2019/6/1追記)

本記事の内容はいくつかの重大な誤りを含むため以下の改訂版を作成しています。こちらをご参照ください。

訂正・お詫びあり【続報】スペースXの「Starlink」打ち上げ・星空への影響は?

 

追記終わり)


 



スペースXの「Starlink(スターリンク)」についての前回の記事には多くの反響がありました。スターリンクで何が起きそうか?という意図は多くの方に伝わったものと思います。また、賛否両論、さまざまなご意見がありました。

スペースXの「Starlink」打ち上げ・星空への影響は?

前記事で作成した「想像図」は科学的にはかなり適当で誇張した絵だったのですが、より正確にシミュレーションした画像をほんのり光房様よりお送りいただきました。「スターリンクで何が起きるか」をより正確に知っていただくために、以下掲載させていただきます。

追記5/28 16:00)

ほんのり光房・衛星群「スターリンク」を観察しました
http://kuusou.asablo.jp/blog/2019/05/28/9078025

衛星高度を340km,550km,1150kmの3種に設定しより計画最終型に近づけたシミュレーション画像が作成されています。高度1150kmの衛星は夏至ごろには一晩中天頂付近で光っているとの結果になっており、これはより深刻な事態かもしれません。ちなみに、計画では高度1150kmの衛星は、高度550kmに1600個打ち上げられた次に、2800機打ち上げられる計画になっています。

追記終わり)

地球の影の面積はかなり大きい

2020年6月21日(夏至)の日没後90分の星空。天文薄明が終わる少し前の時刻。筆者は天頂まで衛星が光っているものと推測していたのですが、前記事での推測よりも「地球の影」はより広い範囲の空を覆っていることが明らかになりました。衛星が見えているのは、北西の空を中心に地平高度50度くらいまでです。数は前記事の筆者のお絵かき画像よりも特に地平千側でかなり多くなっています。ただし、地平線に近い衛星は「たぶん」より暗い(*)ので、本物でどんなふうに見えるのかはこの絵からはまだ即断できません。

(*)地平線に近い衛星ほど、距離が遠い・大気の吸収の2つの理由で暗くなるはず

シミュレーションの前提と計算方法

今回のシミュレーションの前提事項と計算方法について簡単にまとめておきます。

【計算方法】
120×100=12000基の衛星データ(軌道要素)を機械的に生成し、ステライメージver8で描画しています。

【軌道の想定】
Starlink衛星がどう全天に配置されるかは無視し、一定の前提をおいて「地球全体をだいたい均一に覆う」想定になっています。具体的には、

  • 地上高550km(*)の円軌道
  • 赤道に対して53度(現在のstarlinkと同じ)傾いた3.6度刻みの軌道が100本
  • それぞれの軌道に衛星が3度間隔で120個ある

という設定です。

(*)後述する時間経過による地球の影の影響は、この地上高に大きく依存し、衛星が低いほど、地球の影に隠れる面積が多くなります。starlink衛星の地上高度は下記リンクによると「高度550kmの約1,600基」「次いで高度1,150kmの約2,800基」「さらに高度340kmの約7,500基」とあります。本シミュレーションは計画および最終状態とは異なります。また、スペースX社以外に他社が参入すれば、当然衛星の数も増えるでしょう。

wikipedia スターリンク
https://ja.wikipedia.org/wiki/スターリンク

【星図上の描画方法】
月明かりと地上の人工光は無視し、薄明のみ描画。衛星は全て「1等星(*)」とみなしています。これはかなり荒っぽい想定です。

(*)太陽電池パネルの大きさ・構造・角度、太陽・衛星・観測者の位置関係など、様々な要因によって衛星の光度は大きく変わると推測されますが、現時点ではそれらは加味されていません。また、通常は暗くても「イリジウム衛星」のように突発的に明るく輝く(フレア)可能性も考えられます。

また、地球の影に入った場合は衛星を表示しない(*)ようにしています。高度・方位の目盛は10度です。

(*)この地球の影の計算はステラナビゲータver8の機能に依存しています。

地球の影を無視した場合の2020年6月21日の日没120分後の状態。個々の衛星の正確な位置は実際とは異なりますが、衛星の分布密度はほぼ正しいと考えてよいでしょう。

日没後2時間経過すればかなり衛星の見える範囲は狭くなる

日没後の時間経過によるstarlink衛星の分布のシミュレーションです。こちらも、前記事で懸念したほどには空の広い範囲を衛星が占めるわけではないようです(*)。

(*)ただし、衛星の高度がすべて「550km」の場合であることに注意が必要です。starlinkの地上高度は「高度550kmの約1,600基」「次いで高度1,150kmの約2,800基」「さらに高度340kmの約7,500基」という情報もあります。高度が低いほど衛星は明るく見えますが地球の影に早く隠され、高度が高いほど衛星は暗く見えますがより空の広い面積を占めることになります。

夏至の日の夕方の30分毎の変化。地球の影は、太陽と同じように西空に「沈んで」ゆきます。このため、日没120分後には、見えている一番高い衛星の地平高度は30度ほど。これならかなりマイルドですね。

太陽がより深く沈む冬至の場合は、地球の影もより速く昇ります。日没後120分で衛星の最大地平高度は20度弱。少なくとも冬場は、あまり人工衛星の存在を意識しない夜を送れそうです。

日没後・日の出前の「人工衛星薄明」

Starlinkがもっとも顕著に見られるのは日没後と日の出前。上の画像は夏至の夕方、星が輝きはじめる日没後60分ごろの状態ですが、天頂をすぎても衛星の姿が見られ、衛星が見える領域は空の面積の半分を超えています。

このとき衛星の明るさが仮に1等級あるとすると、この後1時間くらいの間までは、星空の様相を一変させる、それなりにすごい眺めになりそうです。でも3等級なら・・・かなり微妙ですが、星座の星並びがかき消されるようなことはありうるでしょう。

天文学・天文愛好家への影響

天文学・天文ファンへの影響は現実的にかなり大きいものと考えられます。以下、箇条書きで。

  • いわゆる「深宇宙(ディープスカイ)」の撮影においては影響はあるものの限定的です。深夜の時間帯なら影響はありませんし、画像処理で移動物体を消すことは現状でも行われている対策です。一方で、太陽に近づく彗星のような天体の場合は、相当に大きな影響があるでしょう。
  • 天体望遠鏡で星を見るような場合はほぼ影響はないと予測しますが、数多くの衛星で星並びがわかりにくくなり、目的の天体を捉えにくくなるようなケースは考えられます。また、一般向けの天体観望会は夕方の早い時間に行われることが多いため、星座の解説のプロシージャを大きく変える必要があるかもしれません。
  • 打ち上げ初期に見られる「銀河鉄道」は、一般の人にも相当に受けのよいイベントになるでしょう。すでに「予報」や「観望ガイド」などが各所で発信されていますが、このチャンスを活用しない手はありません。
  • 天文学の研究のための観測においては、人工天体の存在はある意味「織り込み済み」ではありますが、木曽観測所の「トモエゴゼン」のような広視野サーベイシステムはかなり大きな影響を受けると推測します。「大気圏外に出るしかない」ような観測分野がより増えてしまうかもしれません。
  • 星空と風景の写真を撮影する「星景写真」の分野では、衛星の明るさによってはかなり影響を受けると考えられます。特に2月〜4月ごろの「明け方の東空の天の川」は人工衛星の軌跡で埋めつくされてしまうかもしれません。
  • 人工衛星そのものを被写体とする「インスタ映え」的な写真は多くのFAVを集めることになるでしょう。

ネット上の声

こんな絵を描いた本人が言うのも何ですが、天文マニア(特に撮影派)にとっては人工流星同様に、評判が良くありません(*)。一方で人工流星の時ほど反発が激しいように感じられないのが不思議です。人工流星は単発のイベント、starlinkは「世界各地で毎日いつも」なので、まったく別次元の影響のはずなのですが。

(*)もしかして「やれやれ」は「こんな誇張した画像を出しやがって」の意味でしょうか・・・

筆者の考えに一番近いご意見かも。起きてみないと議論できない次元の出来事で、社会的な合意とルールができるまでは(これがいつの日になるかもかなり悲観的ですが)、成り行きで進んでいく可能性が一番高いでしょう。

こちらは好意的なご意見。それぞれの内容は、筆者も同じように感じます。ただ、明るさ次第。都合良くほどよい明るさになってくれると良いのですが。

反射率を落とすことは吸収率を上げることになるので、衛星の温度管理的に「ない話」なのかなと思っていましたが、イリジウムで前例があることは知りませんでした。スペースX社も法律のないゾーンのビジネスであることはじゅうぶん理解しているでしょうから、強く声を上げれば取り入れられる可能性はあるでしょう。

それよりも「暗くしないでほしい」という声が大きくなる可能性もあるかと感じています。

(注)「撮影派に重きを置いている」つもりは特にないのですが、「撮影派の意見もきちんと代弁したい」という思いは強くあります。撮影派はある意味では最も少数派で、「社会の中では弱い」存在ですから・・

(注)若干補足しておきます。いきおどってはいません^^;; まあ皮肉は込めました。特にあのお絵かき・・・なんというか一気にすごいことが起きてしまう可能性をひしひしと感じていて、善悪の判断が不能な感じです。今回のシミュレーション結果は当初予想よりはマイルドなので、若干ほっとしています。

そのほかには、「ほんのり光房」様からは「星を目印に方角を知るような動物(渡り鳥など)に影響は出ないのだろうか?」というご指摘がありました。

まとめ・新たな宇宙の日常〜すべては衛星の明るさ次第

追記)

夏至の夜、日没90分後

冒頭にも追記しましたが、高度1150kmの2800機の衛星は、大幅に星空の景観を変えてしまう可能性があります。当初記述はあまりに楽観的な結論になっているため、いったん取り下げさせていただきます。(下記抹消線部分)

高度1150kmの衛星は、高度550kmの衛星よりも1等級弱ほど暗くなるはずですが、深夜でも全天を半分程度埋めつくす結果になります。これは「純粋な自然の星空は失われた」と言うしかない事態ではないでしょうか。

追記おわり)

Starlinkが星空的にどんな影響を与えるのか。衛星の明るさなど、不確定な要素が多いためまだ断定はできないというのが現時点での筆者の感想です。

ただ、より正確な計算によって「星空が完全に失われるようなことは起きない」ことは明確になりました。「地球の影」がある限り、低高度の人工衛星が星空に与える影響は(面積としては)限定的です。地球の影よ、ありがとう。

一方で「人工衛星のない薄明前後の空」はたぶん失われます。

「春はあけぼの やうやうしろく成り行く山ぎは すこしあかりて ゆきかうスターリンクもいとおかし」

これが日常の風景になることでしょう(*)。

(*)「UFOを見た!」という通報も一時的に増加するでしょうが、その後は激減するかもしれません。また、本物のUFOを目撃することは劇的に困難になるでしょう。地球侵略を狙う宇宙人にとってはチャンスかもしれません^^

また、これも衛星の明るさ次第ですが、まったく新しい宇宙時代の「天文現象」になる可能性もあります。-2等級なら、それはもうとんでもない、人工流星どころではない「天文現象」が毎日起きるようなSF的世界に突入します。しかもそれが毎日見えるのです。地球環境としての宇宙と人類の宇宙観を、控えめにいっても若干変えることになるでしょう(*)。

(*)単なる妄想ですが、衛星を1000個打ち上げた時点で計画が頓挫。「空の一部」だけを隊列を組んで光るもう通信をしていないStarlink。空を見上げるたびに「つわものどもが夢の跡」を感じるようになるかもしれませんね。前の記事には書きませんでしたが、Starlinkの目指す高速インターネットの最大の売りは「低遅延」。低遅延のネットワークを一番欲しがっているのは、HFTと呼ばれる高速の金融取引システム。ライバルよりも1ミリ秒でも速く情報を手に入れて利益を上げるという、資本主義の「最前線」です。逆にこのマーケットに売り込めなければ、計画は頓挫するかもしれません。

今日も60機のstarlink衛星は元気に地球を回っています。まずは、それらを日々見守ること。次の打ち上げを見逃さないこと。それからその先を考えましょう^^


  • シミュレーション画像はすべて「ほんのり光房」様にご提供いただいたものです。また、記事制作において多大なご協力をいただきました。厚く御礼申し上げます。
  • シミュレーション画像の制作にはアストロアーツ社「ステラナビゲータv8」が使用されています。
  • 記事中の社名、商品名等は各社の商標または登録商標です。

 

編集部宇宙開発2019/6/1追記) 本記事の内容はいくつかの重大な誤りを含むため以下の改訂版を作成しています。こちらをご参照ください。 http://reflexions.jp/tenref/orig/2019/06/01/8880/   追記終わり)   スペースXの「Starlink(スターリンク)」についての前回の記事には多くの反響がありました。スターリンクで何が起きそうか?という意図は多くの方に伝わったものと思います。また、賛否両論、さまざまなご意見がありました。 http://reflexions.jp/tenref/orig/2019/05/26/8752/ 前記事で作成した「想像図」は科学的にはかなり適当で誇張した絵だったのですが、より正確にシミュレーションした画像をほんのり光房様よりお送りいただきました。「スターリンクで何が起きるか」をより正確に知っていただくために、以下掲載させていただきます。 追記5/28 16:00) ほんのり光房・衛星群「スターリンク」を観察しました http://kuusou.asablo.jp/blog/2019/05/28/9078025 衛星高度を340km,550km,1150kmの3種に設定しより計画最終型に近づけたシミュレーション画像が作成されています。高度1150kmの衛星は夏至ごろには一晩中天頂付近で光っているとの結果になっており、これはより深刻な事態かもしれません。ちなみに、計画では高度1150kmの衛星は、高度550kmに1600個打ち上げられた次に、2800機打ち上げられる計画になっています。 追記終わり) 地球の影の面積はかなり大きい 2020年6月21日(夏至)の日没後90分の星空。天文薄明が終わる少し前の時刻。筆者は天頂まで衛星が光っているものと推測していたのですが、前記事での推測よりも「地球の影」はより広い範囲の空を覆っていることが明らかになりました。衛星が見えているのは、北西の空を中心に地平高度50度くらいまでです。数は前記事の筆者のお絵かき画像よりも特に地平千側でかなり多くなっています。ただし、地平線に近い衛星は「たぶん」より暗い(*)ので、本物でどんなふうに見えるのかはこの絵からはまだ即断できません。 (*)地平線に近い衛星ほど、距離が遠い・大気の吸収の2つの理由で暗くなるはず シミュレーションの前提と計算方法 今回のシミュレーションの前提事項と計算方法について簡単にまとめておきます。 【計算方法】 120×100=12000基の衛星データ(軌道要素)を機械的に生成し、ステライメージver8で描画しています。 【軌道の想定】 Starlink衛星がどう全天に配置されるかは無視し、一定の前提をおいて「地球全体をだいたい均一に覆う」想定になっています。具体的には、 地上高550km(*)の円軌道 赤道に対して53度(現在のstarlinkと同じ)傾いた3.6度刻みの軌道が100本 それぞれの軌道に衛星が3度間隔で120個ある という設定です。 (*)後述する時間経過による地球の影の影響は、この地上高に大きく依存し、衛星が低いほど、地球の影に隠れる面積が多くなります。starlink衛星の地上高度は下記リンクによると「高度550kmの約1,600基」「次いで高度1,150kmの約2,800基」「さらに高度340kmの約7,500基」とあります。本シミュレーションは計画および最終状態とは異なります。また、スペースX社以外に他社が参入すれば、当然衛星の数も増えるでしょう。 wikipedia スターリンク https://ja.wikipedia.org/wiki/スターリンク 【星図上の描画方法】 月明かりと地上の人工光は無視し、薄明のみ描画。衛星は全て「1等星(*)」とみなしています。これはかなり荒っぽい想定です。 (*)太陽電池パネルの大きさ・構造・角度、太陽・衛星・観測者の位置関係など、様々な要因によって衛星の光度は大きく変わると推測されますが、現時点ではそれらは加味されていません。また、通常は暗くても「イリジウム衛星」のように突発的に明るく輝く(フレア)可能性も考えられます。 また、地球の影に入った場合は衛星を表示しない(*)ようにしています。高度・方位の目盛は10度です。 (*)この地球の影の計算はステラナビゲータver8の機能に依存しています。 日没後2時間経過すればかなり衛星の見える範囲は狭くなる 日没後の時間経過によるstarlink衛星の分布のシミュレーションです。こちらも、前記事で懸念したほどには空の広い範囲を衛星が占めるわけではないようです(*)。 (*)ただし、衛星の高度がすべて「550km」の場合であることに注意が必要です。starlinkの地上高度は「高度550kmの約1,600基」「次いで高度1,150kmの約2,800基」「さらに高度340kmの約7,500基」という情報もあります。高度が低いほど衛星は明るく見えますが地球の影に早く隠され、高度が高いほど衛星は暗く見えますがより空の広い面積を占めることになります。 夏至の日の夕方の30分毎の変化。地球の影は、太陽と同じように西空に「沈んで」ゆきます。このため、日没120分後には、見えている一番高い衛星の地平高度は30度ほど。これならかなりマイルドですね。 太陽がより深く沈む冬至の場合は、地球の影もより速く昇ります。日没後120分で衛星の最大地平高度は20度弱。少なくとも冬場は、あまり人工衛星の存在を意識しない夜を送れそうです。 日没後・日の出前の「人工衛星薄明」 Starlinkがもっとも顕著に見られるのは日没後と日の出前。上の画像は夏至の夕方、星が輝きはじめる日没後60分ごろの状態ですが、天頂をすぎても衛星の姿が見られ、衛星が見える領域は空の面積の半分を超えています。 このとき衛星の明るさが仮に1等級あるとすると、この後1時間くらいの間までは、星空の様相を一変させる、それなりにすごい眺めになりそうです。でも3等級なら・・・かなり微妙ですが、星座の星並びがかき消されるようなことはありうるでしょう。 天文学・天文愛好家への影響 天文学・天文ファンへの影響は現実的にかなり大きいものと考えられます。以下、箇条書きで。 いわゆる「深宇宙(ディープスカイ)」の撮影においては影響はあるものの限定的です。深夜の時間帯なら影響はありませんし、画像処理で移動物体を消すことは現状でも行われている対策です。一方で、太陽に近づく彗星のような天体の場合は、相当に大きな影響があるでしょう。 天体望遠鏡で星を見るような場合はほぼ影響はないと予測しますが、数多くの衛星で星並びがわかりにくくなり、目的の天体を捉えにくくなるようなケースは考えられます。また、一般向けの天体観望会は夕方の早い時間に行われることが多いため、星座の解説のプロシージャを大きく変える必要があるかもしれません。 打ち上げ初期に見られる「銀河鉄道」は、一般の人にも相当に受けのよいイベントになるでしょう。すでに「予報」や「観望ガイド」などが各所で発信されていますが、このチャンスを活用しない手はありません。 天文学の研究のための観測においては、人工天体の存在はある意味「織り込み済み」ではありますが、木曽観測所の「トモエゴゼン」のような広視野サーベイシステムはかなり大きな影響を受けると推測します。「大気圏外に出るしかない」ような観測分野がより増えてしまうかもしれません。 星空と風景の写真を撮影する「星景写真」の分野では、衛星の明るさによってはかなり影響を受けると考えられます。特に2月〜4月ごろの「明け方の東空の天の川」は人工衛星の軌跡で埋めつくされてしまうかもしれません。 人工衛星そのものを被写体とする「インスタ映え」的な写真は多くのFAVを集めることになるでしょう。 ネット上の声 https://twitter.com/TeraKen0510/status/1132808253706948610 こんな絵を描いた本人が言うのも何ですが、天文マニア(特に撮影派)にとっては人工流星同様に、評判が良くありません(*)。一方で人工流星の時ほど反発が激しいように感じられないのが不思議です。人工流星は単発のイベント、starlinkは「世界各地で毎日いつも」なので、まったく別次元の影響のはずなのですが。 (*)もしかして「やれやれ」は「こんな誇張した画像を出しやがって」の意味でしょうか・・・ https://twitter.com/fourier2010/status/1132432525253521409 筆者の考えに一番近いご意見かも。起きてみないと議論できない次元の出来事で、社会的な合意とルールができるまでは(これがいつの日になるかもかなり悲観的ですが)、成り行きで進んでいく可能性が一番高いでしょう。 https://twitter.com/okayama_uchu/status/1132759063429730304 こちらは好意的なご意見。それぞれの内容は、筆者も同じように感じます。ただ、明るさ次第。都合良くほどよい明るさになってくれると良いのですが。 https://twitter.com/localgroupjp/status/1132676523306115073 反射率を落とすことは吸収率を上げることになるので、衛星の温度管理的に「ない話」なのかなと思っていましたが、イリジウムで前例があることは知りませんでした。スペースX社も法律のないゾーンのビジネスであることはじゅうぶん理解しているでしょうから、強く声を上げれば取り入れられる可能性はあるでしょう。 それよりも「暗くしないでほしい」という声が大きくなる可能性もあるかと感じています。 (注)「撮影派に重きを置いている」つもりは特にないのですが、「撮影派の意見もきちんと代弁したい」という思いは強くあります。撮影派はある意味では最も少数派で、「社会の中では弱い」存在ですから・・ https://twitter.com/HpONnFXzpYng3zx/status/1132429890005770240 (注)若干補足しておきます。いきおどってはいません^^;; まあ皮肉は込めました。特にあのお絵かき・・・なんというか一気にすごいことが起きてしまう可能性をひしひしと感じていて、善悪の判断が不能な感じです。今回のシミュレーション結果は当初予想よりはマイルドなので、若干ほっとしています。 そのほかには、「ほんのり光房」様からは「星を目印に方角を知るような動物(渡り鳥など)に影響は出ないのだろうか?」というご指摘がありました。 まとめ・新たな宇宙の日常〜すべては衛星の明るさ次第 追記) 冒頭にも追記しましたが、高度1150kmの2800機の衛星は、大幅に星空の景観を変えてしまう可能性があります。当初記述はあまりに楽観的な結論になっているため、いったん取り下げさせていただきます。(下記抹消線部分) 高度1150kmの衛星は、高度550kmの衛星よりも1等級弱ほど暗くなるはずですが、深夜でも全天を半分程度埋めつくす結果になります。これは「純粋な自然の星空は失われた」と言うしかない事態ではないでしょうか。 追記おわり) Starlinkが星空的にどんな影響を与えるのか。衛星の明るさなど、不確定な要素が多いためまだ断定はできないというのが現時点での筆者の感想です。 ただ、より正確な計算によって「星空が完全に失われるようなことは起きない」ことは明確になりました。「地球の影」がある限り、低高度の人工衛星が星空に与える影響は(面積としては)限定的です。地球の影よ、ありがとう。 一方で「人工衛星のない薄明前後の空」はたぶん失われます。 「春はあけぼの やうやうしろく成り行く山ぎは すこしあかりて ゆきかうスターリンクもいとおかし」 これが日常の風景になることでしょう(*)。 (*)「UFOを見た!」という通報も一時的に増加するでしょうが、その後は激減するかもしれません。また、本物のUFOを目撃することは劇的に困難になるでしょう。地球侵略を狙う宇宙人にとってはチャンスかもしれません^^ また、これも衛星の明るさ次第ですが、まったく新しい宇宙時代の「天文現象」になる可能性もあります。-2等級なら、それはもうとんでもない、人工流星どころではない「天文現象」が毎日起きるようなSF的世界に突入します。しかもそれが毎日見えるのです。地球環境としての宇宙と人類の宇宙観を、控えめにいっても若干変えることになるでしょう(*)。 (*)単なる妄想ですが、衛星を1000個打ち上げた時点で計画が頓挫。「空の一部」だけを隊列を組んで光るもう通信をしていないStarlink。空を見上げるたびに「つわものどもが夢の跡」を感じるようになるかもしれませんね。前の記事には書きませんでしたが、Starlinkの目指す高速インターネットの最大の売りは「低遅延」。低遅延のネットワークを一番欲しがっているのは、HFTと呼ばれる高速の金融取引システム。ライバルよりも1ミリ秒でも速く情報を手に入れて利益を上げるという、資本主義の「最前線」です。逆にこのマーケットに売り込めなければ、計画は頓挫するかもしれません。 今日も60機のstarlink衛星は元気に地球を回っています。まずは、それらを日々見守ること。次の打ち上げを見逃さないこと。それからその先を考えましょう^^ シミュレーション画像はすべて「ほんのり光房」様にご提供いただいたものです。また、記事制作において多大なご協力をいただきました。厚く御礼申し上げます。 シミュレーション画像の制作にはアストロアーツ社「ステラナビゲータv8」が使用されています。 記事中の社名、商品名等は各社の商標または登録商標です。  編集部発信のオリジナルコンテンツ