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天文学家们越来越担忧卫星巨型星座将会如何使科学瓦解

 天文在线 2023-04-08 发布于云南

2020年1月6日美国太空探索技术公司(SpaceX)的一枚携带着60颗星链(Starlink)卫星的猎鹰9号火箭在佛罗里达州的卡纳拉维尔角起飞。       

图为猎鹰九号发射画面(图源:360kuai)

美国天文会议的组织者们在夏威夷举办了一场特别的会议,用以讨论像目前由美国太空探索技术公司(SpaceX)建造的火箭一样的卫星巨型星座的问题,它们随时可能阻碍望远镜的观测,天文学家也对这个暴露出的问题做出了可能的解释。

在第235届美国天文会议(AAS,通常在夏威夷的檀香山举办)上,举办了这个名为“卫星对天文学的挑战”的特别会议。会议由来自亚利桑那州图桑市的国家科学基金会光学基础天文研究室的康妮·沃克担任主席,此次会议是为了有关美国太空探索技术公司(SpaceX)的星链(Starlink)巨型星座的建造研发,但是总的来说会议的目的是去讨论建造成功的可能性,因为其他几个公司正计划建造大量他们自己的卫星星座。

SpaceX系统的星座模式(图源:36kr)

OneWeb星座模式(图源:36kr)

令人惊奇的是,星链(Starlink)成为会议的重点几乎没有受到人们的注意,美国太空探索技术公司(SpaceX)已经发射了三批它的小卫星,总计大约180颗卫星,每次发射都伴随着一场灯光秀——一个人人可见的星链(Starlink)卫星有秩序的快速横穿天空的过程。这个像火车一样的过程产生的影响,会持续一周或者更久,直到这些卫星分散到它们更高的服务轨道上,但是即使那样它们仍然是肉眼可见。可能不出意外的话,星链(Starlink)队列早已阻碍了天文观测。       

(图源:xw.qq)

那只是其中的一个问题,而另一个问题则与未来几年有望进入轨道的卫星的数量有关。美国太空探索技术公司(SpaceX)想要它的星链(Starlink)星座最终由数以万计的卫星所组成,然而其他的公司,如OneWeb(全球卫星电信网络的初创公司),电星(Telsat)和亚马逊(Amazon)则希望建造他们自己的多卫星星座,私营部门预计太空中物体的数量将增加一个数量级,这个前所未有不考虑后果的实验会阻碍天文观测达到令人震惊的程度。

一个来自哈弗史密森天体物理学中心的天文学家乔纳森·麦克道尔参加了这个特别的美国天文会议,和他的同业谈论了这个问题,并且会见了美国太空探索技术公司(SpaceX)的代表,麦克道尔在一封邮件中告诉古兹莫多“我确信美国太空探索技术公司(SpaceX)一定会努力解决这个问题”,“我想不为非天文学者去破坏夜空是个小问题,比起肉眼可见他们得到这个卫星的可能性更微弱”。

至于专业的天文学家们,他担心这些卫星每年都会造成“大麻烦”,甚至出现一些连天文学家都料想不到的事件。

据SpaceNews报道,在会议期间,美国太空探索技术公司(SpaceX)负责卫星政府事务的副总裁帕特里夏·库珀说“这个亮度和可见度令人匪夷所思”,“那出乎意料的亮度是卫星被放在低轨道以及他们的大型太阳能电池阵列最初定向的方式所决定的。”一旦进入离地550千米(342米)的预定轨道,它们的亮度就大大减弱,但是在地面仍然可以看到。       

可视卫星数量随纬度的变化(图源:36kr)

美国太空探索技术公司(SpaceX)已经对这个问题作出了回应,由部署来看,一颗星链(Starlink)卫星被涂上了一层特殊的暗黑涂层以求降低它的反光率,但要到二月卫星真正投入运营我们才能知道这个解决方案是否能起作用。

另外,据华盛顿邮报报道,私营空间公司正在尝试让每一个星链(Starlink)卫星的位置坐标化以供天文学家使用,他们能使用这些信息进行观测。

库珀说“我们不知道这些缓解措施是否是有用且高效的,”“我们往往工作迅速,我们倾向于进行测试,从中吸取教训然后进行迭代。”

总的来说,这个会议也解决了卫星巨型星座,探讨了这些卫星阵列(无论是用于远程交流,如星链(Starlink),还是大规模的地表调查,如提出的ICEYE(芬兰商业雷达卫星运营商)星座——它涉及到一队配备有合成孔径雷达(SAR)的卫星)可能如何影响科学观测。       

SAR设备(图源:wapbaike.baidu.)

据BBC报道,针对这个会议,来自密歇根大学的天文学家帕特里克·赛策尔提出了有害影响的警告,例如图片上的多条条纹,像幽灵一样的非自然现象,探测器的光饱和度以及对电子设备的干扰等。

“近地轨道的巨型星座正在接近,而且速度很快”,“新的卫星比轨道上其他99%的物体都亮,”BBC引用赛策尔的话说,并补充道最初的一批星链(Starlink)卫星“仅仅只是开始”。

BBC报道说,赛策尔举荐美国太空探索技术公司(SpaceX)制造它,以便星链卫星即使在它们自己的服务轨道时也对肉眼不可见,并且该公司致力于减少这些物体的亮度以防止大型职业望远镜的过饱和。令人不安的是,他说维拉·鲁宾天文台(之前以大型天气观测望远镜而著称)也将被巨型星座带来糟糕的影响,因为每隔三天这个带有高敏感度设备的天文台就要了解一下整片天空的信息。

据BBC报道,会议中提到的还有一个问题是来自这些卫星的过度无线电干扰的威胁,例如上面提到的ICEYE(芬兰商业雷达卫星运营商),来自国立射电天文台(NRAO)的哈维·李斯特在记者招待会上发言,说直接回头看如果合成孔径雷达(SAR)被定位在一个射电望远镜上,合成孔径雷达(SAR)“将会烧掉射电天文学接收器。”

希望这些讨论将进一步迫使私营部门在将产品送入太空之前采取明智的实践,令人遗憾的是,我们的交流进行的太晚了,能够预测到数以万计或是无数的近地卫星将影响我们对宇宙的看法,确切地说并非难事。

相关知识

标志

星链(Starlink),是太空服务公司SpaceX计划推出的一项通过近地轨道卫星群,提供覆盖全球的高速互联网接入服务。

2015年,SpaceX首席执行官埃隆·马斯克宣布 Starlink 计划,计划利用卫星取代传统的地面通信设施,来帮助偏远地区接入高速的宽带互联网,并为城市地区提供价格优惠的服务。

2019年10月22日,SpaceX首席执行官埃隆·马斯克成功通过星链发送推特,并表示星链已能提供天基互联网服务。

Starlink的目标是到2020年在美国北部和加拿大提供服务,到2021年将其服务范围扩大到接近全球。

SpaceX计划在2020年代中期之前在三个轨道上部署接近12000颗卫星:首先在550千米轨道部署约1600颗卫星,然后是在1150轨道部署约2800颗Ku波段和Ka波段卫星,最后是在340千米轨道部署约7500颗V波段卫星。整个计划预计需要约100亿美元的支出。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. 柚子- gizmodo-George Dvorsky

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翻译:天文志愿文章组-柚子

审核:天文志愿文章组-

终审:天文志愿文章组-

排版:天文志愿文章组-零度星系

美观:天文志愿文章组-

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3.原文来自:https:///astronomers-discuss-potential-disruptions-posed-by-sate-1840907411

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