.uk/news-and-press/news/satellites-contribute-significant-light-pollutionnight-skies
Understanding the Impact of Satellite Constellations on Astronomy. (2020, 12 Februari). International Astronomical Union. https://www.iau.org/news/pressreleases/detail/iau2001/
Witze, A. (2020, 26 Agustus). How satellite ‘megaconstellations’ will photobomb astronomy images. Nature. https://www.nature.com/articles/d41586-020-02480-5
Witze, A. (2022, 26 Mei). ‘Unsustainable’: how satellite swarms pose a rising threat to astronomy. Nature. https://www.nature.com/articles/d41586-022-01420-9
