地面天文学的未来是光明的。但这很糟糕。
天空正迅速被快速移动的卫星所 заполнить，这些卫星反射阳光并干扰天文学家的探测器。毕竟，当有人用手电筒照着你的望远镜时，要看到遥远宇宙中微弱的星系是非常困难的。
最大的罪魁祸首是 SpaceX，该公司自 2018 年以来发射了大量且不断增长的 星链互联网卫星。在地球轨道上运行的 7,500 多颗工作卫星中，超过 3,900 颗是星链卫星——这意味着环绕我们星球运行的鸟类中，超过一半悬挂着 SpaceX 的旗帜。
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这些卫星已经对天文学构成威胁。许多望远镜，尤其是那些进行广角天空巡视以搜索威胁地球的小行星的望远镜，都看到 明亮的卫星划过其视野，从而毁坏了观测。如果未被发现，这些可能会导致误报：最初被认为是真实的东西，但 可能需要付出巨大努力才能发现它们并非如此。随着更多星链卫星的发射，这种情况只会变得更糟；计划发射 12,000 颗，而且 SpaceX 已提交文件，计划再增加 30,000 颗。如果这种情况发生，天空将被卫星填满，在其中快速移动。
安装在智利一台 4 米望远镜上的暗能量相机拍摄的图像显示，尽管曝光时间仅为 5.5 分钟，但仍有来自星链卫星的 19 条条纹。 鸣谢：CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/DECam DELVE Survey (CC BY 4.0)
但是，具有潜在讽刺意味的是，SpaceX 首席执行官埃隆·马斯克声称，造成这种灾难的原因也可能是其解决方案。该公司目前正在测试 其巨大的星舰火箭，如果它按计划工作，将有能力发射极其庞大和沉重的有效载荷。 马斯克表示，这可以用来将大型望远镜送入太空，使其高于星链卫星群，从而可能缓解污染问题，并迎来广泛的太空天文时代。
从历史上看，马斯克对广泛的主题提出了许多主张，但这些主张并没有——或无法——实现。例如，他有缺陷的超级高铁计划，或者核弹轰击火星两极以创造大气层，或者基本上他对推特所做的任何承诺。总的来说，这些说法不仅仅是不切实际；它们也缺乏实际执行它们所需的任何具体性。
他对太空天文革命的想法也是如此。这种说法（往好听了说）很天真。像许多这样的说法一样，它感觉是对的，但经不起推敲。简而言之，虽然星舰肯定可以为天文学做一些出色而美好的事情，但它绝不是解决星链问题的万能方案。
许多尖端天文学研究都是通过非常大的望远镜完成的，其中一些望远镜的反射镜直径为 8 米或更大。目前，没有任何火箭能够将如此大的整体反射镜发射到太空。
美国的德尔塔 IV 重型火箭和 欧洲的阿丽亚娜 5 号火箭都具有有效载荷整流罩——火箭顶部的部分，用于包裹未来的太空望远镜——内径约为五米。 这些是正在飞行的最大型的两款火箭，但不幸的是，两者都将退役（而且计划中的下一代阿丽亚娜 6 号 在开发方面遇到了一些问题）。无论如何，两者都不够大，无法容纳最大的望远镜。
NASA 巨大的太空发射系统目前的整流罩尺寸也类似，未来计划的配置可以将惊人的 130 吨货物送入轨道，工作整流罩直径约为 9 米。然而，其发射成本高得令人望而却步，轻松超过 20 亿美元。
星舰目前的整流罩宽度约为 8 米（未来版本将达到 10 米），最大长度约为 17 米。它将把 100 吨货物送入近地轨道。 这足够容纳一台大型望远镜。虽然尚不清楚星舰的发射成本是多少，但低于 1 亿美元并非不合理。 在 2022 年 2 月的新闻发布会上，马斯克表示，几年后成本可能会降至 1000 万美元，但同样，他的说法应该持谨慎态度。
显然，星舰可以大大降低发射成本。然而，对于大多数太空望远镜，尤其是大型望远镜而言，发射成本并非其生命周期成本的很大一部分。 例如，哈勃望远镜多年来的成本已超过 160 亿美元（以 2021 年美元计算），而其航天飞机发射成本约为 10 亿美元。 JWST 的预计价格标签也大致相同，发射成本约为 2 亿美元。
降低发射成本固然很好，但这只是预算中的一小部分。 大部分资金都花在了望远镜的开发和建造上，因为在太空运行比在地面上困难得多，这使总成本增加了大约一个数量级； 例如，夏威夷更大的双 10 米凯克望远镜每台造价约为 9000 万美元（以 1991 年美元计算）。
公平地说，太空望远镜的巨额开发价格标签部分原因是，目前，大型望远镜必须装入较小的整流罩。 JWST 被折叠起来塞进阿丽亚娜 5 号整流罩中，并且必须像一个价值 100 亿美元的折纸实验一样在太空中展开，这是以前从未做过的事情，大大增加了成本。更大的整流罩可以避免这种情况（尽管应该注意的是，保持红外望远镜低温所需的网球场大小的遮阳板仍然需要折叠起来才能装入）。此外，星舰更重的重量限制意味着工程师无需尽可能地节省望远镜的每一盎司重量；可以使用更坚固、更重的框架，成本也会低得多。
但是——这确实是一个非常大的但是——运行太空望远镜也需要花费大量资金。 哈勃的地面运行每年花费约 1 亿美元，而 JWST 每年花费 1.72 亿美元。 凯克望远镜仅花费 1600 万美元。 显然，仅使用太空望远镜增加的费用很快就会超过发射成本的任何节省。
马斯克的太空天文革命论断也没有考虑到地面上许多较小的望远镜仍然对天文学产生重大影响。 这些望远镜的建造和运行成本要低得多；许多主要的大学都拥有一台，或者加入像 大学天文研究协会 这样的联盟，以使用他们管理的望远镜。 数以万计的星链卫星将降低他们的观测质量。 用太空望远镜取代它们是不合理或不可行的。
假设 星舰按承诺工作，太空天文学显然有一个非常令人兴奋的未来（首次试飞出现了一些严重问题；飞行器的损失并非意外，但目前尚不清楚这仅仅是由于它是一枚未经测试的火箭造成的，还是某些严重的设计和发射缺陷注定了它的失败）。然而，星舰是一把双刃剑，它既有能力发射大型望远镜，也有能力部署大量的星链卫星。
太空望远镜从来就不是为了取代地面天文台，它们也不能取代地面天文台。 它们协同工作，互为补充，但我们两者都需要。 无论星舰为望远镜提供什么好处，它从字面上看都不是解决日益严重的星链问题的万能解决方案。
作者注：感谢天文学家和“轨道警察” 乔纳森·麦克道尔 在本文中提供的一些数据方面的帮助。
这是一篇观点和分析文章，作者或作者表达的观点不一定代表《大众科学》的观点。