卫星星座对科学观测的干扰使得天文学家的焦虑与日俱增

在美国夏威夷召开了一次天文学会特别会议,会议针对卫星巨型星座(例如SpaceX目前进行是Starlink计划)建设正逐步干扰天文观测的问题进行了讨论,并提出了解决这一新问题的潜在方案。

卫星星座对科学观测的干扰使得天文学家的焦虑与日俱增

携带有60颗Starlink卫星的SpaceX Falcon 9运载火箭从佛罗里达的卡纳维拉尔角(Cape Canaveral)升空,图片:SpaceX

国家科学基金会位于亚利桑那州图森的光学红外天文学研究实验室的康妮·沃克(Connie Walker)主持了在夏威夷檀香山举行的美国天文学会(AAS)第235次会议上设立的专题特别会议——“卫星对天文学的挑战”,针对SpaceX Starlink巨型星座建造和其他计划中的私人庞大卫星群的最新进展,综合讨论未来的宏观发展前景。

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Starlink成为会议的焦点,截至目前,SpaceX已发射了三批小卫星,总数约为180个。在卫星发射时,其有序滑行升空,形成类似火车疾驰的光影现象,持续时间将近一周甚至更久,直至卫星进入高空轨道,但依旧肉眼可见。如此醒目的发射现象将会很大程度上造成对天文观测的干扰。

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除此之外,更令人忧心的是,未来将会有大量的卫星入轨。SpaceX的Starlink宏图由数万颗卫星构成,而其他公司(例如OneWeb,Telsat和Amazon)也正在积极构建自己的多卫星星座。私营部门不断发射飞行器进入太空,破坏天文观测,无疑是缺乏考虑,不负责任的。

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卫星专家乔纳森·麦克道尔(Jonathan McDowell)是哈佛-史密森天体物理学中心的天文学家,在这次特别的AAS会议上,他与同行交换了意见,并与SpaceX代表会面交谈。

通过邮件,McDowell告诉天文在线:“我认为SpaceX方面正在为此不懈努力,它们至少能使卫星肉眼不可见,对非专业人士而言,起码为他们留下一幕纯净的星空。”

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但是他对专业的天文观测感到忧心,卫星可能会在一年中的某些时候“至少构成一个大问题”。更令人忧虑的是,某些天文学家甚至还不甚清楚天文观测将面临的困境。

根据SpaceNews 的报道,SpaceX卫星公共事务副总裁Patricia Cooper在会议上表明,卫星的亮度和可见度令人惊讶。

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Cooper指出,卫星所具有的光度是出乎意料的,但是考虑到卫星低轨沉积的必要性和大型太阳能电池阵列的初始定向方式,是可以理解的,这种情况将会在卫星进入距离地球越550公里(342英里)的预定轨道后缓解,但依旧肉眼可见。


SpaceX也正在积极寻求改善途径,部署的一颗Starlink卫星经过了特殊的深色涂层处理,旨在降低其反射率。但具体效果未明,将在卫星投入使用后做出评估。

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此外,《华盛顿邮报》报道指出,SpaceX正向天文学家提供每颗Starlink卫星的坐标,以便天文观测时使用。

Cooper回应说“我们还不知道这些缓解措施是否有效。”但 “我们倾向于非常快速地工作。我们倾向于测试,学习和迭代。”

会议还综合讨论了巨型星座,研究卫星阵列将如何影响科学观测,无论这些卫星是用于电信(如Starlink的情况),还是对地球表面的全面勘测(例如拟议的ICEYE星座) ,甚至包括配备合成孔径雷达(SAR)的卫星群。

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英国广播公司(BBC)报道了密歇根大学天文学家帕特里克·塞策(Patrick Seitzer),在会上的讲话,他对各种有害影响提出了警告,例如图像上出现多个条纹,像鬼影一样的伪影,探测器光饱和以及对电子设备的干扰等。

他同时预测:“低轨巨型星座即将到来,而且它们正在迅速发展。”并且他认为:“新卫星比轨道上99%的物体亮,目前Starlink卫星的发射仅仅是开始。”

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Seitzer建议SpaceX应致力于降低飞行器的亮度,至少保证卫星在服务轨道上也无法被肉眼看到,以防止大型专业望远镜过饱和。但遗憾的是,维拉·C·鲁宾天文台(前称为大型天气观测望远镜)预计将受到巨型星座的严重影响,因为该天文台具有较高的敏感度,且其设备每三天绘制一次完整天空。

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在会议上保守关注的另一个问题是来自一些卫星(例如上述的ICEYE)的无线电干扰。国家广播电台天文台(NRAO)的哈维·李斯特(Harvey Liszt)在会议上对记者说,如果SAR指向直接回望它的射电望远镜,则SAR“将烧毁射电天文接收机,”

遗憾的是这个问题直到如今才引起注意,希望这些讨论将进一步促使私营部门在将其产品投入太空之前采取合理的做法。能够预测近地轨道上成千上万甚至数十万颗卫星会影响我们对宇宙的看法,这并不完全是天方夜谭。

作者: George Dvorsky

FY: A1

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