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科技報導

新研究表明大量衛星星座可能會影響未來對太空的探索



歐洲南方天文台委託進行的一項新研究表明,引進26000顆新的巨型衛星星座可能會對地面天文學產生重大影響。在未來幾年中,隨著SpaceX、OneWeb和亞馬遜等公司追求其雄心勃勃的軌道計劃,用肉眼可以觀測到的衛星數量將增加兩倍。

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人類技術的進步似乎不可避免地與對自然環境的污染日益增加密不可分。在地球上,工業化已經改變了全球氣候,帶來了潛在的深遠而巨大的後果,現代消費主義的到來使海洋受到了塑料廢物的污染。隨著人們對軌道域的掌握越來越多,空間環境也開始受到人類污染的損害。例如目前提議的巨型衛星星座,在未來幾年中,可以看到將近26000顆衛星將被發射到近地軌道,相比之下,現在大約有5000顆衛星仍留在軌道上。

巨型衛星星座是在低地球軌道上編隊飛行的大量衛星的集合。 SpaceX已經在建立其Starlink項目,埃隆·馬斯克(Elon Musk)希望該項目有朝一日能夠在全球範圍內提供低成本互聯網的訪問權限。該公司正忙於通過獵鷹9號火箭發射這些衛星。 SpaceX不是唯一一家希望使用衛星群提供互聯網服務的公司。 OneWeb還希望創建一個由數百顆衛星組成的軌道網絡,全球巨頭亞馬遜也是如此。

衛星技術的激增以及巨型衛星星座的出現,不僅產生了失效衛星形式的物理污染,而且在最壞的情況下還產生了軌道碰撞造成的碎片。它還有可能嚴重干擾天文觀測。這些成群的探測器會毫不留情地穿過強大的望遠鏡的視線,這些望遠鏡會捕獲對宇宙物體的精細觀測,從而降低了數據集的質量。

這項最新研究背後的科學家對巨型衛星星座可能對進行可見光和紅外觀測的ESO望遠鏡的影響進行了建模,例如位於智利阿塔卡馬沙漠的甚大望遠鏡。該論文考慮了一系列因素,以及望遠鏡觀察天空的不同方法。

研究結果表明,依賴於短期暴露的觀測僅在0.5%的時間內受到衛星光彈的影響,大部分時間是在暮色時分。在黃昏之後或黎明之前的這個時候,天文學家們正在積極觀察夜空,然而在地球的曲線周圍卻有足夠的陽光照耀著,照亮了從頭頂上方掠過的大量金屬探測器。在暮色時分,需要更長曝光時間(約1000秒)的望遠鏡將受到大約3%的時間的影響。

用來持續凝視夜空以尋找諸如新星之類的轉瞬即逝的事件的廣域,長時間曝光的觀測將受到衛星星座的影響最大。例如,根據一年中的不同時間,美國國家科學基金會的維拉·魯賓天文台將有30%至50%的時間受衛星影響。

這項研究還提到了天文學家可以嘗試減輕衛星群對其觀測造成的破壞的兩種主要方法。第一種方法是在給定區域內不存在衛星時安排其望遠鏡捕獲天空。衛星路徑是可以預測的,因此這是一種可行的技術。但是,它不適用於每種類型的觀察。例如,當需要長時間的寬視野曝光時,可能無法避免衛星污染。第二種方法包括通過精確確定何時有明亮的衛星通過視場來中斷望遠鏡的守衛,並在接觸時刻之前關閉快門。這將是一項具有挑戰性的技術,而且對於寬視場觀測根本不起作用。

在工業方面,製造商可以使衛星的表面顏色變暗,從而減少反射。 SpaceX已經在其Starlink衛星之一中嘗試了這種方法,儘管這種做法必須廣泛傳播才能有效。該研究還觸及到了巨型衛星星座對公眾夜空視野的影響。研究人員稱,在中緯度地區,地平線上方將出現1600顆衛星。相對於現在,這可能導致在夜空中肉眼可見的衛星數量增加兩倍。

該研究旨在對衛星群對科學觀測的影響進行簡單評估,而不是對潛在破壞進行全面研究。為了得出保守的估計,研究人員必須對重要元素(例如衛星的分佈和亮度)做出一些有根據的猜測。研究作者指出,他們的結果“可能在悲觀的一面出錯”,並且使用更複雜的模型進行的進一步研究將有助於揭示未來干擾的性質,並探討其對無線電、毫米波和亞毫米波波長觀測的影響。

該論文已發表在《天文學與天體物理學》雜誌上。