自加利福尼亞州霍桑的航空航天公司 SpaceX 首次發射其首批星鏈網際網路通訊衛星以來，已經三年了，這引發了天文學家對衛星在夜空照片中留下條紋的擔憂。從那時起，更多的星鏈衛星被髮射：現在有超過 2,300 顆衛星在地球軌道上執行，幾乎佔所有在軌衛星的一半。
科學家們在應對這種衝擊方面取得了一些進展。例如，國際天文聯合會 (IAU) 將在幾天內推出一個網站，其中包括幫助望遠鏡操作員預測衛星位置的工具，以便他們可以將儀器指向其他地方。
但是，越來越多的證據表明，這些衛星“巨型星座”將對全球的天文觀測臺和其他天文愛好者造成多大的干擾。衛星公司尚未找到解決方案。 SpaceX 一直試圖透過在其星鏈衛星上安裝遮陽板來解決這個問題，以降低它們在夜空中的亮度。但《自然》雜誌獲悉，該公司已停止這樣做。
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未來幾年可能會發射數萬顆新衛星。“這是一個不可持續的軌跡，”華盛頓大學西雅圖分校的天文學家梅雷迪思·羅爾斯說。“目前，我們的科學研究還算順利。但我們會在什麼時候錯過一項發現呢？”
巨型星座的代價
自從第一批星鏈衛星發射以來，天文學家們已經從對衛星“照片轟炸”科學觀測感到恐慌，轉變為組織全球響應。在 2020 年和 2021 年舉辦一系列國際研討會之後，國際天文聯合會設立了一個“保護黑暗和寧靜天空免受衛星星座干擾中心”。其即將推出的網站旨在成為天文學家、政策制定者、衛星運營商和公眾協調如何減少衛星劃過天空的影響的樞紐。
最近的一項研究表明，未來的衛星星座在夏季夜晚的南緯 50 度和北緯 50 度左右最為可見，許多歐洲和加拿大的天文設施都位於這些緯度。研究稱，如果 SpaceX 和其他公司發射他們提議的 65,000 顆衛星，在夏至前後，那些緯度地區的夜空中將整夜閃爍著亮點。在日出和日落前後，肉眼可見的星星中，大約每 14 顆中就有一顆實際上是衛星。
“這真的太可怕了，”加拿大里賈納大學的天文學家薩曼莎·勞勒說，她領導了這項工作。
研究廣闊天空而不是專注於單個天體的天文觀測臺將受到最大的影響。茲威基瞬變設施 (ZTF) 使用位於加利福尼亞州帕洛瑪山的一架 1.2 米望遠鏡對廣闊的天空進行巡天觀測，在 2021 年 8 月的黃昏時分拍攝的影像中，有 18% 出現了衛星條紋。華沙大學的天文學家、主要作者普熱梅克·姆羅茲說，隨著衛星數量的增加，這個數字還在上升。他對 2022 年 4 月的 ZTF 資料進行了初步分析，發現衛星條紋影響了大約 20-25% 的黃昏影像。
姆羅茲說，到目前為止，ZTF 的許多測量結果並沒有受到衛星條紋的破壞，部分原因是其影像處理方法可以檢測和遮蔽衛星軌跡。但其他天文臺面臨著更大的挑戰——尤其是薇拉·C·魯賓天文臺，這是一架由美國資助並在智利建造中的 8.4 米寬的望遠鏡。因為它將每三天拍攝一次整個可見天空，所以它特別容易受到衛星條紋穿過其影像的影響。羅爾斯和其他天文學家正在研究減輕損害的方法，例如可以識別和擦除資料中衛星條紋的演算法。但修復資料仍然需要大量時間和精力。“這肯定在吞噬我的職業生涯，”羅爾斯說。
繁忙的天空
越來越多的衛星還威脅到射電天文學領域，並增加了太空碎片數量。其他更廣泛的影響可能會影響全球生命：衛星的存在會增加天空中的背景光，這可能會使依賴天體導航的動物迷失方向。衛星條紋還會干擾人類知識系統，例如依賴來自黑暗天空的資訊來標記全年重要事件的土著知識系統。
澳大利亞國立大學堪培拉分校的天文學博士候選人和土著研究助理卡莉·努恩說，衛星星座日益增長的威脅加劇了夜空的其他退化，例如光汙染。“就像我們的土地被殖民一樣，我們的天空現在也被殖民了，”她說。“這不僅僅是土著人民。”她指出，公司在發射衛星時，不一定會諮詢科學界。
一些衛星運營商一直在努力減輕問題。包括 SpaceX、倫敦的 OneWeb 和華盛頓州西雅圖的亞馬遜 Project Kuiper 在內的公司定期與國際天文聯合會和國家天文協會會面，討論減少衛星影響的方法。 SpaceX 已經測試了降低星鏈衛星亮度的方法，包括安裝遮陽板。遮陽板確實降低了衛星的亮度，但它們似乎已從最新一代星鏈衛星上移除。自 9 月以來發射的那些衛星使用雷射而不是無線電相互通訊，而遮陽板會干擾這些通訊。
該公司工程師大衛·戈德斯坦在本月早些時候英國天文協會聯合會 (FAS) 主辦的網路研討會上表示，SpaceX 正在研究其他緩解措施，例如在衛星鏡子上新增貼紙或其他材料，以將光線反射離開地球。
這可能效果如何仍在整理中。對 102 次星鏈衛星亮度隨時間變化的觀測結果進行的一項未發表的分析表明，新一代衛星似乎比已知帶有遮陽板的衛星更亮。然而，馬里蘭州鮑伊的退休天文學家安東尼·馬拉馬說，它們沒有最初沒有遮陽板的星鏈衛星那麼亮，他進行了這項分析。
與此同時，OneWeb 已經發射了計劃中的首批 648 顆衛星中的 428 顆。它們的軌道高度比星鏈衛星高得多——1,200 公里，而星鏈衛星為 550 公里。衛星通常比星鏈衛星更暗，僅僅是因為它們更遠，但它們的亮度可能會有很大差異，具體取決於它們如何捕捉和反射陽光。
智利科皮亞波阿塔卡馬大學的天文學家傑里米·特雷格洛恩-裡德說，2021 年對 50 顆 OneWeb 衛星進行的一項初步研究發現，其中近一半的衛星比天文學家規定的“安全”極限稍亮。 OneWeb 表示，它致力於降低其衛星的可見度；OneWeb 的太空基礎設施開發和合作夥伴關係副總裁毛裡齊奧·瓦諾蒂在 FAS 網路研討會上表示，它使用西西里島的一架望遠鏡測量衛星的亮度，並利用這些資訊來設計未來更暗的衛星。
亞馬遜的 Project Kuiper 將增加 3,200 多顆衛星，計劃在今年年底前發射其首批 2 顆原型衛星。其中一顆將包含遮陽板，以便該公司可以比較其降低衛星亮度的能力。
雖然國際天文聯合會和其他天文組織一直在推動聯合國承認這個問題，但目前尚無法律規範衛星在夜空中應顯示的亮度。來自許多國家的代表將在於 6 月 1 日在維也納開始的聯合國和平利用外層空間委員會會議上討論保護天空的問題。
本文經許可轉載，並於 2022 年 5 月 26 日首次發表。