地面天文學的未來是光明的。但這很糟糕。
天空正迅速被快速移動的衛星所 заполнить，這些衛星反射陽光並干擾天文學家的探測器。畢竟，當有人用手電筒照著你的望遠鏡時，要看到遙遠宇宙中微弱的星系是非常困難的。
最大的罪魁禍首是 SpaceX，該公司自 2018 年以來發射了大量且不斷增長的 星鏈網際網路衛星。在地球軌道上執行的 7,500 多顆工作衛星中，超過 3,900 顆是星鏈衛星——這意味著環繞我們星球執行的鳥類中，超過一半懸掛著 SpaceX 的旗幟。
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這些衛星已經對天文學構成威脅。許多望遠鏡，尤其是那些進行廣角天空巡視以搜尋威脅地球的小行星的望遠鏡，都看到 明亮的衛星劃過其視野，從而毀壞了觀測。如果未被發現，這些可能會導致誤報：最初被認為是真實的東西，但 可能需要付出巨大努力才能發現它們並非如此。隨著更多星鏈衛星的發射，這種情況只會變得更糟；計劃發射 12,000 顆，而且 SpaceX 已提交檔案，計劃再增加 30,000 顆。如果這種情況發生，天空將被衛星填滿，在其中快速移動。
安裝在智利一臺 4 米望遠鏡上的暗能量相機拍攝的影像顯示，儘管曝光時間僅為 5.5 分鐘，但仍有來自星鏈衛星的 19 條條紋。 鳴謝：CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/DECam DELVE Survey (CC BY 4.0)
但是，具有潛在諷刺意味的是，SpaceX 執行長埃隆·馬斯克聲稱，造成這種災難的原因也可能是其解決方案。該公司目前正在測試 其巨大的星艦火箭，如果它按計劃工作，將有能力發射極其龐大和沉重的有效載荷。 馬斯克表示，這可以用來將大型望遠鏡送入太空，使其高於星鏈衛星群，從而可能緩解汙染問題，並迎來廣泛的太空天文時代。
從歷史上看，馬斯克對廣泛的主題提出了許多主張，但這些主張並沒有——或無法——實現。例如，他有缺陷的超級高鐵計劃，或者核彈轟擊火星兩極以創造大氣層，或者基本上他對推特所做的任何承諾。總的來說，這些說法不僅僅是不切實際；它們也缺乏實際執行它們所需的任何具體性。
他對太空天文革命的想法也是如此。這種說法（往好聽了說）很天真。像許多這樣的說法一樣，它感覺是對的，但經不起推敲。簡而言之，雖然星艦肯定可以為天文學做一些出色而美好的事情，但它絕不是解決星鏈問題的萬能方案。
許多尖端天文學研究都是透過非常大的望遠鏡完成的，其中一些望遠鏡的反射鏡直徑為 8 米或更大。目前，沒有任何火箭能夠將如此大的整體反射鏡發射到太空。
美國的德爾塔 IV 重型火箭和 歐洲的阿麗亞娜 5 號火箭都具有有效載荷整流罩——火箭頂部的部分，用於包裹未來的太空望遠鏡——內徑約為五米。 這些是正在飛行的最大型的兩款火箭，但不幸的是，兩者都將退役（而且計劃中的下一代阿麗亞娜 6 號 在開發方面遇到了一些問題）。無論如何，兩者都不夠大，無法容納最大的望遠鏡。
NASA 巨大的太空發射系統目前的整流罩尺寸也類似，未來計劃的配置可以將驚人的 130 噸貨物送入軌道，工作整流罩直徑約為 9 米。然而，其發射成本高得令人望而卻步，輕鬆超過 20 億美元。
星艦目前的整流罩寬度約為 8 米（未來版本將達到 10 米），最大長度約為 17 米。它將把 100 噸貨物送入近地軌道。 這足夠容納一臺大型望遠鏡。雖然尚不清楚星艦的發射成本是多少，但低於 1 億美元並非不合理。 在 2022 年 2 月的新聞釋出會上，馬斯克表示，幾年後成本可能會降至 1000 萬美元，但同樣，他的說法應該持謹慎態度。
顯然，星艦可以大大降低發射成本。然而，對於大多數太空望遠鏡，尤其是大型望遠鏡而言，發射成本並非其生命週期成本的很大一部分。 例如，哈勃望遠鏡多年來的成本已超過 160 億美元（以 2021 年美元計算），而其航天飛機發射成本約為 10 億美元。 JWST 的預計價格標籤也大致相同，發射成本約為 2 億美元。
降低發射成本固然很好，但這只是預算中的一小部分。 大部分資金都花在瞭望遠鏡的開發和建造上，因為在太空執行比在地面上困難得多，這使總成本增加了大約一個數量級； 例如，夏威夷更大的雙 10 米凱克望遠鏡每臺造價約為 9000 萬美元（以 1991 年美元計算）。
公平地說，太空望遠鏡的鉅額開發價格標籤部分原因是，目前，大型望遠鏡必須裝入較小的整流罩。 JWST 被摺疊起來塞進阿麗亞娜 5 號整流罩中，並且必須像一個價值 100 億美元的摺紙實驗一樣在太空中展開，這是以前從未做過的事情，大大增加了成本。更大的整流罩可以避免這種情況（儘管應該注意的是，保持紅外望遠鏡低溫所需的網球場大小的遮陽板仍然需要摺疊起來才能裝入）。此外，星艦更重的重量限制意味著工程師無需儘可能地節省望遠鏡的每一盎司重量；可以使用更堅固、更重的框架，成本也會低得多。
但是——這確實是一個非常大的但是——執行太空望遠鏡也需要花費大量資金。 哈勃的地面執行每年花費約 1 億美元，而 JWST 每年花費 1.72 億美元。 凱克望遠鏡僅花費 1600 萬美元。 顯然，僅使用太空望遠鏡增加的費用很快就會超過發射成本的任何節省。
馬斯克的太空天文革命論斷也沒有考慮到地面上許多較小的望遠鏡仍然對天文學產生重大影響。 這些望遠鏡的建造和執行成本要低得多；許多主要的大學都擁有一臺，或者加入像 大學天文研究協會 這樣的聯盟，以使用他們管理的望遠鏡。 數以萬計的星鏈衛星將降低他們的觀測質量。 用太空望遠鏡取代它們是不合理或不可行的。
假設 星艦按承諾工作，太空天文學顯然有一個非常令人興奮的未來（首次試飛出現了一些嚴重問題；飛行器的損失並非意外，但目前尚不清楚這僅僅是由於它是一枚未經測試的火箭造成的，還是某些嚴重的設計和發射缺陷註定了它的失敗）。然而，星艦是一把雙刃劍，它既有能力發射大型望遠鏡，也有能力部署大量的星鏈衛星。
太空望遠鏡從來就不是為了取代地面天文臺，它們也不能取代地面天文臺。 它們協同工作，互為補充，但我們兩者都需要。 無論星艦為望遠鏡提供什麼好處，它從字面上看都不是解決日益嚴重的星鏈問題的萬能解決方案。
作者注：感謝天文學家和“軌道警察” 喬納森·麥克道爾 在本文中提供的一些資料方面的幫助。
這是一篇觀點和分析文章，作者或作者表達的觀點不一定代表《大眾科學》的觀點。