自SpaceX發(fā)射其首批Starlink互聯(lián)網(wǎng)通信衛(wèi)星引發(fā)天文學(xué)家對這些衛(wèi)星在夜空照片中留下的條紋的關(guān)注以來已經(jīng)過去三年時間。從那時起，許多其他的Starlink已經(jīng)發(fā)射：現(xiàn)在有超2300顆星鏈環(huán)繞地球，占所有運行衛(wèi)星的近一半。

科學(xué)家們在應(yīng)對這種沖擊方面已經(jīng)取得了一些進展。比如近幾日內(nèi)，國際天文學(xué)聯(lián)盟(IAU)將首次推出一個網(wǎng)站，其中包括幫助望遠鏡運營商預(yù)測衛(wèi)星位置的工具以便他們可以將儀器指向其他地方。

但不斷積累的證據(jù)顯示，這些衛(wèi)星“巨型星座”將對全球的天文觀測站和其他觀天者造成相當(dāng)大的干擾。但衛(wèi)星公司還沒有找到一個解決方案。SpaceX一直試圖解決這個問題，其在Starlinks上安裝遮陽板以使其在夜空中的外觀變暗。但《自然》獲悉，該公司已停止這樣做。

未來幾年，可能會有數(shù)以萬計的新衛(wèi)星發(fā)射。來自西雅圖華盛頓大學(xué)的天文學(xué)家Meredith Rawls說道：“這是一條不可持續(xù)的軌跡。目前，我們的科學(xué)非常好。但在什么時候我們會錯過一個發(fā)現(xiàn)？”

巨型星座的代價

自從第一顆Starlink發(fā)射以來，天文學(xué)家們已經(jīng)從對衛(wèi)星光害科學(xué)觀測的恐慌變成了組織一個全球性的回應(yīng)。在2020年和2021年的一系列國際研討會之后，國際天文學(xué)聯(lián)盟成立了一個保護黑暗和安靜的天空免受衛(wèi)星星座干擾的中心。其即將推出的網(wǎng)站旨在作為天文學(xué)家、政策制定者、衛(wèi)星運營商和公眾的中心以協(xié)調(diào)如何減少衛(wèi)星在天空中閃耀的影響。

最近的一項研究表明，未來的衛(wèi)星星座將在南緯50度和北緯50度左右的夏夜里最為明顯，而許多歐洲和加拿大的天文設(shè)施都在那里。研究報告指出，如果SpaceX和其他公司發(fā)射他們提議的65000顆衛(wèi)星，那么在夏至前后，這些緯度地區(qū)的天空將整夜都會有明亮的點。在日出和日落前后的幾個小時里，肉眼可見的每14顆星星中大約有一顆實際上是衛(wèi)星。

領(lǐng)導(dǎo)這項工作的加拿大里賈納大學(xué)的天文學(xué)家Samantha Lawler說道：“這真的是相當(dāng)可怕的?！?/p>

研究廣闊天空而不是專注于單個天體的天文觀測站將受到最大影響。茲威基瞬變設(shè)施(ZTF)使用加州帕洛瑪山的1.2米望遠鏡測量廣闊的天空，在20213年8月黃昏時分拍攝的圖像中觀察到18%的衛(wèi)星條紋。華沙大學(xué)的天文學(xué)家Przemek Mróz指出，這個數(shù)字還會隨著衛(wèi)星數(shù)量的增加而上升。他對2022年4月的ZTF數(shù)據(jù)進行了初步分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星的條紋影響了約20-25%的黃昏圖像。

Mróz表示，到目前為止，ZTF還沒有很多測量結(jié)果被衛(wèi)星條紋破壞，部分原因是它的圖像處理方法可以檢測和掩蓋衛(wèi)星的軌跡。但其他的天文臺卻面臨著更大的挑戰(zhàn)–特別是維拉-C-魯賓天文臺，這是一個由美國資助、在智利建造的8.4米寬的望遠鏡。因為它將每三天對整個可見天空進行拍攝，所以它將特別容易受到衛(wèi)星條紋在其圖像中的拖累。Rawls和其他天文學(xué)家正在研究減輕損害的方法，如可以識別和消除數(shù)據(jù)中的衛(wèi)星條紋的算法。但修復(fù)數(shù)據(jù)需要大量的時間和精力。

忙碌的天空

衛(wèi)星數(shù)量的增加還有可能對射電天文學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生負面影響并增加空間碎片的數(shù)量。其他更廣泛的影響可能會影響到全世界的生命：衛(wèi)星的存在導(dǎo)致了天空中的背景光亮，這可能會使依賴天體導(dǎo)航的動物迷失方向。另外，衛(wèi)星的條紋還會干擾人類的知識系統(tǒng)，如依靠黑暗天空的信息來標(biāo)記全年重要事件的土著知識系統(tǒng)。

位于堪培拉的澳大利亞國立大學(xué)的天文學(xué)博士生和土著研究助理Karlie Noon指出，衛(wèi)星星座日益增長的威脅增加了夜空的其他退化如光污染。“就像我們的土地被殖民化一樣，我們的天空現(xiàn)在也被殖民化了。而且這不僅僅是土著人的事，”她指出，公司在發(fā)射衛(wèi)星時不一定會咨詢科學(xué)界。

一些衛(wèi)星運營商一直在努力緩解這一問題。包括SpaceX、倫敦的OneWeb和華盛頓州西雅圖的亞馬遜Kuiper項目在內(nèi)的公司已經(jīng)定期跟國際天文學(xué)聯(lián)盟和國家天文協(xié)會會面以討論如何減少衛(wèi)星的影響。SpaceX已經(jīng)測試了調(diào)暗其Starlinks的方法，其中包括安裝遮陽板。遮陽板確實降低了衛(wèi)星的亮度，但它們似乎被排除在最新一代的Starlink之外。自9月以來發(fā)射的這些衛(wèi)星使用激光而不是無線電來相互通信，而遮陽板干擾了這些通信。

SpaceX的工程師David Goldstein在本月早些時候由英國天文學(xué)會聯(lián)合會(FAS)主辦的網(wǎng)絡(luò)研討會上發(fā)表講話稱，SpaceX正在研究其他緩解措施，比如在衛(wèi)星鏡面上添加貼紙或其他材料以反射遠離地球的光線。

這可能會有多好的效果，目前該公司仍在梳理之中。一項未發(fā)表的對102次觀察星系亮度的分析表明，新一代的星系似乎比那些已知有遮陽板的星系更亮。負責(zé)分析的退休天文學(xué)家Anthony Mallama指出，然而他們并不像沒有遮陽板的原始星際飛船那樣明亮。

與此同時，OneWeb已經(jīng)發(fā)射了計劃中最初的648顆衛(wèi)星中的428顆。它們的軌道高度比Starlinks高得多–1200公里而不是550公里。這些衛(wèi)星通常比Starlink更暗，這只是因為它們離得更遠，但它們的亮度可以有相當(dāng)大的變化，具體取決于它們?nèi)绾尾蹲胶头瓷潢柟狻?/p>

位于智利科皮亞波的阿塔卡馬大學(xué)的天文學(xué)家Jeremy Tregloan-Reed表示，2021年期間對50顆OneWeb衛(wèi)星進行的一項初步研究發(fā)現(xiàn)，其中近一半的衛(wèi)星比天文學(xué)家規(guī)定的“安全”限度還要亮一點。OneWeb表示，它致力于降低其衛(wèi)星的能見度，它使用西西里島的一個望遠鏡來測量其亮度并正在利用這些信息來設(shè)計未來更暗的衛(wèi)星。

亞馬遜的Kuiper項目將增加3200多顆衛(wèi)星，其計劃在今年年底前發(fā)射其首批2顆原型衛(wèi)星。其中一顆將包含一個遮陽板以便該公司可以比較其調(diào)低衛(wèi)星亮度的能力。

雖然國際天文學(xué)會和其他天文組織一直在推動聯(lián)合國承認(rèn)這個問題，但沒有法律規(guī)定衛(wèi)星在夜空中應(yīng)該出現(xiàn)多亮。許多國家的代表將在6月1日在維也納舉行的聯(lián)合國和平利用外層空間委員會會議上討論保護天空的問題。