Satelity narušují astronomická data - může AI poskytnout řešení?

Satelity narušují astronomická data - může AI poskytnout řešení?

Astronomové vyvinuli algoritmus strojového učení, který dokáže detekovat satelitní stopy na obrázcích noční oblohy s vysokou přesností. Tento model usnadňuje interpretaci dat a může umožnit odstranění okrajů, které stále více způsobují problémy v astronomii.

Technologie bude problémem „Fotobombs“ z satelitních komunikací Internet Communications Nelze vyřešit, ale může pomoci snížit jejich dopad na některé obrazy dalekohledu. Vědci minulý měsíc nabízeli práci na valné hromadě Mezinárodní astronomické unie (IAU) v Kapském Městě.

"Strojové učení a umělá inteligence mohou pomoci, protože pokud máte dostatek dat, můžete klasifikovat, dobře, takhle vypadá satelit," říká Siegfried EGGL, astrofyzik na University of Illinois Urbana-Champaign. Počet trháků a vývoje satelitu se však děje „tempem snídaně“, dodává a vědci se „snaží dohnat“.

Rostoucí hrozba

Během posledních pěti let společnosti jako SpaceX v Hawthorne v Kalifornii, Eutelsat Oneweb v Londýně a Amazon's Project Kuiper ve Redmondu ve Washingtonu, spustily tisíce komunikačních satelitů na nízkou orbitu Země. Je naplánováno mnoho dalších, včetně 12 000 satelitní mega-konselelace s názvem G60 Starlink, která má být spuštěna satelitní technologie Shanghai SpaceCom v Číně. "Nyní je v registru ambicí pro budoucnost asi milion satelitů," řekl Richard Green, ředitel IAU Center pro ochranu temné a tiché nebe před zasahováním ze satelitu, během zasedání na Valném shromáždění IAU.

Tyto satelity poskytují rychlý širokopásmový přístup k lidem po celém světě, ale jsou stále více rušivé pro astronomy - Vypadají jako jasné pruhy v obloze a mohou ovlivnit pozorování v celém elektromagnetickém spektru. Tato satelitní kontaminace jsou zvláště ovlivněny citlivé dalekohledy se širokými polími. Odhaduje se například, že nadcházející dalekohled Vera Rubin mohl vidět více než třetinu jeho obrázků ohrožených.

„Astronomie je dnes věda zahrnující velké množství dat a neexistuje žádná lidská bytost, která se může dívat na všechny obrázky zaznamenané každou noc a vidět pruhy,“ říká EGGL. "Strojové učení může pomoci zde."

Pro vývoj programu pro identifikaci satelitních skladeb v obrazech dalekohledů, María Romero-Colmenares, vědecka v oblasti University of Atacama v Chile, vyškolila podřízený algoritmus strojového učení o desítkách tisíc obrázků pořízených sítí dalekohledů v Chile, Mexiku, Mexiku, Mexiku, Mexiku, Mexiku, Mexiku, Mexiku, Mexiku, Mexiku, Mexiku, Vietnamu a Jihokoreu. "Věděli jsme, kdy a kde [na obloze] pozorovat satelit, a provedli jedno pozorování se satelitem a jedním bez," říká Romero-Collamenares a produkuje stejný počet jasných a kontaminovaných obrazů. Když ona a její kolegové použili model na veřejně dostupná data z projektů WASP (širokoúhlý hledání planet) a maďarských automatizovaných technologických síťových projektů, algoritmus byl schopen identifikovat 96% satelitních skladeb.

Detekce pruhů je důležitým krokem k odstranění jejich obrázků a dat, říká Jeremy Tregloan-Reed, astrofyzik na University of Atacama, který na projektu pracoval s Romero-Colmenares. Další výzvou bude vývoj nástrojů, které mohou skutečně odstranit satelitní stopy při zachování základních dat. To je možné pouze v případech, kdy satelit není tak jasný, že saturuje pixely obrazu a zmizí do okolních pixelů, říká Tregloan-Reed. Pokud dojde k přetečení, základní data nelze uložit.

Do konce příštího roku vědci doufají, že vyvinou aplikaci a program s otevřeným zdrojovým kódem, který umožní observatorům a amatérským astronomům identifikovat a vyčistit kontaminované obrázky a data. Taková opatření jsou s největší pravděpodobností úspěšná na malých dalekohledech s kamerami s nízkou citlivostí.

Hvězdovité blesky

Jiné formy kontaminace satelitního kontaminace se ukazují, že je ještě obtížnější je zvládnout. Když solární panely a jiné ploché povrchy na satelitech zachytí světlo, produkují blesky Krátkodobé astronomické přechody Podobné, energetické prasknutí, které mohou trvat od milisekund do let.

"Vzhledem k tomu, že tyto záblesky jsou velmi krátké, někdy až do milisekundy, satelitní pohyb během nich je zanedbatelný a dostáváme dokonale hvězdný záblesk," říká Sergej Karpov, astronom ve středoevropském institutu kosmologie a základní fyziky v Praze. Neexistuje „žádný skutečný způsob, jak odlišit tyto záblesky od astrofyzikálních přechodů, které chceme detekovat - krátce porovnávat jejich umístění přímo s katalogy satelitních oběžných drah,“ dodává.

Elektronická zařízení na satelitech může také emitovat neúmyslné záření a narušit pozorování dosvitu velkého třesku, říká EGGL. Astronomové doufají, že studium tohoto záření, známé jako kosmické mikrovlnné záření na pozadí, Odpovězte na otázky týkající se rozšíření vesmíru se stává. Další generace satelitů SpaceX, které společnost začala spuštěna v loňském roce, vydává asi 30krát více záření než předchozí generace. Tento typ záření je neregulovaný a může ohrozit celé pozorovací pásma.

EGGL poukazuje na to, že nástroje AI nemohou skutečně rekonstruovat ztracená data a problém se zhoršuje, jakmile bude spuštěno více satelitů. "Pokud na Mona Lisa namalujete bílou barvu, v určitém okamžiku nebudete nic dělat, i když trénujete algoritmus strojového učení na všech dílech Da Vinci," říká EGGL. "Možná budete moci uhodnout, jak by obraz mohl vypadat, ale nikdy nemohou rekonstruovat data, která ztratíte."

1. Bassa, C.G. et al. Astron. Astrofys. 689, L10 (2024).

   Článek
   Google Scholar

Stáhnout odkazy