巨⼤衛星網による天⽂観測への影響と今後に向けた対策
国⽴天⽂台 周波数資源保護室
⼤⽯雅寿
masatoshi.ohishi@nao.ac.jp

本日のアウトライン
1. メガコンステレーションの概要（Starlink、OneWeb、Project Kuiperなど）
2. メガコンステレーションが天文学に与える影
響とその評価3. 影響軽減に向けた各種努力の現状
4. 国際調整の課題

2021/11/24

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本日のアウトライン
1. メガコンステレーションの概要（Starlink、OneWeb、Project Kuiperなど）
2. メガコンステレーションが天文学に与える影
響とその評価3. 影響軽減に向けた各種努力の現状
4. 国際調整の課題

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Mega-Constellations• Fast internet
connection service via>10k satellites• OneWeb, Starlink,
Project Kuiper, …
• 可視・赤外＆電波天文に影響を与える• 問題解決に向けSpaceX と協議
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Credit: NSF’s National Optical-Infrared Astronomy
Research Laboratory/CTIO/AURA/DELVEOISTER WS 2021

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Starlink network in service

https://satellitemap.space
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Project Kuiper by Amazon• 3,236機を高度590-630kmの軌道に配置• 2022年第4四半期に2機の試験機を打ち上げ予定（米国FCCに申請中）• 使用周波数帯は、17-30 GHz• Space XのVisorsatと同様な庇を搭載し、反射光軽減を狙う

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Megaconstellationの通信バンド

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本日のアウトライン
1. メガコンステレーションの概要（Starlink、OneWeb、Project Kuiperなど）
2. メガコンステレーションが天文学に与える影
響とその評価3. 影響軽減に向けた各種努力の現状
4. 国際調整の課題2021/11/24

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影響評価のための基礎データ：
衛星の等級測定• Starlink:
高度 ~ 550 km
à 移動速度は極めて速い~ 2000 arcsec/sec• TLEを用いて観測時刻での精密な位置予報
à 望遠鏡をその位置に向けて固定し、待ち受け観測2021/11/24

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多色測定
黒体放射をフィット à 衛星表面の反射率を推定

Uncoated: 7.5%

Coated: 4%

OISTERの協力によりより広い波長域で観測 à 詳しくは堀内氏の講演を参照
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反射光軽減度合いはまだ不十分

Mallama (2020)2021/11/24

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解決すべき課題（光赤外）• 衛星等級はまだ明るすぎる (> 7 mag)à 反射光をさらに軽減するための新技術が必要（e.g., より反射率の低い塗装剤の開発）• 光赤外域において衛星等級や衛星総数を規制する国際機関がないà 衛星数が多すぎると衝突->デブリ発生の可能性が高まる

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本日のアウトライン
1. メガコンステレーションの概要（Starlink、OneWeb、Project Kuiperなど）
2. メガコンステレーションが天文学に与える影
響とその評価3. 影響軽減に向けた各種努力の現状
4. 国際調整の課題

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Interfered image at VLA
Credit: G.B. Taylor, NRAO/AUI/NSF.

star
Satellite interference
25 deg away from the star

No interference

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Radio Frequency Interference
Mitigation

J. M. Ford and K. D. Buch, "RFI mitigation techniques in radio astronomy,”2014 IEEE Geoscience and Remote Sensing Symposium, 2014, pp. 231-234
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電波域の国際調整機関• 国際電気通信連合(InternationalTelecommunicationUnion) @ Geneva• 国連の特別機関• 設立以来150年• 電波天文を扱うようになって約60年

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Coordination with Starlink• Satellite à Earth
10.7-12.7 GHz(service link)
17.8-18.6 / 18.8-19.3
GHz (feeder link)• Earth à Satellite
14.0-14.5 GHz(service link)
27.5-29.1 / 29.5-30.0
GHz (feeder link)
2021/11/24• 電波天文バンド10.610.7 GHzに重大な干渉を与えうる
à 衛星が電波天文台を「見る」時は、電波天文バンドに隣接するチャネル (10.7-10.95GHz) を停止する

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17Mitigation Techniques• RFI excision -- “cutting out” RFIs
– blanking data
– array beam-forming to null the direction of RFI
sources• RFI cancellation – “subtracting” RFIs
– Use of a reference antenna together withpost-processing• Anti-coincidence – RFIs are not coherent
in widely-spaced arrays; good for VLBIs
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See also Report ITU-R RA.2126

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Slides by M. Kesteven & R. Sault (2001)

Before and after images光赤外での影響軽減に向けた
衛星事業者との対話• AAS meeting @ Honolulu, 2020 Jan“Challenges to Astronomy from Satellites”SpaceXの副社長も参加• Satcon1/Satcon2
Elon Muskも登場• Dark and Quiet Skies Workshop 1/2
à レポートを国連宇宙平和利用委員会に提出より詳しい情勢は、https://aas.org/posts/advocacy/2021/08/
impacts-large-satellite-constellations-astronomy-live-updates

20本日のアウトライン
1. メガコンステレーションの概要（Starlink、OneWeb、Project Kuiperなど）
2. メガコンステレーションが天文学に与える影
響とその評価3. 影響軽減に向けた各種努力の現状
4. 国際調整の課題

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国連宇宙平和利⽤委員会• 宇宙空間をどの国も利⽤するための調整ルールを策定（政府代表＋オブザーバ）• 2021 Feb: IAUからの代表者が、天⽂観測環境を保護するための勧告を含んだDQS WSレポート
を報告• 各国に問題認識してもらうことはできたものの、勧告がそのまま承認されることはなかったà さらなる検討を要請された

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IAUの動き• 2021 Jan:DQS WS報告書をIAUがアナウンスhttps://www.iau.org/news/announcements/detail/ann21002/• 2021 June:
IAU Centre for the Protection of the Dark Sky from
Satellite Constellation Interference
https://www.iau.org/news/announcements/detail/ann21039/
主として光⾚外を対象。電波天⽂はITUで対応可能。
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New IAU Centre• Work together in partnership to coordinate the observation and measurement of the
optical interference caused by satellite constellations.
• Establish contacts with the space companies and industries involved in theconstruction and deployment of LEO satellites and eventually with their national
regulation authorities, in order to discuss and converge on relevant mitigation
measures.
• Foster and coordinate the study and testing of hardware solutions aimed at reducing
reflected sunlight by the satellites as well as thermal emissions from the satellite
surfaces.
• Interface with space agencies in order to get access to accurate and up-to-dateorbital parameters of all LEO satellites.
• Work together in partnership to coordinate the development of “smart” schedulingand/or detector operation software as well as specific artifact removal algorithms
and distribute them.
• Provide suggestions for possible international regulations governing LEO satellites tothe IAU Officers, in support of their pursuing the matter at COPUOS level.
• ･･･

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IAU 新センターの課題• 光⾚外ではこれまで国際調整経験がほとんどない ßà 電波天⽂はITUで60年以上苦労してきた• 衛星等級の軽減
可視域：反射率の低減 – 超低反射率素材の開発
⾚外域：表⾯温度の低減 – 表⾯の（受動）冷却• 衛星事業者によるグローバルサービスへの敬意を払ってこそ共存の道が開ける

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我々に何ができるのか？
• 地道な等級測定• モニター観測 à 位相⾓と等級との関連を明らかにする（衛星の形状と関係する？）• 新しい等級軽減策を施した衛星の等級測定
à 結果を衛星事業者と共有してさらなる改善に資する• 航跡を消去するデータ処理⽅法の開発• 社会からの⽀持を得る• 天⽂学 vs 衛星ではなく、両⽅とも社会に必要であることを社会から⽀持してもらうための広報・アウトリーチ活動
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最近出た（る）関連論⽂• Astrosat: forecasting satellite transits for opticalastronomical observations
Osborn, J., et al., MNRAS, 509, 1848-1853 (2022)
https://academic.oup.com/mnras/article/509/2/1848/6406
501• Visibility Predictions for Near-Future Satellite
Megaconstellations: Latitudes near 50 Degrees will
Experience the Worst Light Pollution
Lawer, Boley & Rein,
https://arxiv.org/pdf/2109.04328.pdf• Characterizing the All-Sky Brightness of Satellite MegaConstellations and the Impact on Astronomy Research
Krantz, Pearce & Block,https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/2110/2110.10578.pdf
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国⽴天⽂台周波数資源保護室
https://prc.nao.ac.jp/freqras/index.html

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