衛星星座對科學觀測的幹擾使得天文學家的焦慮與日俱增

2020-12-23 天文在線

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在美國夏威夷召開了一次天文學會特別會議,會議針對衛星巨型星座(例如SpaceX目前進行是Starlink計劃)建設正逐步幹擾天文觀測的問題進行了討論,並提出了解決這一新問題的潛在方案。

攜帶有60顆Starlink衛星的SpaceX Falcon 9運載火箭從佛羅裡達的卡納維拉爾角(Cape Canaveral)升空,圖片:SpaceX

國家科學基金會位於亞利桑那州圖森的光學紅外天文學研究實驗室的康妮·沃克(Connie Walker)主持了在夏威夷檀香山舉行的美國天文學會(AAS)第235次會議上設立的專題特別會議——「衛星對天文學的挑戰」,針對SpaceX Starlink巨型星座建造和其他計劃中的私人龐大衛星群的最新進展,綜合討論未來的宏觀發展前景。

Starlink成為會議的焦點,截至目前,SpaceX已發射了三批小衛星,總數約為180個。在衛星發射時,其有序滑行升空,形成類似火車疾馳的光影現象,持續時間將近一周甚至更久,直至衛星進入高空軌道,但依舊肉眼可見。如此醒目的發射現象將會很大程度上造成對天文觀測的幹擾。

除此之外,更令人憂心的是,未來將會有大量的衛星入軌。SpaceX的Starlink宏圖由數萬顆衛星構成,而其他公司(例如OneWeb,Telsat和Amazon)也正在積極構建自己的多衛星星座。私營部門不斷發射飛行器進入太空,破壞天文觀測,無疑是缺乏考慮,不負責任的。

衛星專家喬納森·麥克道爾(Jonathan McDowell)是哈佛-史密森天體物理學中心的天文學家,在這次特別的AAS會議上,他與同行交換了意見,並與SpaceX代表會面交談。

通過郵件,McDowell告訴天文在線:「我認為SpaceX方面正在為此不懈努力,它們至少能使衛星肉眼不可見,對非專業人士而言,起碼為他們留下一幕純淨的星空。」

但是他對專業的天文觀測感到憂心,衛星可能會在一年中的某些時候「至少構成一個大問題」。更令人憂慮的是,某些天文學家甚至還不甚清楚天文觀測將面臨的困境。

根據SpaceNews 的報導,SpaceX衛星公共事務副總裁Patricia Cooper在會議上表明,衛星的亮度和可見度令人驚訝。

Cooper指出,衛星所具有的光度是出乎意料的,但是考慮到衛星低軌沉積的必要性和大型太陽能電池陣列的初始定向方式,是可以理解的,這種情況將會在衛星進入距離地球越550公裡(342英裡)的預定軌道後緩解,但依舊肉眼可見。

SpaceX也正在積極尋求改善途徑,部署的一顆Starlink衛星經過了特殊的深色塗層處理,旨在降低其反射率。但具體效果未明,將在衛星投入使用後做出評估。

此外,《華盛頓郵報》報導指出,SpaceX正向天文學家提供每顆Starlink衛星的坐標,以便天文觀測時使用。

Cooper回應說「我們還不知道這些緩解措施是否有效。」但 「我們傾向於非常快速地工作。我們傾向於測試,學習和迭代。」

會議還綜合討論了巨型星座,研究衛星陣列將如何影響科學觀測,無論這些衛星是用於電信(如Starlink的情況),還是對地球表面的全面勘測(例如擬議的ICEYE星座) ,甚至包括配備合成孔徑雷達(SAR)的衛星群。

英國廣播公司(BBC)報導了密西根大學天文學家派屈克·塞策(Patrick Seitzer),在會上的講話,他對各種有害影響提出了警告,例如圖像上出現多個條紋,像鬼影一樣的偽影,探測器光飽和以及對電子設備的幹擾等。

他同時預測:「低軌巨型星座即將到來,而且它們正在迅速發展。」並且他認為:「新衛星比軌道上99%的物體亮,目前Starlink衛星的發射僅僅是開始。」

Seitzer建議SpaceX應致力於降低飛行器的亮度,至少保證衛星在服務軌道上也無法被肉眼看到,以防止大型專業望遠鏡過飽和。但遺憾的是,維拉·C·魯賓天文臺(前稱為大型天氣觀測望遠鏡)預計將受到巨型星座的嚴重影響,因為該天文臺具有較高的敏感度,且其設備每三天繪製一次完整天空。

在會議上保守關注的另一個問題是來自一些衛星(例如上述的ICEYE)的無線電幹擾。國家廣播電臺天文臺(NRAO)的哈維·李斯特(Harvey Liszt)在會議上對記者說,如果SAR指向直接回望它的射電望遠鏡,則SAR「將燒毀射電天文接收機,」

遺憾的是這個問題直到如今才引起注意,希望這些討論將進一步促使私營部門在將其產品投入太空之前採取合理的做法。能夠預測近地軌道上成千上萬甚至數十萬顆衛星會影響我們對宇宙的看法,這並不完全是天方夜譚。

作者: George Dvorsky

FY: A1

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