Низкая околоземная орбита становится всё более загруженной. Сейчас вокруг Земли обращается более 14 тысяч спутников, и их число быстро растёт. Для астрономов это уже превратилось в серьёзную проблему: спутники отражают солнечный свет и оставляют яркие полосы на снимках наземных обсерваторий.
Такое световое загрязнение уже портит значительную часть астрономических изображений. А поскольку в ближайшие годы планируется запустить ещё тысячи аппаратов, наблюдать за далёкими объектами будет всё сложнее.
Исследователи из Великобритании считают, что частично решить проблему поможет Vantablack 310 — одна из разновидностей самого чёрного материала, созданная специально для использования на космических аппаратах.
Во время лабораторных испытаний поверхность, покрытая Vantablack 310, отражала только около 2% падающего на неё света. Это означает, что спутник с таким покрытием может быть значительно менее заметен с Земли.
Учёные также создали физические модели и проверили, как покрытие будет вести себя на разных участках орбиты. Яркость спутника зависит не только от его поверхности, но и от того, над чем он пролетает. Например, аппарат над снежным покровом может выглядеть ярче, чем над открытым океаном.
В самом неблагоприятном сценарии спутник с Vantablack 310 получил яркость от 6,7 до 7,0 звёздной величины. Чем больше это значение, тем тусклее выглядит объект. Во многих смоделированных ситуациях показатели были ещё лучше — от 7,1 до 7,8.
Международный астрономический союз рекомендует, чтобы яркость спутников и других орбитальных объектов не превышала порог в 7 звёздных величин. Худший результат Vantablack 310 — 6,7 — оказался немного ниже этого значения, но всё равно значительно лучше, чем у обычного спутника SpaceX без специального покрытия. В моделировании его яркость составила 3,7 звёздной величины.
SpaceX ранее уже испытывала собственные способы затемнения спутников, известные как DarkSat и VisorSat. По расчётам исследователей, Vantablack 310 показал сопоставимые или даже лучшие результаты.
Под электронным микроскопом учёные увидели, что покрытие образует структуры, похожие на кораллы, с многочисленными углублениями. Именно такая поверхность помогает удерживать свет внутри и не позволяет ему отражаться обратно.
Vantablack 310 — сравнительно новая версия материала. Её сделали более прочной и удобной для нанесения. Однако пока исследование оценивало только оптические свойства покрытия.
Учёным ещё предстоит проверить, как оно переносит перепады температур, вакуум, радиацию и другие условия космоса. Также необходимо выяснить, как сверхчёрная поверхность повлияет на нагрев спутника и работу его систем.
Первые реальные испытания уже запланированы. Vantablack 310 собираются использовать на небольшом спутнике CubeSat под названием Jovian-1. После его запуска исследователи смогут измерить яркость аппарата с Земли и сравнить результаты с лабораторными расчётами.
Спутники становятся всё важнее для связи и других технологий, но их развитие не должно лишать людей возможности видеть чистое ночное небо. Первые испытания показывают, что сверхчёрное покрытие может стать практичным способом уменьшить влияние спутников на астрономические наблюдения. Хотя проблему космического мусора оно, конечно, не решает.
Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
