自加利福尼亚州霍桑的航空航天公司 SpaceX 首次发射其首批星链互联网通信卫星以来，已经三年了，这引发了天文学家对卫星在夜空照片中留下条纹的担忧。从那时起，更多的星链卫星被发射：现在有超过 2,300 颗卫星在地球轨道上运行，几乎占所有在轨卫星的一半。
科学家们在应对这种冲击方面取得了一些进展。例如，国际天文联合会 (IAU) 将在几天内推出一个网站，其中包括帮助望远镜操作员预测卫星位置的工具，以便他们可以将仪器指向其他地方。
但是，越来越多的证据表明，这些卫星“巨型星座”将对全球的天文观测台和其他天文爱好者造成多大的干扰。卫星公司尚未找到解决方案。 SpaceX 一直试图通过在其星链卫星上安装遮阳板来解决这个问题，以降低它们在夜空中的亮度。但《自然》杂志获悉，该公司已停止这样做。
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未来几年可能会发射数万颗新卫星。“这是一个不可持续的轨迹，”华盛顿大学西雅图分校的天文学家梅雷迪思·罗尔斯说。“目前，我们的科学研究还算顺利。但我们会在什么时候错过一项发现呢？”
巨型星座的代价
自从第一批星链卫星发射以来，天文学家们已经从对卫星“照片轰炸”科学观测感到恐慌，转变为组织全球响应。在 2020 年和 2021 年举办一系列国际研讨会之后，国际天文联合会设立了一个“保护黑暗和宁静天空免受卫星星座干扰中心”。其即将推出的网站旨在成为天文学家、政策制定者、卫星运营商和公众协调如何减少卫星划过天空的影响的枢纽。
最近的一项研究表明，未来的卫星星座在夏季夜晚的南纬 50 度和北纬 50 度左右最为可见，许多欧洲和加拿大的天文设施都位于这些纬度。研究称，如果 SpaceX 和其他公司发射他们提议的 65,000 颗卫星，在夏至前后，那些纬度地区的夜空中将整夜闪烁着亮点。在日出和日落前后，肉眼可见的星星中，大约每 14 颗中就有一颗实际上是卫星。
“这真的太可怕了，”加拿大里贾纳大学的天文学家萨曼莎·劳勒说，她领导了这项工作。
研究广阔天空而不是专注于单个天体的天文观测台将受到最大的影响。兹威基瞬变设施 (ZTF) 使用位于加利福尼亚州帕洛玛山的一架 1.2 米望远镜对广阔的天空进行巡天观测，在 2021 年 8 月的黄昏时分拍摄的图像中，有 18% 出现了卫星条纹。华沙大学的天文学家、主要作者普热梅克·姆罗兹说，随着卫星数量的增加，这个数字还在上升。他对 2022 年 4 月的 ZTF 数据进行了初步分析，发现卫星条纹影响了大约 20-25% 的黄昏图像。
姆罗兹说，到目前为止，ZTF 的许多测量结果并没有受到卫星条纹的破坏，部分原因是其图像处理方法可以检测和屏蔽卫星轨迹。但其他天文台面临着更大的挑战——尤其是薇拉·C·鲁宾天文台，这是一架由美国资助并在智利建造中的 8.4 米宽的望远镜。因为它将每三天拍摄一次整个可见天空，所以它特别容易受到卫星条纹穿过其图像的影响。罗尔斯和其他天文学家正在研究减轻损害的方法，例如可以识别和擦除数据中卫星条纹的算法。但修复数据仍然需要大量时间和精力。“这肯定在吞噬我的职业生涯，”罗尔斯说。
繁忙的天空
越来越多的卫星还威胁到射电天文学领域，并增加了太空碎片数量。其他更广泛的影响可能会影响全球生命：卫星的存在会增加天空中的背景光，这可能会使依赖天体导航的动物迷失方向。卫星条纹还会干扰人类知识系统，例如依赖来自黑暗天空的信息来标记全年重要事件的土著知识系统。
澳大利亚国立大学堪培拉分校的天文学博士候选人和土著研究助理卡莉·努恩说，卫星星座日益增长的威胁加剧了夜空的其他退化，例如光污染。“就像我们的土地被殖民一样，我们的天空现在也被殖民了，”她说。“这不仅仅是土著人民。”她指出，公司在发射卫星时，不一定会咨询科学界。
一些卫星运营商一直在努力减轻问题。包括 SpaceX、伦敦的 OneWeb 和华盛顿州西雅图的亚马逊 Project Kuiper 在内的公司定期与国际天文联合会和国家天文协会会面，讨论减少卫星影响的方法。 SpaceX 已经测试了降低星链卫星亮度的方法，包括安装遮阳板。遮阳板确实降低了卫星的亮度，但它们似乎已从最新一代星链卫星上移除。自 9 月以来发射的那些卫星使用激光而不是无线电相互通信，而遮阳板会干扰这些通信。
该公司工程师大卫·戈德斯坦在本月早些时候英国天文协会联合会 (FAS) 主办的网络研讨会上表示，SpaceX 正在研究其他缓解措施，例如在卫星镜子上添加贴纸或其他材料，以将光线反射离开地球。
这可能效果如何仍在整理中。对 102 次星链卫星亮度随时间变化的观测结果进行的一项未发表的分析表明，新一代卫星似乎比已知带有遮阳板的卫星更亮。然而，马里兰州鲍伊的退休天文学家安东尼·马拉马说，它们没有最初没有遮阳板的星链卫星那么亮，他进行了这项分析。
与此同时，OneWeb 已经发射了计划中的首批 648 颗卫星中的 428 颗。它们的轨道高度比星链卫星高得多——1,200 公里，而星链卫星为 550 公里。卫星通常比星链卫星更暗，仅仅是因为它们更远，但它们的亮度可能会有很大差异，具体取决于它们如何捕捉和反射阳光。
智利科皮亚波阿塔卡马大学的天文学家杰里米·特雷格洛恩-里德说，2021 年对 50 颗 OneWeb 卫星进行的一项初步研究发现，其中近一半的卫星比天文学家规定的“安全”极限稍亮。 OneWeb 表示，它致力于降低其卫星的可见度；OneWeb 的太空基础设施开发和合作伙伴关系副总裁毛里齐奥·瓦诺蒂在 FAS 网络研讨会上表示，它使用西西里岛的一架望远镜测量卫星的亮度，并利用这些信息来设计未来更暗的卫星。
亚马逊的 Project Kuiper 将增加 3,200 多颗卫星，计划在今年年底前发射其首批 2 颗原型卫星。其中一颗将包含遮阳板，以便该公司可以比较其降低卫星亮度的能力。
虽然国际天文联合会和其他天文组织一直在推动联合国承认这个问题，但目前尚无法律规范卫星在夜空中应显示的亮度。来自许多国家的代表将在于 6 月 1 日在维也纳开始的联合国和平利用外层空间委员会会议上讨论保护天空的问题。
本文经许可转载，并于 2022 年 5 月 26 日首次发表。