新研究表明引进26000颗新的巨型卫星星座可能会对地面天文学观测产生重大影响

据cnBeta：欧洲南方天文台委托进行的一项新研究表明，引进26000颗新的巨型卫星星座可能会对地面天文学产生重大影响。在未来几年中，随着SpaceX、OneWeb和亚马逊等公司追求其雄心勃勃的轨道计划，用肉眼可以观测到的卫星数量将增加两倍。

人类技术的进步似乎不可避免地与对自然环境的污染日益增加密不可分。在地球上，工业化已经改变了全球气候，带来了潜在的深远而巨大的后果，现代消费主义的到来使海洋受到了塑料废物的污染。随着人们对轨道域的掌握越来越多，空间环境也开始受到人类污染的损害。例如目前提议的巨型卫星星座，在未来几年中，可以看到将近26000颗卫星将被发射到近地轨道，相比之下，现在大约有5000颗卫星仍留在轨道上。

巨型卫星星座是在低地球轨道上编队飞行的大量卫星的集合。SpaceX已经在建立其Starlink项目，埃隆·马斯克（Elon Musk）希望该项目有朝一日能够在全球范围内提供低成本互联网的访问权限。该公司正忙于通过猎鹰9号火箭发射这些卫星。SpaceX不是唯一一家希望使用卫星群提供互联网服务的公司。OneWeb还希望创建一个由数百颗卫星组成的轨道网络，全球巨头亚马逊也是如此。

卫星技术的激增以及巨型卫星星座的出现，不仅产生了失效卫星形式的物理污染，而且在最坏的情况下还产生了轨道碰撞造成的碎片。它还有可能严重干扰天文观测。这些成群的探测器会毫不留情地穿过强大的望远镜的视线，这些望远镜会捕获对宇宙物体的精细观测，从而降低了数据集的质量。

这项最新研究背后的科学家对巨型卫星星座可能对进行可见光和红外观测的ESO望远镜的影响进行了建模，例如位于智利阿塔卡马沙漠的甚大望远镜。该论文考虑了一系列因素，以及望远镜观察天空的不同方法。

研究结果表明，依赖于短期暴露的观测仅在0.5%的时间内受到卫星光弹的影响，大部分时间是在暮色时分。在黄昏之后或黎明之前的这个时候，天文学家们正在积极观察夜空，然而在地球的曲线周围却有足够的阳光照耀着，照亮了从头顶上方掠过的大量金属探测器。在暮色时分，需要更长曝光时间（约1000秒）的望远镜将受到大约3%的时间的影响。

用来持续凝视夜空以寻找诸如新星之类的转瞬即逝的事件的广域，长时间曝光的观测将受到卫星星座的影响最大。例如，根据一年中的不同时间，美国国家科学基金会的维拉·鲁宾天文台将有30%至50%的时间受卫星影响。

这项研究还提到了天文学家可以尝试减轻卫星群对其观测造成的破坏的两种主要方法。第一种方法是在给定区域内不存在卫星时安排其望远镜捕获天空。卫星路径是可以预测的，因此这是一种可行的技术。但是，它不适用于每种类型的观察。例如，当需要长时间的宽视野曝光时，可能无法避免卫星污染。第二种方法包括通过精确确定何时有明亮的卫星通过视场来中断望远镜的守卫，并在接触时刻之前关闭快门。这将是一项具有挑战性的技术，而且对于宽视场观测根本不起作用。

在工业方面，制造商可以使卫星的表面颜色变暗，从而减少反射。SpaceX已经在其Starlink卫星之一中尝试了这种方法，尽管这种做法必须广泛传播才能有效。该研究还触及到了巨型卫星星座对公众夜空视野的影响。研究人员称，在中纬度地区，地平线上方将出现1600颗卫星。相对于现在，这可能导致在夜空中肉眼可见的卫星数量增加两倍。

该研究旨在对卫星群对科学观测的影响进行简单评估，而不是对潜在破坏进行全面研究。为了得出保守的估计，研究人员必须对重要元素（例如卫星的分布和亮度）做出一些有根据的猜测。研究作者指出，他们的结果“可能在悲观的一面出错”，并且使用更复杂的模型进行的进一步研究将有助于揭示未来干扰的性质，并探讨其对无线电、毫米波和亚毫米波波长观测的影响。

该论文已发表在《天文学与天体物理学》杂志上。

相关报道：人造星座阻碍望远镜观测美国一天文台或受损50%

据澎湃新闻网：巨型卫星组网计划不仅引起有关太空垃圾的焦虑，也触发了科学家们的警觉。这些人造星座，会不会阻碍天文望远镜观测自然宇宙的视线？当地时间3月5月，欧洲空间局（ESA）发布了一项调查研究，主要针对欧洲南方天文台（ESO）下属的光学和红外望远镜所受的影响，也兼顾了一些其他天文台。

研究显示，这些新发射卫星将使得天文观测重点夜空中肉眼可见的卫星数量翻倍。被寄予厚望的宽视场巡天望远镜损失最大，例如美国的薇拉•鲁宾天文台将受到最高50%的严重影响。

夜空中肉眼可见的“人造星”

SpaceX除了已获批1.2万颗的“星链”项目，还在申报共计3万颗的卫星部署计划。美国科技公司亚马逊和英国通信公司OneWeb（一网）也各自提出了3236颗和1980多颗卫星的全球覆盖。

在本次研究中，欧空局考虑了包括上述三家企业在内的18个具有代表性的星座，共计26000多颗卫星。

其中，欧空局预计将有1600颗卫星处于中纬度天文台的地平线以上。虽然大部分卫星只在30度以内的低空中，但每时每刻仍会有250颗落到更上方的位置，即大部分天文观测进行的重点区域。

在日出和日落时分，卫星被太阳照亮，越靠近午夜则越暗。总体来说，这些新发射卫星将使得30度以上夜空中肉眼可见的卫星数量翻倍。

宽场巡天望远镜“损失惨重”

研究发现，欧洲南方天文台的王牌望远镜——甚大望远镜（VLT）和极大望远镜（ELT）将受的影响较轻。只有在1000秒左右的长时间曝光才会出现明显的影响。在黎明和黄昏阶段，大约有3%的长时间曝光会被破坏。对于短时间曝光而言，人造星座造成的影响则不到0.5%。

甚大望远镜是建在智利的大型光学望远镜，由4面口径为8.2米的望远镜组成。