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(yuǎn)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(yuǎn)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(yuǎn)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(fù)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?！熬拖裎覀兊耐恋乇恢趁窕粯樱覀兊奶炜宅F(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(yuǎn)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(fù)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(yuǎn)，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(yuǎn)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。